Reginald Aubrey Fessenden – ojciec radia AM
Reginald Aubrey Fessenden (ur. 6.10.1866 – zm. 22.07.1932) to amerykański wynalazca kanadyjskiego pochodzenia, który posiada ponad 500 patentów z dziedziny fizyki. Jego najważniejszym osiągnięciem, jest jednak stworzenie fal AM, które pozwoliły na realne zapoczątkowanie nie tylko radia, ale łączności bezprzewodowej w ogóle.
Ogólny życiorys Reginalda Aubrey Fessendena
Reginald Aubrey Fessenden był pionierem w dziedzinie radiokomunikacji, którego wkład miał znaczący wpływ na rozwój radiotechniki i technologii AM (Amplituda Modulowana), która pozwoliła opracować pierwsze prawdziwe radioodbiorniki. Urodzony 6 października 1866 roku w Quebecu, Kanada, Fessenden wykazał się od wczesnych lat talentem do nauk i techniki.
Wczesne osiągnięcia i edukacja
Jego zainteresowanie nauką doprowadziło go do studiów w Bishop’s College w Quebecu. Choć nie ukończył formalnie wyższego wykształcenia, szybko zdobył uznanie jako samouk i innowator.
Radia AM – właściwości i charakterystyka
Przełom w radiokomunikacji
Fessenden zasłynął przede wszystkim jako wynalazca pierwszego systemu transmisji głosu i muzyki bezprzewodowo, co uczyniło go jednym z głównych prekursorów radiokomunikacji. W 1900 roku rozpoczął pracę nad doskonaleniem systemów telegrafii bezprzewodowej, a jego badania szybko poszerzyły się o transmisję głosu.
Pierwsza transmisja głosu
24 grudnia 1906 roku Fessenden dokonał historycznej transmisji, wysyłając głos i muzykę z Brant Rock w Massachusetts do odbiorników na statkach znajdujących się na Atlantyku. Choć pierwszy sygnał, jako taki na znaczną odległość nadał Marconi – był to pierwszy raz, kiedy muzyka i mowa zostały przekazane bezprzewodowo, co oznaczało wielki przełom w komunikacji radiowej.
Inne wynalazki i osiągnięcia
Fessenden był także twórcą wielu innych wynalazków, w tym metod hydrotelegrafii (prekursor sonaru) oraz systemów do wykrywania lodu i nawigacji. Jego prace miały ogromne znaczenie dla rozwoju radiokomunikacji oraz technologii morskiej.
AM,FM, DAB… – poznaj modulacje radiowe!
Dziedzictwo i wpływ
Fessenden pozostawił po sobie trwałe dziedzictwo jako jeden z ojców radia. Jego prace w dziedzinie modulacji amplitudy (AM) stanowiły podstawę dla rozwoju radiostacji komercyjnych i dalej wpływają na współczesną technologię komunikacyjną.
Zmarł 22 lipca 1932 roku, pozostawiając po sobie dziedzictwo innowacji i pionierskich osiągnięć, które nadal inspirują inżynierów i naukowców na całym świecie.
Rozwój radiotelegrafii przez Reginalda Fessendena
W końcówce XIX wieku świat obiegły wieści o osiągnięciach Guglielmo Marconiego w zakresie rozwijania praktycznego systemu transmisji i odbioru sygnałów radiowych, zwanych wówczas “telegrafią bezprzewodową”. Inspiracją dla Reginalda Fessendena, który rozpoczął eksperymenty radiowe, stał się potencjał stworzenia bardziej efektywnego systemu niż istniejące wówczas rozwiązania Marconiego i Olivera Lodge’a. Fessenden, wykorzystując swój innowacyjny odbiornik, już w 1899 roku zdołał przesyłać wiadomości radiotelegraficzne między Pittsburghiem a Allegheny City.
Pionierska praca w biurze pogody
Przełomowym momentem w karierze Fessendena było podjęcie pracy w Biurze Pogody Stanów Zjednoczonych w 1900 roku. Jego celem było wykazanie użyteczności stacji nadbrzeżnych do przekazywania informacji pogodowych, co mogło zastąpić kosztowne linie telegraficzne. Fessenden, w ramach kontraktu, otrzymał wynagrodzenie, wsparcie i miejsce do pracy, a także zachował prawa do swoich wynalazków, udostępniając jednocześnie Biuru Pogody korzystanie z nich bez opłat licencyjnych.
W trakcie pracy w Biurze Pogody, Fessenden poczynił znaczące postępy w projektowaniu odbiorników. Jego pierwszym ważnym osiągnięciem był detektor barrettera, a następnie jeszcze bardziej zaawansowany detektor elektrolityczny. Oba te wynalazki znacząco przyczyniły się do podniesienia standardów wrażliwości w odbiorze radiowym.
Innowacje w odbiorze radiowym
Kluczowym osiągnięciem Fessendena było opracowanie zasady heterodyny, polegającej na wykorzystaniu dwóch blisko położonych sygnałów radiowych do generowania dźwięku ułatwiającego odbiór transmisji kodu Morse’a. Mimo że odbiór heterodynowy stał się praktyczny dopiero po dekadzie, ze względu na potrzebę stabilnego sygnału lokalnego, który stał się dostępny dopiero z rozwojem lamp próżniowych, to jednak stanowił on znaczący krok naprzód w technologii radiowej.
Wyzwania i konflikty
Praca Fessendena na wyspie Cobb Island na rzece Potomak była kluczowa dla jego badań. Tam przeprowadzał eksperymenty, rozbudowując sieć stacji wzdłuż wybrzeża Atlantyku. Niemniej jednak, jego postępy zostały zahamowane przez konflikty z Biurem Pogody, zwłaszcza z szefem Willisem Moorem, dotyczące praw patentowych. Fessenden, odmawiając przekazania praw do swoich wynalazków, zakończył współpracę z Biurem w sierpniu 1902 roku.
Narodowa kompania sygnalizacji elektrycznej (NESCO)
W listopadzie 1902 roku dwaj zamożni biznesmeni z Pittsburgha, Hay Walker Jr. i Thomas H. Given, zainwestowali w utworzenie Narodowej Kompanii Sygnalizacji Elektrycznej (NESCO) wspierając badania Fessendena. Początkowo firma miała swoją siedzibę w Waszyngtonie, gdzie zbudowano stację do celów eksperymentalnych i demonstracyjnych. Dodatkowe stacje demonstracyjne powstały w Collingswood w New Jersey (w pobliżu Filadelfii) oraz Jersey City (blisko Nowego Jorku). W 1904 roku podjęto próbę połączenia zakładów General Electric w Schenectady w stanie Nowy Jork i Lynn w Massachusetts, co jednak zakończyło się niepowodzeniem.
Wyzwania i zmiany kierunku działania
Próby sprzedaży sprzętu rządowi Stanów Zjednoczonych i innym państwom, jak również prywatnym firmom, nie przyniosły dużego sukcesu. Szczególnym obszarem konfliktu, zwłaszcza z Marynarką Wojenną USA, były wysokie ceny, jakie Fessenden próbował ustalić. Marynarka Wojenna uważała, że ceny te były znacznie wyższe od kosztów produkcji urządzeń, co doprowadziło do serii procesów o naruszenie patentów. Plan sprzedaży całej firmy również nie znalazł nabywcy. Ostatecznie doszło do radykalnej zmiany orientacji firmy. W 1904 roku zdecydowano się konkurować z istniejącymi kablami oceanicznymi, planując uruchomienie transatlantyckiej łączności radiotelegraficznej. Siedziba operacyjna firmy została przeniesiona do Brant Rock w Massachusetts, które miało być zachodnim terminalem planowanej usługi.
Nadajnik iskrowy i pierwsza dwukierunkowa transmisja transatlantycka
Plan zakładał wykorzystanie zaprojektowanych przez Fessendena nadajników iskrowych z obrotową szczeliną. W Brant Rock zbudowano 128-metrową antenę wspieraną linami, a podobna wieża została wzniesiona w Machrihanish w zachodniej Szkocji. W styczniu 1906 roku stacje te dokonały pierwszej udanej dwukierunkowej transmisji przez Atlantyk, wymieniając wiadomości w kodzie Morse’a. Jednak system nie był w stanie niezawodnie pokonywać tej odległości w ciągu dnia lub w miesiącach letnich, gdy poziom zakłóceń był wyższy. Prace zostały zawieszone do późniejszego terminu. Niestety, 6 grudnia 1906 roku wieża radiowa w Machrihanish zawaliła się w wyniku wichury, niespodziewanie kończąc projekt transatlantycki przed rozpoczęciem komercyjnej obsługi.
Koniec działalności transatlantyckiej NESCO
W liście opublikowanym 19 stycznia 1907 roku w “Scientific American”, Fessenden bagatelizował skutki zawalenia się wieży, stwierdzając, że “prace do dnia wypadku były tak udane, że dyrektorzy Narodowej Kompanii Sygnalizacji Elektrycznej zdecydowali, że nie ma potrzeby dalszego prowadzenia eksperymentalnych rozwojów”. Mimo tych słów, zawalenie wieży faktycznie oznaczało koniec transatlantyckich wysiłków NESCO.
Poznaj najpopularniejsze stacje radiowe w Polsce
Innowacje w transmisji audio przez Fessendena
Reginald Fessenden od wczesnych lat swojej kariery wykazywał głębokie zainteresowanie możliwością transmitowania dźwięku przez radio, czym odróżniał się od ograniczeń wczesnej telegrafii iskrowej, która umożliwiała przesyłanie jedynie sygnałów Morse’a. Już w 1891 roku Fessenden badał ideę wykorzystania prądów zmiennych o różnych częstotliwościach do tworzenia systemu telegrafii wielokrotnej.
Przełom z patentem na nadajnik ciągłej fali
W 1901 roku Fessenden złożył wniosek patentowy na innowacyjny nadajnik ciągłej fali (CW), który wykorzystywał szybkobieżny alternator do generowania czystych fal sinusoidalnych. Jego metoda była rewolucyjna w porównaniu z dominującą wówczas technologią iskrową, wywołującą silne, ale krótkotrwałe sygnały. Fessenden przeciwstawiał się powszechnemu przekonaniu, że tylko gwałtowne impulsy elektryczne mogą generować efektywne sygnały radiowe.
Dążenie do doskonałości dźwięku
Fessenden nie poprzestał na innowacjach technologicznych. W kolejnych latach skupił się na udoskonaleniu jakości dźwięku w transmisjach radiowych. Jego podejście obejmowało integrację prostego mikrofonu węglowego z linią transmisyjną, co pozwalało na modulację sygnału nośnego dla transmisji audio, czyli wytwarzanie sygnałów radiowych z modulacją amplitudy (AM).
Wczesne eksperymenty i wyzwania
Fessenden rozpoczął swoje badania nad transmisjami audio jeszcze na wyspie Cobb. Z powodu braku nadajnika ciągłej fali, początkowo pracował z eksperymentalnym nadajnikiem iskrowym wysokiej częstotliwości, wykorzystując fakt, że im wyższa częstotliwość iskier, tym bliżej jest do wytwarzania ciągłych fal. Jego pierwsze udane transmisje mowy miały miejsce 23 grudnia 1900 roku, choć jakość dźwięku była wówczas jeszcze zbyt zniekształcona do zastosowań komercyjnych.
Rozwój alternatora-nadajnika
Ostatecznym celem Fessendena dla nadajnika zdolnego do transmisji audio było zwiększenie prędkości obrotowej standardowego alternatora elektrycznego, aby generować prądy o częstotliwościach rzędu kilkudziesięciu tysięcy cykli na sekundę, co pozwalało na generowanie stabilnych, ciągłych fal radiowych. Współpraca z General Electric doprowadziła do rozwoju serii zaawansowanych alternatorów-nadajników wysokiej częstotliwości, mimo początkowych obaw dotyczących wytrzymałości mechanicznej tych urządzeń przy wysokich prędkościach obrotowych.
Pierwsza rozgłośnia radiowa i działania Fessendena
Przez długi czas uważano, że Lee de Forest, który rozpoczął serię testowych transmisji radiowych w 1907 roku, był pionierem w dziedzinie transmitowania muzyki i rozrywki przez radio. Jego pierwsza transmisja rozrywkowa miała miejsce w lutym 1907 roku, kiedy to przesyłał muzykę z elektronicznego telharmonium ze swojej stacji laboratoryjnej w Nowym Jorku. Kolejne testy obejmowały między innymi Eugenię Farrar śpiewającą “I Love You Truly”.
Fessenden i jego wkład
H.P. Davis w 1928 roku, podczas wykładu na temat wczesnej historii radia w Stanach Zjednoczonych, stwierdził, że “Reginald Fessenden, prawdopodobnie pierwszy, który podjął tę próbę, nadał program w Wigilię Bożego Narodzenia 1906 roku”. Jednakże brak było dodatkowych szczegółów i jego komentarz nie zyskał wówczas dużego rozgłosu.
Pierwsze szeroko rozpowszechnione informacje o wczesnych transmisjach Fessendena pojawiły się dopiero w 1932 roku, kiedy to w artykule przygotowanym przez byłego współpracownika Fessendena, Samuela M. Kintnera, przedstawiono szczegóły z listu Fessendena do Kintnera z 29 stycznia 1932 roku.
Fessenden twierdził, że w wieczór 24 grudnia 1906 roku (Wigilia Bożego Narodzenia) dokonał pierwszej z dwóch radiowych transmisji muzyki i rozrywki do ogólnej publiczności, używając nadajnika alternatora w Brant Rock. Program zawierał między innymi płytę gramofonową z Ombra mai fu (Largo) Georga Friedricha Händla, a także Fessendena grającego na skrzypcach i śpiewającego kolędę Adolphe’a Adama “O Holy Night”.
Rocznicowe poszukiwania
Obchody setnej rocznicy rzekomych transmisji Fessendena w 2006 roku wznowiły zainteresowanie tym tematem, ale również rodziły dodatkowe pytania. Kluczową kwestią było, dlaczego mimo twierdzeń Fessendena o szerokim zasięgu audycji, brak było niezależnych dowodów potwierdzających jego relację. James E. O’Neal przeprowadził obszerne badania, ale nie znalazł żadnych relacji z logów radiowych statków czy literatury współczesnej, które potwierdzałyby transmisje świąteczne.
Podsumowanie i kontrowersje
Mimo że roszczenia Fessendena o pierwszej radiowej transmisji w 1906 roku są uznawane jako kamień milowy IEEE, istnieją różne opinie wśród historyków radia na temat jego dokonań. Niektórzy, jak Jack Belrose, nie widzą powodu, by wątpić w relację Fessendena, podczas gdy inni, jak Mike Adams, podsumowują sytuację jako “kontynuującą się kontrowersję ponad 100 lat po jej domniemanym wystąpieniu”.
Źródła pomocne przy tworzeniu artykułu:
- Wikipedia w języku angielskim, https://en.wikipedia.org/wiki/Reginald_Fessenden, 14.12.2023 (ostatni dostęp)
- Brittanica, https://www.britannica.com/biography/Reginald-Aubrey-Fessenden, 14.12.2023 (ostatni dostęp)
