XVIII. INICIO DE LAS COMUNICACIONES INAL�MBRICAS. MARCONI

UNA vez que Hertz demostr� que en la naturaleza existen realmente las ondas electromagn�ticas que Maxwell hab�a anticipado, se inici� una serie de estudios te�ricos y experimentales para encontrar sus diversas propiedades. En la parte te�rica fue necesario desarrollar una serie de m�todos matem�ticos para poder extraer las propiedades de las ecuaciones de Maxwell. Las predicciones te�ricas que se obtuvieron de esta manera fueron consistentemente verificadas en el laboratorio.

En Estados Unidos Nikola Tesla logr� hacer varias demostraciones usando descargas de alto voltaje y de alta frecuencia, para lo cual invent� una bobina, llamada bobina de Tesla, que posteriormente fue de utilidad para las comunicaciones inal�mbricas.

En 1892 William Crookes public� un trabajo en la revista inglesa Fortnightly Review, en el que propon�a las bases para utilizar ondas electromagn�ticas como medio para transmitir se�ales telegr�ficas a trav�s del espacio, es decir, telegraf�a sin hilos o inal�mbrica.

Fue en 1894 cuando el f�sico ingl�s Oliver Lodge, bas�ndose en el trabajo de Crookes, desarroll� el primer sistema de comunicaci�n inal�mbrica. Con los aparatos que construy� demostr� la recepci�n de una se�al a trav�s de una distancia aproximada de 100 m, para lo cual us� un circuito sintonizador. Avances posteriores le permitieron ampliar la distancia a un kil�metro.

En 1894 el ingeniero italiano Guglielmo Marconi (1874-1937) ley� la biograf�a de Hertz e inmediatamente empez� a trabajar en la idea de usar las ondas electromagn�ticas para transmitir se�ales. Construy� los aparatos descritos por Hertz, a los cuales les a�adi� un cohesor, que es un tubo de vidrio que contiene limaduras de hierro, y conect� tanto el transmisor como el receptor a una antena. Una se�al el�ctrica que pase por el cohesor hace que las limaduras se unan durante el intervalo que dura la se�al; de esta manera este dispositivo detecta ondas electromagn�ticas. En 1895 Marconi prob� sus aparatos, con los cuales logr� enviar se�ales hasta distancias de un par de kil�metros.

Marconi ofreci� sus inventos al gobierno italiano, pero como la respuesta tard� en llegar decidi� ir a Inglaterra, donde en 1896 obtuvo la primera de sus muchas patentes.

Marconi afirmaba que ser�a posible enviar se�ales a distancias de 150 km. Sin embargo, muchos cient�ficos rechazaron su pretensi�n con el argumento de que, si las se�ales se propagaban en l�nea recta, entonces se perder�an en el espacio antes de poder seguir la curvatura de la Tierra.

Marconi realiz� muchos experimentos, y fue aumentando poco a poco la distancia de la transmisi�n. Descubri� que si conectaba a tierra uno de los extremos del transmisor, y el otro extremo a una varilla larga, entonces las ondas parec�an ser guiadas alrededor de la superficie terrestre; de esta manera logr� transmisiones a trav�s de distancias incre�bles para su �poca. En 1898 transmiti� se�ales a trav�s del Canal de la Mancha y en 1901 logr� una transmisi�n a trav�s del Oc�ano Atl�ntico: de Polhu en Cornualles, Inglaterra, hasta San Juan de Terranova, Canad�.

El transmisor utilizado por Marconi fue muy sencillo, pues consist�a en un transformador con un extremo de su secundario conectado a una varilla o antena y el otro a tierra. En la figura 33 vemos un esquema del circuito usado. El primario del transformador forma parte del circuito. Al cerrar el interruptor la corriente que circula por �l var�a con el tiempo, por lo que el primario del transformador induce en el secundario una corriente. La relaci�n de vueltas en el transformador es tal que en el secundario se genera un alto voltaje, dando lugar a que la antena radie ondas electromagn�ticas. Al llegar estas ondas al receptor (Figura 33) son captadas por la antena, por lo que circula una corriente variable por el primario del transformador del receptor, que a su vez induce una corriente en el secundario. Pero este secundario forma parte de un circuito que contiene una bocina que transforma la corriente en una se�al sonora. As� se pueden transmitir se�ales codificadas, por ejemplo por medio de la convenci�n de Morse, que fue lo que hizo Marconi.

Figura 33. Esquema de los circuitos emisor y receptor utilizados por Marconi.

Una vez que Marconi logr� transmitir una se�al trasatl�ntica, form� de inmediato una compa��a con el fin de explotar su invento.

El 2 de enero de 1909 se hundi� el barco ingl�s Republic. Afortunadamente contaba con un aparato de Marconi, por lo que pudo solicitar auxilio, y se salv� casi toda la tripulaci�n. En los a�os sucesivos los barcos, en particular los de guerra, fueron provistos de aparatos de radiotelegraf�a. As� durante sus traves�as los barcos pod�an recibir noticias de tierra, y en 1904, por ejemplo, los trasatl�nticos imprim�an peri�dicos a bordo con noticias recibidas de tierra firme.

El �xito obtenido por Marconi en sus transmisiones a larga distancia hizo que varios investigadores se pusieran a pensar cu�l era el motivo de que las ondas electromagn�ticas siguieran la curvatura de la Tierra. Fueron A. E. Kenelly y nuestro conocido Heaviside quienes, en forma independiente, desarrollaron una teor�a en la que propon�an que en la atm�sfera hab�a una capa formada por part�culas el�ctricamente cargadas que reflejaba las ondas electromagn�ticas. Al enviar una se�al de A (Figura 34) la onda se reflejaba y regresaba a la superficie en el punto U; la Tierra reflejaba nuevamente esta se�al a la ion�sfera y se volv�a a repetir esta sucesi�n hasta que la se�al llegaba a su destino en R. Hemos de mencionar que ya en 1882 Balfour Stewart, en un contexto completamente distinto hab�a propuesto la existencia de la ion�sfera para poder explicar los cambios sistem�ticos que ocurr�an en el campo magn�tico terrestre. Fue hasta 1925 cuando se empezaron a medir directamente las caracter�sticas de la ion�sfera. Se encontr� que esta capa est� situada entre 80 y 300 km de altura sobre la superficie terrestre y la componen electrones. La ion�sfera controla las comunicaciones por medio de ondas electromagn�ticas, y establece los l�mites, tanto superior como inferior, al valor de las frecuencias que se pueden usar; las ondas deben tener longitudes de onda relativamente peque�as (entre 1 y 10 m). Estas comunicaciones ocurren en la llamada banda de onda corta.

Figura 34. La ion�sfera permite que las ondas de radio puedan llegar de un lugar a otro sobre la tierra.

La ion�sfera no es una capa est�tica, tiene variaciones debido a que la densidad de los electrones que hay en ella var�a. Estas variaciones dependen de diversas circunstancias: del lugar, el momento del d�a, la actividad solar, etc., lo que en ocasiones causa que haya malas comunicaciones.

A pesar de lo maravilloso que result� esta aplicaci�n del electromagnetismo, lo �nico que se pod�a transmitir era un serie de zumbidos de duraci�n variable; es decir, telegraf�a. No era posible enviar palabras o m�sica, o sea que no era todav�a telefon�a. Para lograr esto �ltimo hubo que esperar al invent� de los bulbos o v�lvulas termi�nicas, que describiremos en el cap�tulo XX.

Marconi obtuvo el Premio Nobel de F�sica en 1909 y muri� en 1937, despu�s de haber recibido muchos honores.