telégrafo óptico

Entre 1790 y 1795, en pleno apogeo de la Revolución Francesa , Francia necesitaba un sistema de comunicaciones militares rápido y fiable para frustrar los esfuerzos bélicos de sus enemigos. Francia estaba rodeada por las fuerzas de Gran Bretaña, los Países Bajos, Prusia , Austria y España; las ciudades de Marsella y Lyon se habían sublevado, y la flota británica controlaba Tolón . La única ventaja de Francia residía en la falta de cooperación entre las fuerzas aliadas debido a la insuficiencia de sus líneas de comunicación.

A mediados de 1790, los hermanos Chappe se propusieron idear un sistema de comunicación que permitiera al gobierno central recibir información y transmitir órdenes en el menor tiempo posible. Chappe consideró muchos métodos posibles, incluyendo audio y humo. Incluso consideró usar electricidad, pero no pudo encontrar un aislamiento para los conductores que soportara las fuentes electrostáticas de alto voltaje disponibles en ese momento. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

Chappe optó por un sistema óptico y la primera demostración pública tuvo lugar el 2 de marzo de 1791 entre Brûlon y Parcé , una distancia de 16 kilómetros (9,9 millas) . El sistema consistía en un reloj de péndulo modificado en cada extremo, con esferas marcadas con diez números. Las manecillas de los relojes se movían casi con toda seguridad mucho más rápido que las de un reloj normal. Las manecillas de ambos relojes se ponían en movimiento simultáneamente mediante una señal de sincronización. Otras señales indicaban la hora en que debía leerse la esfera. Los números enviados se consultaban en un libro de códigos . En sus experimentos preliminares a menor distancia, los Chappe habían utilizado un cacerolazo para la sincronización. En la demostración, emplearon paneles en blanco y negro observados con un telescopio. El mensaje que se iba a enviar era elegido por las autoridades municipales de Brûlon y enviado por René Chappe a Claude Chappe en Parcé, quien desconocía el contenido del mensaje. El mensaje decía: «si vous réussissez, vous serez bientôt couverts de gloire» (Si lo consigues, pronto te regocijarás en la gloria). Solo más tarde Chappe se dio cuenta de que podía prescindir de los relojes y que el propio sistema de sincronización podía utilizarse para transmitir mensajes. ^{[ 24 ]} 

Los Chappes realizaron experimentos durante los dos años siguientes, y en dos ocasiones su aparato en la Place de l'Étoile , París, fue destruido por multitudes que creían que se comunicaban con las fuerzas realistas . Su causa se vio favorecida por la elección de Ignace Chappe a la Asamblea Legislativa . En el verano de 1792, Claude fue nombrado Ingeniero Telegrafista y se le encargó el establecimiento de una línea de estaciones entre París y Lille , una distancia de 230 kilómetros (140 millas) . Se utilizó para transportar despachos para la guerra entre Francia y Austria. En 1794, trajo noticias de la captura francesa de Condé-sur-l'Escaut de los austriacos menos de una hora después de que ocurriera. ^{[ 25 ]} El primer símbolo de un mensaje a Lille pasaba por 15 estaciones en solo nueve minutos. La velocidad de la línea variaba con el clima, pero la línea a Lille normalmente transmitía 36 símbolos, un mensaje completo, en unos 32 minutos. Otra línea de 50 estaciones se completó en 1798, cubriendo 488 kilómetros (303 millas) entre París y Estrasburgo . ^{[ 26 ]} Desde 1803 en adelante, los franceses también utilizaron el semáforo Depillon de 3 brazos en ubicaciones costeras para alertar sobre incursiones británicas. ^{[ 1 ]}  

El ingeniero militar inglés William Congreve observó que en la batalla de Vervik de 1793, los comandantes franceses dirigieron sus fuerzas utilizando las aspas de un molino de viento local prominente como estación de señales improvisada. Dos de las cuatro aspas del molino habían sido retiradas para asemejarse al brazo del nuevo telégrafo. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

The Chappe brothers determined by experiment that it was easier to see the angle of a rod than to see the presence or absence of a panel. Their semaphore was composed of two black movable wooden arms, connected by a cross bar; the positions of all three of these components together indicated an alphabetic letter. With counterweights (named forks) on the arms, the Chappe system was controlled by only two handles and was mechanically simple and reasonably robust. Each of the two 2-metre-long arms could display seven positions, and the 4.6-metre-long cross bar connecting the two arms could display four different angles, for a total of 196 symbols (7×7×4). Night operation with lamps on the arms was unsuccessful.^[29] To speed up transmission and to provide some semblance of security, a code book was developed for use with semaphore lines. The Chappes' corporation used a code that took 92 of the basic symbols two at a time to yield 8,464 coded words and phrases.

The revised Chappe system of 1795 provided not only a set of codes but also an operational protocol intended to maximize line throughput. Symbols were transmitted in cycles of "2 steps and 3 movements."

• Step 1, movement 1 (setup): The operator turned the indicator arms to align with the cross bar, forming a non-symbol, and then turned the cross bar into position for the next symbol.
• Step 1, movement 2 (transmission): The operator positioned the indicator arms for current symbol and waited for the downline station to copy it.
• Step 2, movement 3 (completion): The operator turned the cross bar to a vertical or horizontal position, indicating the end of a cycle.

In this manner, each symbol could propagate down the line as quickly as operators could successfully copy it, with acknowledgement and flow control built into the protocol. A symbol sent from Paris took 2 minutes to reach Lille through 22 stations and 9 minutes to reach Lyon through 50 stations. A rate of 2–3 symbols per minute was typical, with the higher figure being prone to errors. This corresponds to only 0.4–0.6 wpm, but with messages limited to those contained in the code book, this could be dramatically increased.^[30][31] An additional benefit is that, if the code is kept secret, the content of transmitted messages can be concealed from both onlookers and system operators, even if they are aware that a message is being transmitted. This has remained an important feature of encrypted communications even as the technology for transmitting data has evolved.^[32]

Tras la línea inicial de Chappe (entre París y Lille), le siguió poco después (1798) la línea de París a Estrasburgo con 50 estaciones. Napoleón Bonaparte aprovechó al máximo el telégrafo para obtener información rápida sobre los movimientos del enemigo. En 1801, encargó a Abraham Chappe la construcción de una estación extragrande para transmitir a través del Canal de la Mancha, en preparación para una invasión de Gran Bretaña. Se construyeron dos estaciones similares en una línea de prueba de distancia comparable. La línea a Calais se extendió hasta Boulogne como medida de precaución, y una nueva estación estuvo brevemente en funcionamiento en Boulogne, pero la invasión nunca se produjo. En 1812, Napoleón retomó otro diseño de Abraham Chappe para un telégrafo móvil que pudiera llevar consigo en campaña. Este seguía en uso en 1853 durante la Guerra de Crimea . ^{[ 33 ]}

La invención del telégrafo fue seguida de un entusiasmo por su potencial para apoyar la democracia directa . Por ejemplo, basándose en el argumento de Rousseau de que la democracia directa era improbable en grandes circunscripciones, el intelectual francés Alexandre-Théophile Vandermonde comentó:

Se ha dicho algo sobre el telégrafo que me parece perfectamente acertado y que refleja adecuadamente su importancia. Tal invento podría bastar para hacer posible la democracia a gran escala. Muchos hombres respetables, entre ellos Jean-Jacques Rousseau, creían que la democracia era imposible en circunscripciones amplias… La invención del telégrafo es una novedad que Rousseau no preveía. Permite la comunicación a larga distancia con la misma rapidez y claridad que una conversación en un salón. Esta solución podría resolver por sí sola las objeciones a las grandes repúblicas democráticas [directas]. Incluso podría implementarse en ausencia de constituciones representativas. ^{[ 34 ]}

Los costos operativos del telégrafo en el año 1799/1800 fueron de 434.000 francos (equivalentes a 1,2 millones de dólares en 2015 en términos de costo de la plata ^{[ 35 ]} ). En diciembre de 1800, Napoleón recortó el presupuesto del sistema telegráfico en 150.000 francos (equivalentes a 400.000 dólares en 2015) ^{[ 35 ]} , lo que provocó el cierre temporal de la línea París-Lyon. Chappe buscó usos comerciales del sistema para compensar el déficit, incluyendo su uso por parte de la industria, el sector financiero y la prensa. Solo una propuesta fue aprobada de inmediato: la transmisión de los resultados de la lotería estatal. No se aprobó ningún uso no gubernamental. La lotería había sido objeto de abusos durante años por parte de estafadores que conocían los resultados y vendían boletos en pueblos de provincias después del anuncio en París, pero antes de que la noticia llegara a dichos pueblos. ^{[ 36 ]}

In 1819 Norwich Duff, a young British Naval officer, visiting Clermont-en-Argonne, walked up to the telegraph station there and engaged the signalman in conversation. Here is his note of the man's information:^[37]

The pay is twenty five sous per day and he [the signalman] is obliged to be there from day light till dark, at present from half past three till half past eight; there are only two of them and for every minute a signal is left without being answered they pay five sous: this is a part of the branch which communicates with Strasburg and a message arrives there from Paris in six minutes it is here in four.^[38]

The network was reserved for government use, but an early case of wire fraud occurred in 1834 when two bankers, François and Joseph Blanc, bribed the operators at a station near Tours on the line between Paris and Bordeaux to pass Paris stock exchange information to an accomplice in Bordeaux. It took three days for the information to travel the 480-kilometre (300 mi) distance, giving the schemers plenty of time to play the market. An accomplice at Paris would know whether the market was going up or down days before the information arrived in Bordeaux via the newspapers, after which Bordeaux was sure to follow. The message could not be inserted in the telegraph directly because it would have been detected. Instead, pre-arranged deliberate errors were introduced into existing messages which were visible to an observer at Bordeaux. Tours was chosen because it was a division station where messages were purged of errors by an inspector who was privy to the secret code used and unknown to the ordinary operators. The scheme would not work if the errors were inserted prior to Tours. The operators were told whether the market was going up or down by the colour of packages (either white or grey paper wrapping) sent by mail coach, or, according to another anecdote, if the wife of the Tours operator received a package of socks (down) or gloves (up) thus avoiding any evidence of misdeed being put in writing.^[39] The scheme operated for two years until it was discovered in 1836.^[40][41]

The French optical system remained in use for many years after other countries had switched to the electrical telegraph. Partly, this was due to inertia; France had the most extensive optical system and hence the most difficult to replace. But there were also arguments put forward for the superiority of the optical system. One of these was that the optical system is not so vulnerable to saboteurs as an electrical system with many miles of unguarded wire. Samuel Morse failed to sell the electrical telegraph to the French government. Eventually the advantages of the electrical telegraph of improved privacy, and all-weather and nighttime operation won out.^[42] A decision was made in 1846 to replace the optical telegraph with the Foy–Breguet electrical telegraph after a successful trial on the Rouen line. This system had a display which mimicked the look of the Chappe telegraph indicators to make it familiar to telegraph operators. Jules Guyot issued a dire warning of the consequences of what he considered to be a serious mistake. It took almost a decade before the optical telegraph was completely decommissioned. One of the last messages sent over the French semaphore was the report of the fall of Sebastopol in 1855.^[43]

Inspired by news of the Chappe telegraph, the Swedish inventor Abraham Niclas Edelcrantz experimented with the optical telegraph in Sweden. He constructed a three-station experimental line in 1794 running from the royal castle in Stockholm, via Traneberg, to the grounds of Drottningholm Castle, a distance of 12 kilometres (7.5 mi). The first demonstration was on 1 November, when Edelcrantz sent a poem dedicated to the king, Gustav IV Adolf, on his fourteenth birthday. On 7 November the king brought Edelcrantz into his Council of Advisers with a view to building a telegraph throughout Sweden, Denmark, and Finland.^[50]

After some initial experiments with Chappe-style indicator arms, Edelcrantz settled on a design with ten iron shutters. Nine of these represented a 3-digit octal number and the tenth, when closed, meant the code number should be preceded by "A". This gave 1,024 codepoints which were decoded to letters, words or phrases via a codebook.^[51] The telegraph had a sophisticated control panel which allowed the next symbol to be prepared while waiting for the previous symbol to be repeated on the next station down the line. The control panel was connected by strings to the shutters. When ready to transmit, all the shutters were set at the same time with the press of a footpedal.^[47]

The shutters were painted matte black to avoid reflection from sunlight and the frame and arms supporting the shutters were painted white or red for best contrast.^[52] Around 1809 Edelcrantz introduced an updated design. The frame around the shutters was dispensed with leaving a simpler, more visible, structure of just the arms with the indicator panels on the end of them. The "A" shutter was reduced to the same size as the other shutters and offset to one side to indicate which side was the most significant digit (whether the codepoint is read left-to-right or right-to-left is different for the two adjacent stations depending on which side they are on).^[49] This was previously indicated with a stationary indicator fixed to the side of the frame, but without a frame this was no longer possible.^[53]

La distancia a la que una estación podía transmitir dependía del tamaño de los obturadores y de la potencia del telescopio utilizado para observarlos. El objeto más pequeño visible al ojo humano es aquel que subtiende un ángulo de 40 segundos de arco , pero Edelcrantz utilizó una cifra de 4 minutos de arco para tener en cuenta las perturbaciones atmosféricas y las imperfecciones del telescopio. Sobre esa base, y con un telescopio de 32×, Edelcrantz especificó tamaños de obturador que iban desde 23 centímetros (9 pulgadas) para una distancia de media milla sueca ( 5,3 km; 3  +1/4 mi ) a 140 centímetros (54 in) para 3 millas suecas ( 32 km; 20 mi ). ^{[ 54 ]} Estas cifras correspondían al diseño original con contraventanas cuadradas. El diseño abierto de 1809 tenía contraventanas oblongas largas que Edelcrantz consideró más visibles. ^{[ 55 ]} Distancias mucho mayores requerirían torres impracticablemente altas para superar la curvatura de la Tierra, así como grandes contraventanas. Edelcrantz mantuvo la distancia entre estaciones por debajo de 2 millas suecas ( 21 km; 13 mi ), excepto donde grandes masas de agua lo hacían inevitable. ^{[ 56 ]}      

El telégrafo sueco podía utilizarse de noche con lámparas. En las estaciones más pequeñas, las lámparas se colocaban detrás de las persianas para que fueran visibles al abrirlas. Para las estaciones más grandes, esto resultaba poco práctico. En su lugar, se instaló una matriz de caja metálica con ventanas de vidrio debajo de las persianas diurnas. Las lámparas dentro de la caja metálica podían descubrirse tirando de cuerdas, del mismo modo que se accionaban las persianas diurnas. Las ventanas a ambos lados de la caja permitían que las lámparas fueran vistas tanto por las estaciones adyacentes aguas arriba como aguas abajo. Los puntos de código utilizados de noche eran los complementos de los puntos de código utilizados durante el día. Esto hacía que el patrón de lámparas con las persianas abiertas por la noche fuera el mismo que el de las persianas cerradas durante el día. ^{[ 57 ]}

La primera línea operativa, de Estocolmo a Vaxholm , entró en servicio en enero de 1795. Para 1797, también existían líneas de Estocolmo a Fredriksborg y de Grisslehamn , vía Signilsskär , a Eckerö en Åland . En 1799 se instaló una línea corta cerca de Gotemburgo a Marstrand , en la costa oeste. Durante la Guerra de la Segunda Coalición , Gran Bretaña intentó imponer un bloqueo a Francia. Preocupada por el impacto en su propio comercio, Suecia se unió a la Segunda Liga de Neutralidad Armada en 1800. Se esperaba que Gran Bretaña respondiera con un ataque a uno de los países nórdicos de la liga. Para protegerse de tal ataque, el rey ordenó la construcción de un enlace telegráfico que uniera los sistemas de Suecia y Dinamarca. Esta fue la primera conexión telegráfica internacional del mundo. Edelcrantz construyó este enlace entre Helsingborg, en Suecia, y Helsingør , en Dinamarca, a través del Öresund , el estrecho que separa a ambos países. Se planeó una nueva línea costera desde Kullaberg hasta Malmö , que incorporaba el enlace de Helsingborg, para dar apoyo y proporcionar puntos de señalización a la flota sueca. El ataque de Nelson a la flota danesa en Copenhague en 1801 se reportó a través de este enlace, pero después de que Suecia no acudiera en ayuda de Dinamarca, no se volvió a utilizar y solo se construyó una estación en la línea de apoyo. ^{[ 58 ]}

En 1808 se creó la Royal Telegraph Institution y Edelcrantz fue nombrado director. ^{[ 59 ]} La Telegraph Institution quedó bajo la jurisdicción militar, inicialmente como parte del Royal Engineering Corps . ^{[ 60 ]} Se introdujo un nuevo código para reemplazar el libro de códigos de 1796 con 5120 posibles puntos de código con muchos mensajes nuevos. Los nuevos códigos incluían castigos para los operadores infractores. Estos incluían una orden al operador para que se colocara sobre uno de los brazos del telégrafo (código 001-721) y un mensaje pidiendo a una estación adyacente que confirmara que podían verlo hacerlo (código 001-723). ^{[ 61 ]} Para 1809, la red tenía 50 estaciones a lo largo de 200 km (120 mi) de línea y empleaba a 172 personas. ^{[ 49 ]} En comparación, el sistema francés en 1823 tenía 650 km (400 mi) de línea y empleaba a más de tres mil personas. ^{[ 44 ]}    

En 1808, estalló la Guerra de Finlandia cuando Rusia se apoderó de Finlandia, que entonces formaba parte de Suecia. Åland fue atacada por Rusia y las estaciones telegráficas destruidas. Los rusos fueron expulsados ​​en una revuelta, pero atacaron de nuevo en 1809. La estación de Signilsskär quedó tras las líneas enemigas, pero continuó informando a los suecos en retirada sobre la posición de las tropas rusas. Después de que Suecia cediera Finlandia en el Tratado de Fredrikshamn , las estaciones telegráficas de la costa este se consideraron superfluas y se dejaron en desuso. En 1810, se retomaron los planes para una línea en la costa sur, pero se descartaron en 1811 por motivos financieros. También en 1811, se propuso una nueva línea desde Estocolmo, pasando por Arholma , hasta el faro de Söderarm , pero tampoco llegó a materializarse. ^{[ 62 ]} Durante un tiempo, la red telegráfica en Suecia fue prácticamente inexistente, con solo cuatro telegrafistas empleados en 1810. ^{[ 63 ]}

El puesto de Inspector de Telégrafos se creó ya en 1811, pero el telégrafo en Suecia permaneció inactivo hasta 1827, cuando se presentaron nuevas propuestas. En 1834, la Institución Telegráfica se trasladó al Cuerpo Topográfico. El jefe del Cuerpo, Carl Fredrik Akrell, realizó comparaciones del telégrafo de obturador sueco con sistemas más recientes de otros países. De particular interés fue el sistema de semáforos de Charles Pasley en Inglaterra, que se había estado probando en Karlskrona. Se realizaron pruebas entre Karlskrona y Drottningskär y, en 1835, pruebas nocturnas entre Estocolmo y Fredriksborg. Akrell concluyó que el telégrafo de obturador era más rápido y fácil de usar, y se adoptó nuevamente para las estaciones fijas. Sin embargo, el semáforo de Pasley era más barato y fácil de construir, por lo que se adoptó para las estaciones móviles. Para 1836, la red telegráfica sueca se había restaurado por completo. ^{[ 60 ]}

La red continuó expandiéndose. En 1837, la línea a Vaxholm se extendió hasta Furusund . En 1838, la línea Estocolmo- Dalarö - Sandhamn se extendió hasta Landsort . La última adición se produjo en 1854 cuando la línea de Furusund se extendió hasta Arholma y Söderarm . ^{[ 60 ]} La conversión a la telegrafía eléctrica fue más lenta y difícil que en otros países. Los numerosos tramos de océano abierto que debían cruzarse en los archipiélagos suecos fueron un obstáculo importante. Akrell también planteó preocupaciones similares a las de Francia con respecto al posible sabotaje y vandalismo de las líneas eléctricas. Akrell propuso por primera vez una línea telegráfica eléctrica experimental en 1852. Durante muchos años, la red consistió en una mezcla de líneas ópticas y eléctricas. Las últimas estaciones ópticas no se retiraron del servicio hasta 1881, ^{[ 64 ]} las últimas en funcionamiento en Europa. En algunos lugares, el heliógrafo reemplazó al telégrafo óptico en lugar del telégrafo eléctrico. ^{[ 65 ]} }

En España, el ingeniero Agustín de Betancourt desarrolló su propio sistema, que fue adoptado por ese estado; en 1798 recibió un nombramiento real, ^{[ 92 ]} y el primer tramo de línea que conectaba Madrid y Aranjuez estaba en funcionamiento en agosto de 1800. ^{[ 93 ]} España estaba cubierta por una extensa red de telégrafos de semáforos en las décadas de 1840 y 1850. ^{[ 94 ]} Las tres líneas principales de semáforos irradiaban desde Madrid . ^{[ 94 ] [ 95 ]} La primera iba hacia el norte hasta Irún en la costa atlántica en la frontera francesa. La segunda iba hacia el este hasta el Mediterráneo, luego hacia el norte a lo largo de la costa pasando por Barcelona hasta la frontera francesa. La tercera iba hacia el sur hasta Cádiz en la costa atlántica. Estas líneas servían a muchas otras ciudades españolas, entre ellas: Aranjuez , Badajoz , Burgos , Castellón de la Plana , Ciudad Real , Córdoba , Cuenca , Girona , Pamplona , ​​San Sebastián , Sevilla , Tarancón , Tarragona , Toledo , Valladolid , Valencia , Vitoria-Gasteiz y Zaragoza . ^{[ 95 ]}

La accidentada topografía de la península ibérica, que facilitó el diseño de líneas de semáforos para la transmisión de información de cima a cima, dificultó la implementación de líneas telegráficas alámbricas cuando se introdujo esta tecnología a mediados del siglo XIX. La línea Madrid-Cádiz fue la primera en ser desmantelada en 1855, pero otros segmentos del sistema óptico continuaron funcionando hasta el final de las Guerras Carlistas en 1876. ^{[ 96 ]}

En Portugal, las fuerzas británicas que luchaban contra Napoleón pronto descubrieron que el ejército portugués ya contaba con un sistema terrestre de semáforos muy eficaz, en funcionamiento desde 1808, lo que le otorgó al duque de Wellington una ventaja decisiva en inteligencia. Los innovadores telégrafos portugueses, diseñados por Francisco António Ciera , matemático, eran de tres tipos: tres obturadores, tres bolas y un puntero/brazo móvil. ^{[ 97 ]} También escribió el libro de códigos "Táboas Telegráphicas" , que era el mismo para los tres tipos de telégrafo. Desde principios de 1810, la red fue operada por el "Corpo Telegráfico", el primer Cuerpo de Señales militar portugués. ^{[ 98 ]}