Expérience
Marconi ouvre la voie de la transmission sans fil
Salvan - Les Marécottes
von Fred Gardiol, Honorarprofessor an der E.P.F.L. und Yves Fournier, Historiker
Ende September 1895 ertönte in den Gärten der Villa Griffone in Pontecchio bei Bologna ein Schuss. Der Schuss kündigte die Übermittlung einer "drahtlosen" Nachricht durch den jungen Guglielmo Marconi, damals 21 Jahre alt, über eine Entfernung von etwa 2,5 Kilometern an. [1]. Ein Jahr später meldete er in London das Patent Nr. 12'039/1896 an, dem bald darauf (1897) die Genehmigung des britischen Postamts für eine drahtlose Übertragung über eine Strecke von 14 Kilometern zwischen Lavernock Point und Flat Holme Island im Bristolkanal folgte [2]. Im Jahr 1899 überquerte er den Ärmelkanal und 1901 gelang es Marconi sogar, eine transatlantische Funkverbindung zwischen Poldhu in England und Signal Hill in Neufundland herzustellen [3]. Wir alle wissen, was dann geschah: Wäre es heute möglich, sich eine Welt ohne Radio, Fernsehen oder Mobiltelefon vorzustellen? Von diesen frühen Versuchen, ein zuverlässiges System zu entwickeln, ist jedoch kaum mehr als eine anekdotische Dokumentation übrig geblieben.
DIE ERSTEN VERSUCHE UND SCHWIERIGKEITEN MIT DER DRAHTLOSEN ÜBERTRAGUNG
Fasziniert von einem Artikel über elektromagnetische Wellen, beschloss Guglielmo Marconi, eine Nachricht ohne metallische Verbindung zwischen Sender und Empfänger zu übertragen. 1894 erfuhr er während seines Aufenthalts in Andorno in der Nähe des Santuario di Oropa in den italienischen Alpen vom Tod von Heinrich Hertz, dem deutschen Physiker, der als erster die Existenz elektromagnetischer Wellen nachgewiesen hatte, die seither "Hertzsche Wellen" genannt und 1864 von Maxwell vorhergesagt wurden. In einer relativ kurzen Zeitspanne von höchstens anderthalb Jahren sammelte Guglielmo Marconi technische Informationen, baute auf dem Dachboden der Villa Griffone einen Apparat, stellte seine Ausrüstung zusammen, versuchte sie zum Laufen zu bringen und hatte Erfolg!Zunächst wiederholte er natürlich die Experimente von Hertz, dann verbesserte er die Leistung seines Geräts, um durch einen Raum, einen Korridor und schließlich zwischen dem Haus und den umliegenden Feldern zu übertragen. Er hinterließ keine Notizen, in denen er die Etappen seiner Leistungen beschrieb [4]. Marconi hatte keine Handbücher, keine geeigneten Messgeräte, keine Analyse- und Simulationswerkzeuge und kein Team von Spezialisten, auf das er bei Schwierigkeiten zurückgreifen konnte - alles Dinge, die für den heutigen Ingenieur unverzichtbar geworden sind. Es ist daher kaum möglich, sich die Schwierigkeiten vorzustellen, mit denen Marconi konfrontiert war, der als junger Anfänger mit einer eher einfachen Ausbildung von der Marineakademie und der Universität von Bologna abgelehnt wurde. Er verfügte jedoch über einen außergewöhnlichen praktischen Sinn und eine sehr starke Motivation, die es ihm ermöglichten, das zu erreichen, was damals eine echte Meisterleistung war.
Es wäre sehr interessant, mehr darüber zu erfahren, wie Marconi vorgegangen ist, aber er hat uns offenbar keine Dokumente hinterlassen, die seine Arbeit in dieser entscheidenden Zeit beschreiben. Tatsächlich gibt es nur wenige mündliche Zeugnisse, die viele Jahre nach den ersten Schritten der drahtlosen Technologie gesammelt wurden [5]. Diese Elemente gehen auf Maurice Gay-Balmaz zurück, einen Einwohner von Salvan (Wallis), der an einem Sommertag im Jahr 1895 einen "hübschen jungen Mann" mit seltsamen Geräten in seinem Dorf ankommen sah (Abb. 2).
EIN ALTER MANN ERZÄHLT EINE GESCHICHTE
Der 1885 geborene Maurice Gay-Balmaz war noch ein Kind, als er eines Tages nicht weit von seinem Haus entfernt "ein seltsames Gerät im Gras" entdeckte. Guglielmo Marconi, der zu dieser Zeit bei dem Onkel des jungen Salvanin wohnte, bemerkte das Interesse des Kindes an seinem Gerät und bot ihm an, für ihn zu arbeiten, wodurch er, ohne es zu wissen, an einer der größten Entdeckungen unserer Zeit teilnahm [7].Auf dem "Pierre Bergère", einem Felsen oberhalb des Dorfes Salvan (Abb. 3), installierte Marconi seinen Sender. Zu dieser kuriosen Ausrüstung gehörten eine Batterie, eine Ruhmkorff-Spule, eine Righi-Funkenstrecke und eine Antenne. Einige Meter entfernt, am Fuße des Steins, hielt der junge Maurice eine etwa zweieinhalb Meter lange Stange[1] in der Hand, an der ein Metalldraht entlanglief, der mit einem "Empfänger" verbunden war, der wahrscheinlich aus einem Branly-Coheater, einer Batterie und einer Glocke (Abb. 4) bestand, von denen einige aus Bologna mitgebracht worden waren.
Es dauerte jedoch sehr lange, bis das Signal übertragen wurde. Maurice Gay-Balmaz erinnert sich an die lange Wartezeit: "...zuerst klingelte es nicht, und dann, durch Tests, Studien und Anpassungen seines Geräts, klingelte es auf diese Entfernung... Marconi hatte ein strahlendes Gesicht, er winkte mir vom Stein aus zu... er sagte: "Es läuft gut, es geht los! Dann ließ er mich weitergehen, vielleicht hundert Meter weiter. Es dauerte also ein paar Mal, ... vielleicht einen halben Tag, bis es wieder klingelte. Und es hat geklingelt! Und so machten wir weiter" [6].
Bald wurde die Entfernung zu groß, um sich mündlich zu verständigen, und man benutzte Flaggen, um Nachrichten auszutauschen. Der Junge schwenkte eine rote Fahne, wenn die Glocke läutete, und eine weiße Fahne, wenn er nichts hörte. Der Empfänger wurde immer weiter von der Pierre Bergère entfernt, aus den anfänglichen vier oder fünf Metern wurden bald Hunderte von Metern, bis er schließlich "ein Grundstück auf dem Gipfel der Marécottes" in einer Entfernung von etwa anderthalb Kilometern erreichte (Abb. 5). Da der Empfangsort von der Pierre Bergère aus nicht immer zu sehen war, musste Maurice Gay-Balmaz umhergehen, um die Ergebnisse der Tests zu melden. Diese letzte Bemerkung ist von besonderer Bedeutung: Damals war man der festen Überzeugung, dass sich elektromagnetische Wellen - wie das Licht - nur geradlinig ausbreiten und daher nicht über Hügel oder Berge empfangen werden können; man glaubte auch, dass die Erdkrümmung die Reichweite einer Verbindung einschränken würde, aber vor Marconi hatte niemand daran gedacht, diese Überzeugung zu überprüfen, die sich als falsch erwies. In Salvan wurde also offenbar zum ersten Mal eine Übertragung ohne Sichtverbindung durchgeführt.
Nach einigen Wochen des Experimentierens kehrte Marconi nach Italien zurück und ließ nur ein paar Kupferdrähte in seinem Zimmer in Salvan zurück. Sein Leben nahm dann eine äußerst ereignisreiche Wendung. Nach seiner Rückkehr setzte er seine Experimente fort und bestätigte die Entdeckung der drahtlosen Telegrafie, indem er 1896 in London ein berühmtes Patent anmeldete. Von da an verbesserte er das Übertragungssystem immer weiter und errichtete damit ein wahres Telekommunikationsimperium. Seine Entdeckung brachte ihm höchste Ehren ein, darunter 15 Ehrendoktorwürden und bedeutende wissenschaftliche Auszeichnungen in aller Welt, darunter der Nobelpreis für Physik im Jahr 1909. Er reiste unermüdlich um die Welt und verfolgte die Fortschritte seiner Unternehmen sowohl in technischer als auch in kaufmännischer und finanzieller Hinsicht genau, bis ein Herzinfarkt in den frühen Morgenstunden des 20. Juli 1937 seinen Aktivitäten ein Ende setzte [17].
Marconis großes Verdienst war es, sein ganzes Leben der Vision gewidmet zu haben, die er 1894 hatte und die sich im folgenden Jahr in Salvan bestätigte. Trotz der allgemeinen Skepsis verfolgte er hartnäckig ein Vorhaben, das den allgemein akzeptierten Vorstellungen der Zeit zuwiderlief, und ließ sich von Schwierigkeiten und Misserfolgen nicht entmutigen. Ihm gelang, was viele andere für unmöglich gehalten hatten. Guglielmo Marconi war ein Mann der Tat, der sich nie die Zeit nahm, "zurückzublicken" und seine Memoiren zu schreiben, so dass einige Fragen für immer unbeantwortet bleiben werden...
DIE "VERSCHWOMMENE" NATUR DER MÜNDLICHEN GESCHICHTE
Aus der Sicht des Historikers bleibt ein mündliches Zeugnis wie das von Maurice Gay-Balmaz fraglich. Wir wissen, dass das Gedächtnis nicht die Tatsachen selbst aufzeichnet, sondern die Interpretation, die der Beobachter im Kontext des Augenblicks aus ihnen macht. Wenn der Bericht zudem etwa siebzig Jahre nach den Ereignissen verfasst wurde, sind gewisse Ungenauigkeiten zu erwarten, und es bedarf weiterer Zeugenaussagen oder schriftlicher Dokumente, um den Bericht zu vervollständigen und zu bestätigen.Der Aufenthalt von Marconi in Salvan scheint jedoch gut belegt zu sein, nicht nur durch die Aussagen von Maurice Gay-Balmaz, sondern auch durch die anderer Einwohner von Salvan, und sein bemerkenswert präziser und detaillierter Bericht beschreibt auf plausible Weise, wie Marconi vorgegangen ist, und gibt auf jeden Fall interessante Hinweise darauf, was damals geschehen sein muss.
ENTSTEHUNG DES RADIOS
Oft wird gefragt: Wer hat das Radio erfunden? Dies würde eine unbestreitbare Definition des Begriffs "Radio" und des Begriffs "Erfinder" erfordern, so dass mehrere Länder in Ermangelung klarer Definitionen beschlossen haben, dass der einzige "Erfinder des Radios" einer ihrer angesehenen Bürger ist. Verschiedene unproduktive Streitigkeiten über die Vorrangigkeit spalteten einst die wissenschaftliche Welt, aber glücklicherweise sind diese jetzt überwunden [11, 12].
Die Erfindung des Radios, oder vielmehr seine Entwicklung, war ein langes Abenteuer, an dem viele bekannte und weniger bekannte Wissenschaftler im 19. und 20. Dieses Epos war durch eine Reihe von mehr oder weniger bedeutenden Etappen gekennzeichnet. Die elektromagnetische Strahlung wurde zunächst theoretisch vorhergesagt und dann experimentell entdeckt. Es wurde dann klar, dass diese Strahlung Nachrichten übertragen kann, und es wurden entsprechende Geräte entwickelt, die schließlich Informationen über immer größere Entfernungen übermittelten, die heute bis an den Rand des Sonnensystems reichen! Zunächst handelte es sich bei den Nachrichten um sehr rudimentäre, alles oder nichts modulierende "Geräusche" (Morsecode), später ermöglichten verschiedene Verbesserungen die Übertragung von Sprache, Musik, Bildern und schließlich von Computerdaten. Neue Technologien kamen auf: Halbleiterdetektoren, Elektronenröhren, Transistoren, integrierte Schaltungen, Übertragungscodes usw.
Wenn wir zur "Vorgeschichte" des Radios zurückgehen, war der erste Akteur zweifellos der Däne Hans Christian Oersted, der 1820 zeigte, dass ein elektrischer Strom die Magnetnadel eines Kompasses ablenken kann - der erste Beweis für einen Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus. Ein Jahr später wiederholte und vervollständigte der Franzose André Marie Ampère das Experiment, bevor er eine Theorie entwickelte. Dann entdeckte Michael Faraday (1791-1867) die magnetische Induktion und führte das Konzept der Kraftlinien ein - aber sein Status als ungeschulter Experimentator (wie später Guglielmo Marconi!) verschaffte seinen Ideen keine große Glaubwürdigkeit, bis der große Physiker James Clerk Maxwell sie 1864 zur Ableitung seiner berühmten Gleichungen verwendete. Die Maxwellsche Theorie sagte die Existenz elektromagnetischer Strahlung voraus. Es blieb nur noch, seine Existenz experimentell zu überprüfen [2].
Im Winter 1886-1887 gelang es Heinrich Hertz, der in Deutschland mit Funkengeneratoren und Dipolen experimentierte, elektromagnetische Wellen nachzuweisen und damit die theoretischen Vorhersagen Maxwells von 1864 zu bestätigen. Allerdings waren seine Geräte nicht sehr empfindlich, so dass sie nur in einer Entfernung von maximal einigen Metern nachgewiesen werden konnten, und Hertz starb 1894 im Alter von nur 34 Jahren.
In England wurde diese Arbeit von Oliver Lodge verfolgt, der nach dem Tod von Hertz das Studium der Schwingkreise vervollkommnete und die Fackel übernahm. 1893 führte er in seinen Receiver einen "Coheater" mit Feilung ein, der kurz zuvor in Frankreich von Edouard Branly entwickelt worden war. Branly hatte festgestellt, dass der Widerstand einer mit Eisenspänen gefüllten Glasröhre in der Nähe einer elektrischen Entladung stark abnahm. Auf diese Weise konnte Lodge den Erfassungsbereich auf einige Dutzend Meter ausdehnen - eine Entfernung, die für Demonstrationen vor seinen Studenten und in der Royal Institution ausreichte. Als "reiner Wissenschaftler" hatte Lodge nie über die praktische Anwendung seiner Demonstrationen nachgedacht, bis Alexander Muirhead, ein Telegrafeningenieur, ihm vorschlug, Nachrichten zu übermitteln, und die beiden Männer daraufhin zusammenarbeiteten. Einer von Lodges wichtigsten Beiträgen war jedoch die Präsentation, die er 1894 nach dem Tod von Heinrich Hertz vor der Royal Institution hielt. Zusammen mit einer Reihe von Arbeiten, die er kurz darauf veröffentlichte [13], trug dies wesentlich dazu bei, dass die Arbeit, die bis dahin relativ geheim geblieben war, in der ganzen Welt bekannt wurde.
Lodge war also eine oft übersehene Schlüsselfigur bei der Entwicklung des Radios. Obwohl er über gründliche Kenntnisse der elektromagnetischen Strahlung und viel bessere Sende- und Empfangsgeräte verfügte als der junge Anfänger Marconi, hatte er wenig Interesse an Anwendungen und unterschätzte die möglichen Auswirkungen seiner Forschung. Außerdem hatte er sich nach einem heftigen Streit über die Wirksamkeit von Blitzableitern die Feindschaft von Sir William H. Preece, dem Chefingenieur des General Post Office, zugezogen, so dass, als dieser den jungen Marconi "unter seine Fittiche nahm", jede Zusammenarbeit zwischen Lodge und dem neuen Rekruten unmöglich wurde. Erst viel später, nachdem die Marconi Company gezwungen war, ein Patent von Lodge und Muirhead aufzukaufen, wurde Lodge eine Art Berater für sie.
Mehrere andere Forscher hatten sich für den Elektromagnetismus interessiert und mehr oder weniger überzeugende Ergebnisse erzielt, die jedoch keinen so großen Einfluss auf die Entwicklung des Radios haben sollten [siehe "Vorläufer und Konkurrenten"]. Obwohl solide theoretische und experimentelle Grundlagen geschaffen worden waren, fehlte noch der Funke des Genies... das war der Kontext, in dem Marconis Experimente in Salvan durchgeführt wurden. Ein Dorf, das heute stolz darauf sein kann, ganz unbewusst zu einer der größten Entdeckungen unserer Zeit beigetragen zu haben, indem es einen besonders günstigen Nährboden bot.
[1] P. Zweiacker: "Wer hat das Radio wirklich erfunden? Flash EPFL, 30. Oktober 2001
[2] G.R.M. Garratt: "The Early History of Radio: from Faraday to Marconi", London, Institution of Electrical Engineers, 1994
[3] Maria Cristina Marconi, "Marconi, mein Geliebter", Boston: Dante University of America Press, 1999
[4] N. Tesla: "On the phenomena of high-frequency vibration" (französische Übersetzung), La Lumière Electrique, vol. 49, p. 340, 1893
[5] J. Cazenobe: "Hat Marconi das Radio erfunden?", La Recherche, Mai 1995, Vol. 26, S. 508-514
[6] P. K. Bondyopadhyay: "Marconi's 1901 transatlantic wireless communication experiment", Special session on Marconi, 31st European Microwave Conference, London, 26. September 2001
[7] I.V. Lindell: "Drahtlos vor Marconi", IEEE APS/URSI Symposium, Boston, 2001
