Historia de retransmisión: la era electrónica

La última vez vimos cómo se construyó la primera generación de computadoras digitales sobre la base de la primera generación de interruptores eléctricos automáticos: relés electromagnéticos. Pero cuando se crearon estas computadoras, otro conmutador digital estaba esperando su lanzamiento en el backstage. El relé era un dispositivo electromagnético (que usaba electricidad para controlar un interruptor mecánico), y la nueva clase de interruptores digitales era electrónica, basada en el nuevo conocimiento sobre el electrón que apareció a principios del siglo XX. Esta ciencia indicó que el portador de la fuerza eléctrica no era una corriente, ni una onda, ni un campo, sino una partícula sólida.

El dispositivo que generó la era de la electrónica, basado en esta nueva física, se conoció como el "tubo de electrones" [en los Estados Unidos - tubo de vacío o "tubo de vacío"]. En la historia de su creación, participan dos personas: el inglés Ambrose Fleming y el estadounidense Lee de Forest . De hecho, el origen de la electrónica es más complejo, se tuerce desde una multitud de hilos que cruzan Europa y el Atlántico, y se remontan al pasado, hasta los primeros experimentos con bancos de Leiden a mediados del siglo XVIII.

Pero como parte de nuestra presentación, será conveniente cubrir (¡juego de palabras!) Esta historia, comenzando con Thomas Edison. Edison hizo un descubrimiento interesante en la década de 1880 trabajando en iluminación eléctrica: este descubrimiento prepara la escena para nuestra historia. Esto condujo al desarrollo de tubos electrónicos, que era necesario para dos sistemas tecnológicos: una nueva forma de mensajería inalámbrica y redes telefónicas en constante expansión.

Prólogo: Edison

Edison generalmente se considera el inventor de una bombilla. Esto simultáneamente lo hace demasiado y muy poco honor. Demasiado, ya que no solo a Edison se le ocurrió una lámpara luminosa. Además de la multitud de inventores que lo precedieron, cuyas creaciones no alcanzaron el uso comercial, podemos mencionar a Joseph Swan y Charles Stern de Gran Bretaña y al estadounidense William Sawyer, quien introdujo las bombillas en el mercado simultáneamente con Edison. [El honor de la invención también pertenece al inventor ruso Lodygin Alexander Nikolaevich . Lodygin fue el primero que supuso bombear aire de una bombilla de vidrio, y luego sugirió hacer un hilo incandescente no de carbón o fibras carbonizadas, sino de tungsteno refractario / aprox. perev. ] Todas las lámparas consistían en una bombilla de vidrio sellada dentro de la cual se encontraba un hilo resistivo. Cuando se encendió la lámpara en el circuito, el calor generado debido a la resistencia del hilo a la corriente la hizo brillar. Se bombeó aire de la bombilla para que el hilo no se incendiara. La luz eléctrica ya era conocida en las grandes ciudades en forma de lámparas de arco utilizadas para iluminar grandes lugares públicos. Todos estos inventores estaban buscando una manera de reducir la cantidad de luz al tomar una partícula brillante de un arco en llamas, lo suficientemente pequeña como para ser utilizada en hogares para reemplazar las lámparas de gas, y hacer que la fuente de luz sea más segura, limpia y brillante.

Y lo que realmente hizo Edison, o más bien, creó su laboratorio industrial, no es solo crear una fuente de luz. Construyeron un sistema eléctrico completo para iluminar casas: generadores, cables para transmitir corriente, transformadores, etc. De todo esto, la bombilla era solo el componente más obvio y visible. La presencia del nombre Edison en sus compañías productoras de electricidad no fue una simple arrodillamiento ante el gran inventor, como fue el caso con el teléfono Bell. Edison demostró ser no solo un inventor, sino también un arquitecto de sistemas. Su laboratorio continuó mejorando varios componentes de la iluminación eléctrica incluso después de su éxito inicial.


Una copia de las primeras lámparas de Edison.

En el curso de la investigación, en algún lugar de 1883, Edison (y posiblemente uno de sus empleados) decidió encerrar una placa de metal con un hilo dentro de una lámpara luminosa. Las razones de este acto no están claras. Quizás este fue un intento de eliminar el oscurecimiento de la lámpara: el interior del cristal de la bombilla acumuló una misteriosa sustancia oscura con el tiempo. Aparentemente, el ingeniero esperaba que estas partículas negras fueran atraídas hacia la placa energizada. Para su sorpresa, descubrió que cuando la placa se incluía en el circuito junto con el extremo positivo del filamento, la corriente que fluía a través del filamento era directamente proporcional a la intensidad del brillo del filamento. Al conectar la placa al extremo negativo del hilo, no se observó nada por el estilo.

Edison decidió que este efecto, más tarde llamado efecto Edison o emisión termiónica , puede usarse para medir o incluso controlar la "fuerza electromotriz", o voltaje, en un sistema eléctrico. Por costumbre, solicitó una patente para este "indicador eléctrico", y luego regresó a tareas más importantes.

Sin cables

Avance rápido a 20 años en el futuro, en 1904. En este momento en Inglaterra, John Ambrose Fleming trabajó en las instrucciones de la Compañía Marconi para mejorar el receptor de ondas de radio.

Es importante entender qué era y qué no era la radio en ese momento, tanto desde el punto de vista del instrumento como desde el punto de vista de la práctica. La radio ni siquiera se llamaba "radio", se llamaba "inalámbrica", inalámbrica. El término "radio" comenzó a prevalecer solo en la década de 1910. Específicamente, se trataba de un telégrafo inalámbrico: un sistema para transmitir señales en forma de puntos y rayas del emisor al receptor. Su aplicación principal era la conexión entre barcos y servicios portuarios, y en este sentido estaba interesado en los departamentos marinos de todo el mundo.

Algunos inventores de esa época, en particular Reginald Fessenden , experimentaron con la idea de un radioteléfono que transmitía mensajes de voz a través del aire en forma de onda continua. Pero la transmisión en el sentido moderno surgió solo 15 años después de esto: la transmisión de noticias, historias, música y otros programas para la recepción de una amplia audiencia. Hasta entonces, la naturaleza omnidireccional de las señales de radio se veía como un problema que debía resolverse, y no como una característica que se pudiera utilizar.

El equipo de radio existente en ese momento estaba bien adaptado para funcionar con código Morse y mal para todo lo demás. Los transmisores crearon ondas de Hertz, enviando una chispa a través de un espacio en el circuito. Por lo tanto, la señal fue acompañada por una grieta de estática.

Los receptores reconocieron esta señal a través del coherente: limaduras metálicas en un tubo de vidrio, que fueron unidas por la acción de ondas de radio en una masa continua, y así cerraron el circuito. Luego fue necesario golpear el vidrio para que el aserrín se rompiera y el receptor estuviera listo para la siguiente señal; al principio se hizo manualmente, pero pronto aparecieron dispositivos automáticos para esto.

En 1905, los detectores de cristal , también conocidos como bigotes felinos, apenas comenzaban a aparecer. Resultó que solo tocando un cable con cierto cristal, por ejemplo, silicio, pirita de hierro o galena , era posible arrebatar una señal de radio del aire. Los receptores resultantes eran baratos, compactos y asequibles para todos. Estimularon el desarrollo de la radioafición, especialmente entre los jóvenes. El repentino aumento en el empleo de tiempo aire como resultado de esto condujo a problemas debido al hecho de que la radio se compartió entre todos los usuarios. Las conversaciones inocentes de los aficionados podrían cruzarse accidentalmente con las negociaciones de morphlot, y algunos hooligans incluso lograron dar órdenes falsas y enviar señales de ayuda. El estado inevitablemente tuvo que intervenir. Como escribió el propio Ambrose Fleming, la aparición de detectores de cristal

Inmediatamente condujo a un aumento en la telegrafía inalámbrica irresponsable debido a las travesuras de innumerables entusiastas y estudiantes de electricistas, lo que requirió la fuerte intervención de las autoridades nacionales e internacionales para mantener lo que sucedía de una manera razonable y segura.

A partir de las propiedades eléctricas inusuales de estos cristales, la tercera generación de interruptores digitales aparecerá a su debido tiempo, seguida de relés y lámparas, los interruptores que dominan nuestro mundo. Pero todo tiene su tiempo. Describimos la escena, ahora volveremos toda la atención al actor que acaba de aparecer en el centro de atención: Ambrose Fleming, Inglaterra, 1904.

Valvula

En 1904, Fleming era profesor de ingeniería eléctrica en el University College de Londres y consultor de la Compañía Marconi. Inicialmente, la compañía lo contrató para obtener una opinión experta sobre la construcción de una planta de energía, pero luego asumió la tarea de mejorar el receptor.


Fleming en 1890

Todos sabían que el coherente era un receptor pobre en términos de sensibilidad, y el detector magnético desarrollado por Macroni no era particularmente mejor. Para encontrar un reemplazo para él, Fleming primero decidió construir un circuito sensible para detectar ondas de Hertz. Tal dispositivo, incluso sin convertirse en un detector en sí mismo, será útil en futuras investigaciones.

Para hacer esto, necesitaba encontrar una manera de medir constantemente la fuerza de la corriente creada por las ondas entrantes, en lugar de usar un coherente discreto (mostró solo el estado activado, donde el aserrín se pegó o se apagó). Pero los dispositivos conocidos para medir la resistencia de la corriente (galvanómetros) requieren una corriente constante, es decir, unidireccional para su funcionamiento. La corriente alterna excitada por las ondas de radio cambió de dirección tan rápidamente que no sería posible realizar ninguna medición.

Fleming recordó que varias cosas interesantes estaban acumulando polvo en su armario: las luces indicadoras de Edison. En la década de 1880, fue consultor de la Edison Electric Lighting Company en Londres y trabajó en el problema del ennegrecimiento de las lámparas. En ese momento, recibió varias copias del indicador, posiblemente de William Price, ingeniero eléctrico jefe del Servicio Postal Británico, que acababa de regresar de una exposición eléctrica en Filadelfia. Fuera de los Estados Unidos, el control sobre los telégrafos y los teléfonos era común para los servicios postales fuera de los EE. UU., Por lo que eran centros de experiencia en electricidad.

Más tarde, en la década de 1890, el propio Fleming estudió el efecto Edison utilizando lámparas obtenidas de Price. Mostró que el efecto era que la corriente fluía en una dirección: un potencial eléctrico negativo podía fluir de un filamento caliente a un electrodo frío, pero no al revés. Pero solo en 1904, cuando se enfrentó a la tarea de detectar ondas de radio, se dio cuenta de que este hecho puede usarse en la práctica. El indicador Edison permitirá solo pulsos de CA dirigidos en una dirección para cerrar el espacio entre el hilo y la placa, lo que dará un flujo constante y unidireccional.

Fleming tomó una lámpara, la conectó en serie con un galvanómetro y encendió el transmisor de chispa. Voila: el espejo se volvió y el rayo de luz se movió sobre la balanza. Funcionó. Podía medir con precisión la señal de radio entrante.


Prototipos de válvulas Fleming. El ánodo está en el medio del bucle de filamento (cátodo caliente)

Fleming llamó a su invento una "válvula" porque permitía que la electricidad pasara de una sola manera. En un lenguaje electrotécnico más general, era un rectificador, una forma de convertir la corriente alterna en corriente continua. Luego se le llamó diodo, porque tenía dos electrodos: un cátodo caliente (filamento) que emitía electricidad y un ánodo (placa) frío que lo recibía. Fleming introdujo varias mejoras en el diseño, pero en realidad el dispositivo no difería de la lámpara indicadora hecha por Edison. Su transición a una nueva cualidad se produjo como resultado de un cambio en la forma de pensar: ya hemos visto este fenómeno muchas veces. El cambio ocurrió en el mundo de las ideas en la cabeza de Fleming, y no en el mundo de las cosas fuera de él.

La válvula de Fleming sola fue útil. Era el mejor dispositivo de campo para medir señales de radio, y un buen detector en sí mismo. Pero no sacudió al mundo. El crecimiento explosivo de la electrónica comenzó solo después de que Lee de Forest agregó un tercer electrodo y convirtió la válvula en un relé.

Escuchando

Lee de Forest tuvo una educación inusual para un estudiante de Yale. Su padre, el reverendo Henry de Forest, era un veterano de la Guerra Civil de Nueva York, pastor de la iglesia congregacional , y creía firmemente que, como predicador, debía difundir la luz divina del conocimiento y la justicia. Obedeciendo el llamado del deber, aceptó la invitación para convertirse en presidente del Talladeg College en Alabama. La universidad fue fundada después de la Guerra Civil por la American Missionary Association, con sede en Nueva York. Estaba destinado a la capacitación e instrucción de los residentes negros locales. Allí, Lee sintió entre una roca y un lugar difícil: los negros locales lo humillan por ingenuidad y cobardía, y los blancos locales por el hecho de que era un yanqui .

Sin embargo, cuando era joven de Forest, desarrolló una firme confianza en sí mismo. Descubrió una inclinación por la mecánica y los inventos: su modelo a gran escala de la locomotora se convirtió en un milagro local. Cuando era adolescente, estudiando en Talladega, decidió dedicar su vida a los inventos. Luego, cuando era joven y vivía en la ciudad de New Haven, el hijo del pastor rechazó sus últimas creencias religiosas. Poco a poco se fueron debido al conocimiento del darwinismo, y luego quedaron impresionados como el viento después de la prematura muerte de su padre. Pero la sensación de tener un destino no dejó a Forest: se consideraba un genio y buscó convertirse en el segundo Nikola Tesla, un mago rico, famoso y misterioso de la era de la electricidad. Sus compañeros de clase de la Universidad de Yale lo consideraban una campanilla vacía y engreída. Quizás se le pueda llamar la persona menos popular de todas las encontradas en nuestra historia.


de Forest, c. 1900

Después de completar sus estudios en la Universidad de Yale en 1899, de Forest eligió el desarrollo del creciente arte de la transmisión de señal inalámbrica como un camino hacia la riqueza y la fama. En las décadas que siguieron, tomó este camino con gran determinación y confianza, y sin dudarlo. Todo comenzó con la colaboración de de Forest y su compañero Ed Smythe en Chicago. Smythe mantuvo su compañía a flote a través de pagos regulares, y juntos desarrollaron su propio detector de ondas de radio, que consta de dos placas de metal conectadas por pegamento, que de Forest llamó "pegar" [goo]. Pero de Forest no podía esperar mucho para recibir premios por su genio. Se deshizo de Smythe y colaboró ​​con un dudoso financista de Nueva York llamado Abraham White [ cambiando irónicamente su nombre desde su nacimiento, Schwartz, para ocultar sus obras oscuras. Blanco / Blanco - (Inglés) blanco; Schwarz - (Alemán) negro / aprox. perev. ] abriendo la empresa De Forest Wireless Telegraph Company.

La actividad de la empresa en sí era secundaria para nuestros dos héroes. White utilizó la ignorancia de la gente para llenarse los bolsillos. Atrajo a millones de inversores que luchaban por mantenerse al día con el esperado auge de la radio. Y de Forest, gracias al abundante flujo de fondos de estos "tontos", se concentró en demostrar su genio a través del desarrollo de un nuevo sistema estadounidense para la transmisión inalámbrica de información (en contraste con el europeo desarrollado por Marconi y otros).

Desafortunadamente para el sistema estadounidense, el detector de Forest no funcionó particularmente bien. Durante algún tiempo, resolvió este problema tomando prestado el diseño patentado de Reginald Fessenden para un detector llamado "trueque líquido": dos cables de platino sumergidos en un baño de ácido sulfúrico. Fessenden presentó una demanda por infracción de patente, y obviamente habría ganado esta demanda. De Forest no pudo calmarse hasta que encontró un nuevo detector que le pertenecía solo a él. En el otoño de 1906, anunció la creación de dicho detector. En dos reuniones diferentes en el Instituto Americano de Ingeniería Eléctrica, de Forest describió su nuevo detector inalámbrico, al que llamó Audio. Pero su verdadero origen está en duda.

Durante algún tiempo, los intentos de De Forest de construir un nuevo detector giraron en torno al paso de la corriente a través de la llama de un mechero Bunsen , que, en su opinión, podría ser un conductor asimétrico. La idea, aparentemente, no tuvo éxito. En algún momento en 1905 se enteró de la válvula de Fleming. De Forest se dio cuenta de que esta válvula y su dispositivo a base de quemador no eran básicamente diferentes: si reemplaza un hilo caliente con una llama y lo cubre con un matraz de vidrio para limitar el gas, obtiene la misma válvula. Desarrolló una serie de patentes que repiten la historia de las invenciones antes de la válvula Fleming utilizando detectores de llama de gas. Obviamente, quería tomar la prioridad en la invención, pasando por alto la patente de Fleming, ya que el trabajo con el mechero Bunsen fue precedido por el trabajo de Fleming (habían estado funcionando desde 1900).

Es imposible decir si fue autoengaño o fraude, pero el resultado fue una patente de Forest de agosto de 1906 para "un recipiente de vidrio agotado que contiene dos electrodos separados, entre los cuales hay un medio gaseoso, que, con suficiente calentamiento, se convierte en un conductor y forma un elemento sensible". El equipo y el funcionamiento del dispositivo son propiedad de Fleming, y de Forest es la explicación de su trabajo. Como resultado, De Forest perdió la disputa de patentes, aunque tardó diez años.

Un lector ansioso ya puede estar interesado en por qué pasamos tanto tiempo con esta persona, cuyo genio autoproclamado consistía en transmitir las ideas de otras personas como las nuestras. La razón es la transformación que ha experimentado Audi en los últimos meses de 1906.

Para entonces, de Forest no tenía trabajo. White y sus socios escaparon de responsabilidad en relación con la demanda de Fessenden al crear una nueva compañía, United Wireless, y prestarle activos a American De Forest por $ 1. De Forest fue expulsado con $ 1,000 de compensación y varias patentes inútiles en sus manos, incluida la patente de Audi. Acostumbrado a un estilo de vida derrochador, enfrentó serias dificultades financieras y trató desesperadamente de convertir a Audiion en un gran éxito.

Para entender lo que sucedió después, es importante saber que De Forest pensó que había inventado un relé, en contraste con el rectificador de Fleming. Hizo su audio conectando la batería a la placa fría de la válvula, y creía que la señal en el circuito de la antena (conectada al hilo caliente) modulaba una corriente más potente en el circuito de la batería. Estaba equivocado: estos no eran dos esquemas, la batería simplemente desviaba la señal de la antena y no la amplificaba.

Pero este error se volvió crítico porque llevó a De Forest a experimentar con un tercer electrodo en el matraz, que supuestamente separaba aún más los dos circuitos de este "relé". Al principio, agregó un segundo electrodo frío al lado del primero, pero luego, tal vez bajo la influencia de los mecanismos de control utilizados por los físicos para redirigir los rayos en los dispositivos de haz de electrones, movió el electrodo a su lugar entre el filamento y la placa primaria. Decidió que tal situación podría interrumpir el flujo de electricidad, y cambió la forma del tercer electrodo de la placa a un cable ondulado que parecía un salpicón, y lo llamó una "rejilla".


Audi triode 1908. El hilo (rasgado) a la izquierda es el cátodo, el alambre corrugado es la rejilla, la placa metálica redondeada es el ánodo. Todavía tiene un hilo, como una bombilla ordinaria.

Y ya era realmente un relevo. Una corriente débil (como la obtenida por una antena de radio) aplicada a la red podría controlar una corriente mucho más fuerte entre el filamento y la placa, repeler las partículas cargadas que intentan cruzar entre ellas. Este detector funcionó mucho mejor que la válvula, porque no solo se enderezó, sino que también amplificó la señal de radio. Y, al igual que la válvula (y a diferencia del coherente), podría emitir una señal constante, lo que permitió crear no solo un telégrafo inalámbrico, sino también un radioteléfono (y más tarde, transmisión de voz y música).

En la práctica, no funcionó particularmente bien. El público de De Forest era fastidioso, se agotaba rápidamente, su producción carecía de una calidad constante y, como amplificadores, eran ineficaces. Para que un audio en particular funcione correctamente, fue necesario ajustar los parámetros eléctricos del circuito.

Sin embargo, de Forest creía en su invento. Para promocionarlo, creó una nueva compañía, la compañía telefónica de radio De Forest, pero las ventas fueron escasas. El mayor éxito fue la venta de equipos a la flota para telefonía dentro de la flota durante la circunnavegación de la Gran Flota Blanca. ". , , , . , , , , . .

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La red de comunicaciones de larga distancia era el sistema nervioso central de AT&T. Ella unió a muchas compañías locales y proporcionó una ventaja competitiva clave sobre el vencimiento de la patente de Bell. Al unirse a la red de AT&T, un nuevo cliente podría, en teoría, llegar a todos los demás suscriptores a miles de kilómetros de distancia, aunque en realidad rara vez realizaban llamadas de larga distancia. Además, la red fue la base material para la ideología integral de la empresa "Una política, un sistema, servicio universal".

Pero con el comienzo de la segunda década del siglo XX, esta red alcanzó un máximo físico. Cuanto más se alejaban los cables telefónicos, más débil y ruidosa era la señal que pasaba a través de ellos, y como resultado, el habla se volvió casi indistinguible. Debido a esto, en los EE. UU. Había dos redes de AT&T separadas por una cresta continental.

Para la red oriental, Nueva York era una clavija, y los repetidores mecánicos y las bobinas de Pupin eran una correa que determinaba hasta dónde podía llegar una voz humana. Pero estas tecnologías no eran omnipotentes. Las bobinas cambiaron las propiedades eléctricas del circuito telefónico, reduciendo la atenuación de las frecuencias de voz, pero solo pudieron reducirla y no eliminarla. Los repetidores mecánicos (solo un altavoz del teléfono conectado a un micrófono amplificador) agregaron ruido con cada repetición. La línea de 1911 desde Nueva York a Denver llevó esta correa a su máxima longitud. A punto de extender la red a todo el continente, y no había duda. Sin embargo, en 1909, John Carty, ingeniero jefe de AT&T, prometió públicamente hacer eso. Prometió hacer esto en cinco años, cuando la Exposición Internacional Panamá-Pacífico en San Francisco comenzó en 1915.

El primero que logró hacer posible tal empresa con la ayuda de un nuevo amplificador telefónico no fue un estadounidense, sino el heredero de una familia vienesa adinerada interesada en la ciencia. Cuando era joven, Robert von Lieben, con la ayuda de sus padres, compró una compañía de producción telefónica y se propuso hacer un amplificador para llamadas telefónicas. En 1906, hizo un relé basado en tubos de rayos catódicos, para entonces ampliamente utilizado en experimentos físicos (y más tarde se convirtió en la base de la tecnología de pantalla de video, que era dominante en el siglo XX). Una señal de entrada débil fue controlada por un electroimán, doblando el haz, modulando una corriente más fuerte en el circuito principal.

En 1910, von Lieben y sus colegas, Eugene Raise y Sigmund Strauss, habían aprendido sobre Audion de Forest y reemplazaron el imán en el tubo con una rejilla que controlaba los rayos catódicos: este diseño fue el más efectivo y superó todos los desarrollos realizados en ese momento en los EE. UU. La red telefónica alemana pronto adoptó el amplificador von Lieben. En 1914, gracias a ella, el comandante del ejército de Prusia Oriental pudo hacer una llamada telefónica nerviosa al cuartel general alemán, ubicado a 1000 kilómetros de él, en Coblenza. Esto obligó al jefe de personal a enviar a los generales de Hindenberg y Ludendorff al este, a la gloria eterna y con graves consecuencias. Los mismos amplificadores conectaron más tarde la sede alemana con ejércitos de campo en el sur y este hasta Macedonia y Rumania.


Copia del avanzado relé de haz catódico de von Lieben. El cátodo está debajo, el ánodo es la bobina en la parte superior y la rejilla es una lámina de metal redonda en el medio.

Sin embargo, las barreras lingüísticas y geográficas, así como la guerra, llevaron al hecho de que tal diseño no llegó a los Estados Unidos, y pronto ya estaba por delante de otros eventos.

Mientras tanto, de Forest dejó la curva de Radio Telephone Company en 1911 y huyó a California. Allí consiguió un trabajo en la Federal Telegraph Company en Palo Alto, fundada por el graduado de Stanford, Cyril Elwell . Nominalmente, se suponía que De Forest debía trabajar en un amplificador que aumentara el volumen de la señal de salida de la radio federal. De hecho, él, Herbert van Ettan (un ingeniero telefónico experimentado) y Charles Logwood (un diseñador de receptores) instalaron un amplificador telefónico para que los tres obtuvieran un premio de AT&T, que se rumoreaba que era de $ 1 millón.

Para hacer esto, de Forest sacó a Audion del entrepiso, y para 1912 él y sus colegas ya tenían un dispositivo listo para la demostración en una compañía telefónica. Consistió en varias audiones conectadas en serie, que crearon amplificación en varias etapas y varios componentes auxiliares adicionales. El dispositivo, en principio, funcionó: podría amplificar la señal lo suficiente como para que pueda escuchar cómo cae un pañuelo o si un reloj de bolsillo está funcionando. Pero solo a corrientes y voltajes demasiado pequeños para ser útiles en telefonía. Con el aumento de la corriente, los Audiions comenzaron a emitir un brillo azul, y la señal se convirtió en ruido. Pero los operadores telefónicos estaban lo suficientemente interesados ​​como para entregar el dispositivo a sus ingenieros y ver qué podían hacer con él. Dio la casualidad de que uno de ellos, el joven físico Harold Arnold, sabía exactamente cómo arreglar el amplificador del Federal Telegraph.

Es hora de discutir cómo funcionaban la válvula y el Audi. La información clave necesaria para explicar su trabajo provino del Laboratorio Cavendish en Cambridge, el centro intelectual de la nueva física electrónica. En 1899, J.J. Thomson demostró en experimentos con tubos de rayos catódicos que una partícula que tiene una masa y luego se conoció como un electrón transfiere corriente del cátodo al ánodo. En los años siguientes, Owen Richardson, el colega de Thomson, desarrolló esta suposición en la teoría matemática de la emisión termiónica.

Ambrose Fleming, un ingeniero que trabajó un corto viaje en tren desde Cambridge, estaba familiarizado con estos trabajos. Estaba claro para él que su válvula funcionaba debido a la emisión termoiónica de electrones de un filamento calentado, cruzando la brecha de vacío a un ánodo frío. Pero el vacío en la lámpara indicadora no era profundo, esto no era necesario para una bombilla común. Fue suficiente para bombear tanto oxígeno que el hilo no se incendió. Fleming se dio cuenta de que para que la válvula funcione mejor, debe vaciarse con el mayor cuidado posible para que el gas restante no interfiera con el flujo de electrones.

De Forest no entendió esto. Desde que llegó a la válvula y a Audion a través de experimentos con un mechero Bunsen, su creencia era lo contrario: que el gas ionizado caliente era el fluido de trabajo del dispositivo y que su eliminación completa conduciría al cese de la operación. Es por eso que el audio es tan inestable e insatisfactorio que funciona como una radio y, por lo tanto, emite luz azul.

Arnold en AT&T se encontró en una situación ideal para corregir el error de De Forest. Era un físico que estudió con Robert Millikan en la Universidad de Chicago, y fue contratado específicamente para aplicar su conocimiento de la nueva física electrónica a la tarea de construir una red telefónica de costa a costa. Sabía que la lámpara Audiion funcionaría mejor en un vacío casi perfecto, sabía que las últimas bombas podían lograr ese tipo de vacío, sabía que un nuevo tipo de filamento recubierto de óxido, junto con una placa y rejilla agrandadas, también aumentaría el flujo de electrones. En resumen, convirtió a Audion en una lámpara electrónica, la maravilla de la era electrónica.

AT&T tiene un potente amplificador necesario para la construcción de una línea transcontinental; no solo existían derechos para usarlo. Los representantes de la compañía desconfiaron de sí mismos en las negociaciones con De Forest, pero comenzaron una conversación por separado a través de un abogado externo que logró adquirir los derechos para usar el Audiion como amplificador telefónico por $ 50,000 (aproximadamente $ 1.25 millones en dólares de 2017). La línea Nueva York - San Francisco se abrió justo a tiempo, pero más como un triunfo del virtuosismo técnico y la publicidad corporativa que como un medio de comunicación. El costo de las llamadas era tan cósmico que casi nadie podía usarlo.

Era electrónica

Una verdadera lámpara electrónica se ha convertido en la raíz de un árbol completamente nuevo de componentes electrónicos. Al igual que el relé, la lámpara electrónica amplía constantemente las posibilidades de su aplicación cuando los ingenieros encontraron nuevas formas de adaptar su dispositivo para resolver problemas específicos. El crecimiento de la tribu "-ods" no terminó con diodos y triodos. Continuó con el tetrodo , que agregó una cuadrícula adicional que admitió la amplificación con el crecimiento de elementos en el circuito. Pentodes , heptodes e incluso octodes siguieron . Los tirratrones aparecieron, llenos de vapor de mercurio, brillando con una ominosa luz azul. Lámparas en miniatura del tamaño del dedo meñique en el pie o incluso la bellota. Lámparas con un cátodo indirecto, en el que el zumbido de una fuente de CA no perturba la señal. El libro Saga of the Vacuum Tube, que describe el crecimiento de la industria de la lámpara hasta 1930, enumera más de 1000 modelos diferentes por su índice, aunque muchos de ellos eran copias ilegales de marcas poco confiables: Ultron, Perfektron, Supertron, Voltron etc.



Más importante que la variedad de formas fue la variedad de aplicaciones del tubo de electrones. Los circuitos regenerativos convirtieron el triodo en un transmisor, creando ondas sinusoidales suaves y constantes, sin chispas ruidosas, capaces de transmitir perfectamente el sonido. Con una coherencia y chispas en 1901, Marconi apenas podía transmitir un pequeño pasaje del código Morse a través de una parte estrecha del Atlántico. En 1915, utilizando una lámpara electrónica como transmisor y receptor, AT&T pudo transmitir una voz humana desde Arlington, Virginia a Honolulu, el doble de la distancia. En la década de 1920, combinaron la telefonía a largas distancias con una transmisión de sonido de alta calidad y crearon las primeras redes de radio. Por lo tanto, pronto toda la nación podría escuchar en la radio la misma voz, ya sea Roosevelt o Hitler.

Además, la capacidad de crear transmisores sintonizados a una frecuencia precisa y estable permitió a los ingenieros de telecomunicaciones realizar el sueño de larga data de la multiplexación de frecuencia que atrajo a Alexander Bell, Edison y el resto hace cuarenta años. Para 1923, AT&T tenía una línea de voz de diez canales desde Nueva York a Pittsburgh. La capacidad de transmitir múltiples votos por un solo cable de cobre redujo radicalmente el costo de las llamadas de larga distancia, que, debido al alto costo, siempre estuvo disponible solo para las personas y empresas más ricas. Al ver de qué son capaces las lámparas electrónicas, AT&T envió a sus abogados a comprar derechos adicionales de de Forest para garantizar los derechos de uso del Audiion en todas las aplicaciones disponibles. En total, le pagaron $ 390,000, que en dinero de hoy equivale a alrededor de $ 7.5 millones.

¿Por qué, con tanta versatilidad, las lámparas electrónicas no dominaron la primera generación de computadoras de la misma manera que lo hicieron en la radio y otros equipos de telecomunicaciones? Obviamente, el triodo podría ser un interruptor digital de la misma manera que un relé. Es tan obvio que De Forest incluso creyó que había creado el relé antes de que realmente lo creara. Y el triodo era mucho más sensible que el relé electromecánico tradicional, ya que no tenía que mover físicamente la armadura. Un relé de conmutación típico requería varios milisegundos, y el cambio en el flujo del cátodo al ánodo debido a un cambio en el potencial eléctrico en la red fue casi instantáneo.

Pero las lámparas tenían un defecto claro antes del relé: su tendencia, por analogía con sus predecesores, las bombillas para la iluminación, para apagarse. El tiempo de vida del Audion de Forest original fue tan corto, alrededor de 100 horas, que tenía un hilo de repuesto en la lámpara que necesitaba conectarse después del primer incendio. Esto fue muy malo, pero incluso después de eso, incluso con las lámparas de mejor calidad, no se puede esperar más tiempo de funcionamiento que varios miles de horas. Para las computadoras con miles de lámparas y horas de computación, este fue un problema grave.

Y las transmisiones, por el contrario, según George Stibitz, fueron "increíblemente confiables". Tanto es así que afirmó que

Si un conjunto de relés en forma de U comenzara a funcionar en el primer año de nuestra era y cambiara de contacto una vez cada segundo, seguiría funcionando hasta ahora. La primera falla de contacto podría haberse esperado no antes de mil años, en algún lugar en el año 3000.

Además, no había experiencia en el uso de grandes circuitos electrónicos comparables a los circuitos electromecánicos de los ingenieros telefónicos. Las radios y otros equipos pueden contener 5-10 lámparas, pero no cientos de miles. Nadie sabía si sería posible hacer que una computadora funcione con 5000 lámparas. Al elegir un relé en lugar de lámparas, los desarrolladores de computadoras tomaron una decisión segura y conservadora.

En la siguiente parte, veremos cómo y por qué se superaron estas dudas.