«Средства связи: телеграф, факс, телефон»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство общего и профессионального образования

Ростовской области

Управление образования г. Новочеркасска

Городской конкурс научно-исследовательских и творческих работ

«Первые шаги в науке»

Номинация «Величайшие изобретения в истории человечества»

Тема работы

«Средства связи: телеграф, факс, телефон»

Подготовила:

Белицкая Кира Андреевна,

учащаяся 8 «Б» класса (старшая группа)

                              МБОУ СОШ № 11 им. А.М. Позынича

            Адрес: 346404, Новочеркасск, Калинина, 53

                              Домашний адрес: 346406, Новочеркасск,

                              ул. Чехова 29/1, кв.60

Контактный телефон: 89094372735

                              Руководитель:

                              Мамедова Эльмира Мамедовна,

                              учитель русского языка и литературы

                              МБОУ СОШ № 11 им. А.М. Позынича

           Адрес: 346404, Новочеркасск, Калинина, 53

Контактный телефон: 89064286983

г. Новочеркасск

2022 г.

ВВЕДЕНИЕ

Оглянитесь вокруг… Чтобы услышать человека, находящегося на другом конце Земного шара, достаточно лишь достать из кармана телефон и не просто услышать, а даже увидеть этого человека в текущий момент. Стоит задуматься о том, что мы не придаём особого значения  существующим средствам связи, они стали обыденной частью нашей жизни. А ведь относительно недавно, чтобы передать какое-либо информационное сообщение, люди пользовались дымом костров, ударами в сигнальный барабан, звуками труб через развитую сеть сигнальных башен.

Тема и предмет данного исследования – средства связи: телеграф, радио, телефон. Работа направлена на изучение средств связи в комплексе, поскольку именно средства связи являются одним из величайших открытий человечества.

 Цель данной работы: провести исследование изобретений в области средств связи, таких, как телеграф, факс и телефон, с помощью которых человеческий разум одержал величайшую побед над расстоянием.

Задачи работы:

1) изучить труды изобретателей средств связи;

2) собрать материал, связанный с рассматриваемым вопросом;

3) провести сопоставление данных, полученных из различных источников информации.

Методика исследовательской работы: в работе использованы аналитический и дифференциальный методы исследования: 1) изучение работ изобретателей в области связи; 2) самостоятельный сбор материала, связанного с рассматриваемым вопросом; 3) сопоставление данных, полученных из различных источников информации.  

I ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Первый способ передачи сообщений.

Пожалуй, самый первый и действенный способ передать срочное сообщение между людьми — это гонцы с заученными «письмами». Они сменялись или меняли лошадей на специально построенных станциях. Собственно, от латинского выражения «mansio pozita...» — «станция в пункте...»  и произошло слово «почта». Вплоть до середины XIX века единственным средством сообщения между европейским континентом и Англией, между Америкой и Европой, между Европой и колониями оставалась пароходная почта. О происшествиях и событиях в других странах узнавали с опозданием на целые недели, а порой и месяцы. Например, известия из Европы в Америку доставлялись через две недели, и это был еще не самый долгий срок.

1.2 Изобретение телеграфа.

Создание телеграфа отвечало самым настоятельным потребностям человечества. После того, как эта техническая новинка появилась во всех концах света и земной шар опоясали телеграфные линии, требовались только часы, а порой и минуты на то, чтобы новость по электрическим проводам из одного полушария примчалась в другое. Политические и биржевые сводки, личные и деловые сообщения в тот же день могли быть доставлены заинтересованным лицам. Таким образом, телеграф следует отнести к важнейшим изобретениям в истории цивилизации, потому что вместе с ним человеческий разум одержал величайшую победу над расстоянием. [10] С древнегреческого слово «телеграф» переводится, как «далеко пишу». На современном языке это означает передачу на большие расстояния буквенно-цифровых сообщений с помощью радиосигналов, электрических сигналов, поступающих по проводам, и других каналов связи.

Прототипом первого непримитивного телеграфа стало изобретение Клода Шаппа (1792 г.) (фото № 1), названного «Гелиограф» (фото № 2). Благодаря этому устройству информация передавалась с помощью солнечного света и системы зеркал. Между городами в прямой видимости друг от друга возводили специальные башни, на которых устанавливались огромные суставчатые крылья семафоров — телеграфист принимал сообщение и тут же передавал его дальше, передвигая крылья рычагами. Помимо самой установки, Клод придумал и свой язык символов (фото № 3), который позволял таким образом передавать сообщения со скоростью до двух слов в минуту. Самая длинная линия (1200 км) была построена в 19 веке между Петербургом и Варшавой — из конца в конец сигнал проходил за 15 минут.

Электрические же телеграфы стали возможны лишь тогда, когда люди стали более плотно изучать природу электричества, то есть примерно в 18 веке. Первая статья об электрическом телеграфе появилась на страницах одного научного журнала в 1753 году, в ней шотландский ученый Чарльз Моррисон предлагал передавать сообщения с помощью электрических зарядов, посылаемых по многочисленным изолированным друг от друга проволочкам. Количество проволочек должно равняться числу букв алфавита. Через провода электрический заряд должен передаваться на металлические шарики, которые притягивали легкие предметы с изображением букв. В 1774 году физик Георг Лесаж (фото № 4), опираясь на предложенную Моррисоном технологию, впервые построил рабочий электростатический телеграф (фото № 5). В 1782 году он изобрел способ прокладки кабеля под землей, поместив его в глиняные трубки. Всё те же 24 (или 25) изолированных друг от друга проводков, каждому соответствует своя буква алфавита; концы проводков соединены с «электрическим маятником» — передавая заряд электричества (тогда ещё вовсю тёрли эбонитовые палочки), можно заставить соответствующий электрический маятник другой станции выйти из состояния равновесия. Не самый быстрый вариант (передача небольшой фразы могла занять 2-3 часа), но он хотя бы работал. Спустя 13 лет телеграф Лесажа усовершенствовал физик Ломон, который сократил количество необходимых проводков до одного. Электрическая телеграфия стала интенсивно развиваться, но действительно блестящие результаты дала только тогда, когда в ней стали применять не статическое электричество, а гальванический ток — пищу для размышления в этом направлении впервые (в 1800 году) подкинул Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Джероламо Умберто Вольта. И в 1809 году немецкий ученый Земмеринг (фото № 6) впервые изобрел телеграф, взяв за основу химическое воздействие тока на вещества (фото № 7). При прохождении электрического тока сквозь подкисленную воду выделялись пузырьки газа, которые ученый использовал в качестве средств связи.

Позже в процессе создания телеграфа решил поучаствовать и русский учёный, а именно Павел Львович Шиллинг (фото № 8) — в 1832 году он стал создателем первого электромагнитного телеграфа (а позже — ещё и оригинального кода для работы) (фото № 9). Конструкция плода его стараний была такая: пять магнитных стрелок, подвешенных на шелковых нитях, двигались внутри «мультипликаторов» (катушек с большим количеством витков проволоки). В зависимости от направления тока магнитная стрелка шла в ту или иную сторону, а вместе со стрелкой поворачивался небольшой картонный диск. Используя два направления тока и оригинальный код (составленный из комбинаций отклонения диска шести мультипликаторов), можно было передавать все буквы алфавита и даже цифры. Позже ученый создаст однострелочный двухпроводной телеграф, имевший двоичную систему кодирования условных сигналов. Шиллингу было предложено сделать телеграфную линию между Кронштадтом и Петербургом, но в 1837 году он умер, и проект заморозился. Лишь спустя почти 20 лет его возобновил другой учёный –  Борис Семёнович Якоби.  Он задумался о том, как записывать получаемые сигналы, стал работать над проектом пишущего телеграфа. Задача была выполнена — условные значки записывал карандаш, прикреплённый к якорю электромагнита. 

В этот период развития телеграфной связи наиболее удачным оказался аппарат Морзе (1837 г.). В своем аппарате (фото № 10) ученый использовал разработанную им же азбуку Морзе (фото № 11). Буква передается в аппарате с помощью ключа, к которому подключена линия связи и батарея. При нажатии ключа в линию поступает ток, который, проходя через электромагнит на другом конце линии, притягивает рычаг. На конце рычага закреплено колёсико, опущенное в жидкую краску. С помощью пружинного механизма около колесика протягивают бумажную ленту, на которой колёсико отпечатывает знак — тире или точку. Неудобство телеграфа Морзе заключалось в том, что его код могли расшифровать только специалисты, в то время как простым людям он был совершенно непонятен. Потому в последующие годы многие изобретатели трудились над тем, чтобы создать аппарат, регистрирующий сам текст сообщения, а не только телеграфный код.

Также свои электромагнитные телеграфы (и «язык» для них) придумали Карл Гаусс и Вильгельм Вебер (Германия, 1833 год) и Кук и Уитстон (Великобритания, 1837). Так научились передавать электромагнитный сигнал на большие расстояния — сначала простые сообщения, потом корреспондентские сети начали передавать по телеграфу новости для многих газет, потом появились целые телеграфные агентства.

1.3 Провода между континентами.

Проблемой была передача информации между континентами — каким образом протянуть более 3000 км (от Европы к Америке) провода через Атлантический океан? Удивительно, но именно так и решили поступить. Инициатором стал Сайрус Уэст Филд — один из основателей компании «Atlantic Telegraph Company». В результате появился «клубок» кабеля весом в 3000 тонн (состоящий из 530 тысяч километров медной проволоки), который к 5 августа 1858 года успешно размотали по дну Атлантического океана крупнейшие на тот момент военные корабли Великобритании и США — «Агамемнон» и «Ниагара» (фото № 12-13). Позже кабель порвался — не с первого раза, но его починили.

Частично механизировать (облегчить) труд операторов-телеграфистов решил Томас Эдисон (фото № 14) — он предложил вовсе исключить участие человека, записывая телеграммы на перфоленту (фото № 5). Ленту делали на реперфораторе — устройстве для пробивания отверстий в бумажной ленте в соответствии со знаками телеграфного кода, поступающими от телеграфного передатчика. [8] Реперфоратор (фото № 15) принимал телеграммы на транзитных телеграфных станциях, а затем передавал их автоматически — при помощи трансмиттера, устраняя тем самым трудоёмкую ручную обработку транзитных телеграмм (наклейку ленты с отпечатанными на ней знаками на бланк и последующую передачу всех символов вручную, с клавиатуры). Были и реперфотрансмиттеры — устройства для приёма и передачи телеграмм, выполняющие функции реперфоратора и трансмиттера одновременно.

1.4 Разработка первого факса.

В 1843 году появились факсы (мало кто знает, что они появились раньше телефона) — придумал их шотландский часовщик, Александр Бейн. Его устройство (которое он сам называл телеграфом Бейна) было способно на большие расстояния передавать копии не только текста, но и изображений (пусть и в плохом качестве).

В 1855 году его изобретение усовершенствовал Джованни Казелли, доработав качество передачи изображений. Правда, процесс был довольно трудозатратным: исходное изображение нужно было перенести на специальную свинцовую фольгу, которую «сканировало» специальное перо, присоединённое к маятнику. Темные и светлые участки изображения передавались в виде электрических импульсов и воспроизводились на принимающем устройстве другим маятником, который «рисовал» на специальной увлажнённой бумаге, пропитанной раствором железосинеродистого калия. Устройство было названо пантелеграфом (фото № 16) и в дальнейшем пользовалось большой популярностью по всему миру (в том числе и в России).

1.5 Телеграфный аппарат многократного действия.

В 1872 году французский изобретатель Жан Морис Эмиль Бодо сконструировал свой телеграфный аппарат многократного действия (фото № 17) — он имел возможность передавать по одному проводу два и более сообщения в одну сторону. Аппарат Бодо и созданные по его принципу получили название стартстопных.

Но помимо самого устройства, изобретатель придумал ещё и весьма удачный телеграфный код (Код Бодо), который впоследствии набрал большую популярность и получил наименование «Международный телеграфный код №1» (ITA1). Дальнейшие модификации конструкции стартстопного телеграфного аппарата привели к созданию телепринтеров (телетайпов), а в честь учёного была названа единица скорости передачи информации — бод.

В 1930 году появился стартстопный телеграф с дисковым номеронабирателем телефонного типа (телетайп). Такое устройство позволяло персонифицировать абонентов телеграфной сети и осуществлять быстрое их соединение. В дальнейшем такие устройства стали называть «телекс» (от слов «telegraph» и «exchange»).

В наше время от телеграфов во многих странах отказались, как от морально устаревшего способа связи, хотя в России его ещё применяют. С изобретением телеграфа была решена задача передачи сообщений на большие расстояния. Однако телеграф мог переслать только письменные депеши. Между тем многие изобретатели мечтали о более совершенном и коммуникабельном способе связи, с помощью которого можно было бы передавать на любые расстояния живой звук человеческой речи или музыку.

1.6 Изобретение телефона.

Телефон обязан своим появлением немецкому ученому Филиппу Райсу (фото № 18). Именно этот человек смог сконструировать устройство, позволяющее переносить голос человека на большие расстояния, используя гальванический ток. Это событие произошло в 1861 году, однако до создания первого телефонного аппарата оставалось еще 15 лет.

Создателем же телефона до недавнего времени считался Александр Грэхем Белл (фото № 19), а годом изобретения телефона – 1876. Именно тогда шотландский ученый представил на Всемирной выставке свой первый аппарат, а также подал заявку на получение патента на изобретение. В патентной заявке Белл описал своё устройство как новый вид «тeлeгрaфии», но вскоре стал его называть «электрический говорящий телефон»; другим термином, использовавшимся в то время, был «говорящий телеграф». Телефон Белла работал на расстоянии не более 200 метров и имел сильные искажения звука, но уже через год ученый настолько усовершенствовал устройство, что оно использовалось в неизменном виде следующие сто лет.

При этом в 1860 году, изобретатель и ученый из Италии создал аппарат, способный передавать звук по проводам. При ответе на вопрос о том, в каком году изобрели телефон, можно смело называть именно эту дату, так как истинным первооткрывателем является Антонио Меуччи (фото № 20). Он назвал свое «детище» телектрофоном. На момент своего открытия ученый жил в Соединенных Штатах Америки, он был уже в возрасте и находился в весьма плачевном материальном положении. Вскоре разработкой никому не известного учёного заинтересовалась крупная американская компания – «Вестерн Юнион». Представители компании предложили ученому солидную сумму за все чертежи и разработки, а также обещали оказать содействие при оформлении патента. Тяжелое финансовое положение вынудило талантливого изобретателя продать весь материал своих исследований. Ученый долгое время ждал помощи от компании, однако, потеряв терпение, сам подал заявку на получение патента. Его просьба не была удовлетворена, а настоящим ударом для него стало сообщение о великом изобретении Александра Белла. [9] Меуччи попытался отстоять свои права в судебном порядке, однако для борьбы с крупной компанией ему не хватало средств. Право на патент итальянскому изобретателю удалось отсудить лишь в 1887 году, к моменту окончания срока его действия. Меуччи так и не смог воспользоваться правами на своё изобретение и умер в безвестности и нищете. Признание к итальянскому изобретателю пришло только в 2002 году. По резолюции Конгресса США, именно он был тем человеком, кто изобрел первый телефон. 

Через четыре года после изобретения телефона в Америке было 60 000 телефонов, a ещё через двадцать лет — более шести миллионов, и компания Белла, которая была переименована в «Американский Телефон и Телеграф» (ATT), сделалась крупнейшей компанией Америки. Патент Белла за номером 174 465 стал самым ценным патентом в истории. Телефон ворвался в жизнь Америки с такой стремительностью, что уже в ранние 1880-e годы выражение «I’ll call you» означало не «Я тебя позову», как это было в течение сотен лет, a «Я тебе позвоню».

1.7 Как начиналось общение людей по телефону.

Телефон не только позволил миллионам людей в Америке общаться друг с другом, но и в отличие от телеграфа обогатил «американский» английский язык. Слово «оператор» как обращение к телефонисту появилось в конце 1870-х годов. «Алло, центральная?» — универсальная фраза, использовавшаяся до того, как номер стали набирать из дома — в 1895 г. В 1895 году появился термин «телефонная будка». Выражения «Yellow pages» («Жёлтые страницы», телефонный справочник учреждений) — в 1906 г., «telephone directory» (телефонный справочник) — в 1907 г. (первый, в котором числилось 50 телефонных номеров, был выпущен в городе Нью-Хeвeн в штате Коннектикут), a телефонная книга — в 1915 г. В этом же году появилась связь между западным и восточным побережьем, хотя на установление всех соединений уходило около получаса, и минимальная плата составляла 20 долларов и 70 центов.

Люди сначала не знали, что нужно говорить, снимая телефонную трубку. Эдисон предложил неформальное: «Aхoй!» («Привет!»), и первый телефонист, некто Джордж Кoй из Нью-Хeвeнa, стал его использовать (только мужчин принимали в телефонисты; как и кo всякой новой технике в то время, женщин к ней нe допускали, пока она не становилась рутинной). Другие отвечали: «ДА!» или: «ЧТО?», a многие просто молча снимали трубку и ждали, что им скажут. Проблема была такой серьёзной, что журналы посвящали длинные статьи этикету телефонных разговоров.

В 1877 году в Бостоне  была запущена первая телефонная линия, а в 1878-м в Нью-Хейвене — телефонная станция.

В том же году другой знаменитый американский изобретатель, Томас Эдисон, создал новую модель аппарата для передачи голоса на расстоянии. В его конструкции присутствовала индукционная катушка, что позволило значительно повысить качество связи, а также увеличить расстояние передачи звука.

1.8 История развития телефонии в России.

История развития телефона связана также с именами русских конструкторов. В 1885 году Павел Михайлович Голубицкий (фото № 21), изобретатель из России, разработал принципиально новую схему работы телефонной станции, при которой питание к аппаратам подводилось извне — от центрального источника (фото № 22). До этого каждый телефон работал от своей электрической розетки. Эта концепция позволила создавать станции, одновременно обслуживающие огромное количество абонентов — десятки тысяч. В 1895 году российский изобретатель Михаил Филиппович Фрейденберг (фото № 23) предложил миру концепцию АТС, предполагающую автоматическое соединение одного абонента с другим. Первая действующая АТС была внедрена в США, в городе Огаста [1].

История появления телефона в России связана со строительством линии для передачи связи между Петербургом и Малой Вишерой. Первый разговор между российскими абонентами посредством указанного канала состоялся в 1879 году, то есть спустя всего лишь 3 года с момента изобретения телефона. Позже одна из первых гражданских линий связи соединила пристань Георгиевскую, расположенную в Нижнем Новгороде, и квартиры, принадлежавшие руководству пароходного общества «Дружина». Протяженность линии была порядка 1547 м.

На регулярной основе городские телефонные станции — в Петербурге, Москве, а также в Одессе — стали функционировать с 1882 года. В 1898 году появилась междугородняя линия, соединившая Москву и Петербург. [2] История телефонов в России интересна тем, что станция, которая обслуживала канал связи между Москвой и Петербургом, существует и работает до сих пор. Она располагается на улице Мясницкой в столице РФ.

Темпы развития телефонизации в Российской империи были весьма приличными — так, например, к 1916 году на 100 жителей Москвы приходилось в среднем 3,7 телефона. В 1935 году, уже при СССР, были телефонизированы все станции метро Белокаменной. Начиная с 1953 года все дома, вводимые в эксплуатацию в столице СССР, должны были иметь подведенный телефонный кабель.

1.9 Радио и мобильные телефоны.

Первый зафиксированный разговор по телефону через радиоканал, по ряду ключевых характеристик соответствующий принципам организации современной сотовой связи, был проведен в 1950 году в Швеции. Изобретатель Стюре Лаурен, глава компании «Televerket», успешно созвонился со службой точного времени с помощью соответствующего типа прибора. К тому моменту Стюре Лаурен успел несколько лет проработать в «Televerket», занимаясь разработкой этого устройства. История создания мобильного телефона также связана с именем Рагнара Берглунда, коллеги Лаурена.

На массовый рынок шведская разработка была выведена в 1956 году. Сначала она работала только в двух городах — Стокгольме и Гетеборге. В течение 1956 года к ней подключились всего лишь 26 абонентов, что было неудивительно в силу высокой дороговизны «мобильника», стоимость которого была сопоставима с ценой автомобиля.

История развития мобильных телефонов по ряду признаков уступает динамике распространения телефонной связи. Если, например, уже спустя 3 года аппараты, созданные по принципам Александра Белла, активно эксплуатировались в России, то в течение довольно продолжительного времени мобильные телефоны не пользовались массовым спросом.

Только в 1969 году мировые лидеры телекоммуникационного рынка стали думать о том, что неплохо бы как-то унифицировать соответствующие системы связи. Так, например, предполагалось, что каждый абонент — подобно владельцам стационарных телефонов — будет иметь свой номер, причем актуальный не только в стране, где он оформлен, но и за рубежом. Таким образом,   можно отметить, что история мобильного телефона фактически с самого начала отражает заинтересованность инженерных сообществ в реализации концепций роуминга.

В числе первых изобретателей, предложивших практическую реализацию технологии, на которую сформировались соответствующие запросы, — выпускник стокгольмской технической школы Эстен Мякитоло. История создания мобильного телефона в привычном нам виде непосредственно связана с его именем. Однако для практической реализации концепции Мякитоло требовались очень мощные технологии. Они появились только в начале 80-х (фото № 24).

А дальше прогресс было не остановить, и если в начале 20-го века телефон был новинкой и роскошью, то в настоящий момент смартфонами владеет около 4-х млрд. человек в мире, для сравнения в 1994 году этот показатель составлял всего 30 тысяч пользователей. [7]

Сегодня телефония является важнейшим технологическим аспектом нашей жизни, породившей огромное число смежных сфер, а применение её наблюдается практически во всём спектре человеческой жизнедеятельности. В наши дни технологии в этом направлении шагнули далеко вперёд, сделав повседневной обыденностью вещи, бывшие совсем недавно фантастическими. Мы пользуемся спутниковой связью для общения между континентами, организовываем колл-центры для одновременного обслуживания сотен абонентов, проводим телефонные конференции в научных и деловых целях с участием  десятков абонентов, создаём защищённые линии связи для правительств и военных, а также используем ещё массу других высокотехнологичных решений, призванных повысить уровень комфортности повседневной жизни, улучшить бизнес и науку, повысить людскую коммуникабельность и расширить границы общения целых сообществ, кардинально изменяя при этом возможности человечества буквально во всех сферах, а ведь начиналось всё полтора столетия назад с простого на первый взгляд, но гениального по сути открытия бедного итальянца Антонио Меуччи. Каким будет следующий шаг в развитии сотовой индустрии?

II ВЫВОДЫ

В процессе работы над данным исследованием решены поставленные задачи: 1) изучены работы изобретателей в области связи; 2) собран материал, связанный с рассматриваемым вопросом; 3) проведено сопоставление данных, полученных из различных источников информации; достигнута цель работы: проведено исследование важнейших изобретений средств связи от телеграфа до телефона.

В результате исследования можно сделать следующие выводы: развитие человечества было невозможно без обмена информацией, в связи с чем появление проводной и радиосвязи положительно сказалось на развитии мирового сообщества; в конце XIX века появились новые средства передачи данных, что резко повысило скорость обмена информацией на больших расстояниях; более того, стала возможной постоянная связь между континентами.

III ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дальнейшие перспективы данной работы можно определить следующим образом: необходимо продолжить изучение средств связи, но уже, с другой стороны, а именно разобраться со всем спектром радиоволн и диапазона частот международной организации 3GPP, а также провести исследование по развитию оптических (лазерных сетей), необходимых для передачи больших объемов информации в реальном масштабе времени между спутниками и космическими кораблями.

IV СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ОГЛАВЛЕНИЕ