Invención de la radio

Entre 1861 y 1865, basándose en el trabajo experimental previo de Faraday y otros científicos, así como en su propia modificación de la ley de Ampère, James Clerk Maxwell desarrolló su teoría del electromagnetismo, que predijo la existencia de ondas electromagnéticas. En 1864, Maxwell describió la base teórica de la propagación de ondas electromagnéticas en su artículo para la Royal Society , « Una teoría dinámica del campo electromagnético ». Esta teoría unificó todas las observaciones, experimentos y ecuaciones previamente inconexas de electricidad, magnetismo y óptica en una teoría coherente. ^{[ 32 ]} Su conjunto de ecuaciones —las ecuaciones de Maxwell— demostró que la electricidad, el magnetismo y la luz son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético . Posteriormente, todas las demás leyes o ecuaciones clásicas de estas disciplinas se convirtieron en casos particulares de las ecuaciones de Maxwell. El trabajo de Maxwell en electromagnetismo ha sido denominado la «segunda gran unificación de la física», después de la unificación de la gravedad por Newton en el siglo XVII. ^{[ 33 ]}

Oliver Heaviside reformuló posteriormente las ecuaciones originales de Maxwell en el conjunto de cuatro ecuaciones vectoriales que hoy se conocen generalmente como las ecuaciones de Maxwell. ^{[ 34 ]} Ni Maxwell ni Heaviside transmitieron ni recibieron ondas de radio; sin embargo, sus ecuaciones para campos electromagnéticos establecieron principios para el diseño de radios y siguen siendo la expresión estándar del electromagnetismo clásico.

Sobre el trabajo de Maxwell, Albert Einstein escribió: ^{[ 35 ]}

«¡Imaginen la emoción de Maxwell cuando las ecuaciones diferenciales que había formulado le demostraron que los campos electromagnéticos se propagan en forma de ondas polarizadas, y a la velocidad de la luz! A pocos hombres en el mundo se les ha concedido semejante experiencia... Los físicos tardaron varias décadas en comprender la verdadera importancia del descubrimiento de Maxwell, tan audaz fue el salto que su genialidad impuso a las concepciones de sus colegas.»

Otros físicos quedaron igualmente impresionados con el trabajo de Maxwell, como Richard Feynman, quien comentó: ^{[ 36 ]}

Desde una perspectiva a largo plazo de la historia mundial —considerando, digamos, dentro de diez mil años—, no cabe duda de que el acontecimiento más significativo del siglo XIX será el descubrimiento de las leyes del electromagnetismo por Maxwell. La Guerra Civil Estadounidense palidecerá ante la insignificancia de este importante suceso científico de la misma década.

Berend Wilhelm Feddersen , ^{[ 37 ]} un físico alemán, en 1859, como investigador privado en Leipzig , logró en experimentos con la botella de Leyden demostrar que las chispas eléctricas estaban compuestas de oscilaciones amortiguadas.

En 1870, el físico alemán Wilhelm von Bezold descubrió y demostró que las oscilaciones de avance y reflexión producidas en conductores por la descarga de un condensador daban lugar a fenómenos de interferencia. ^{[ 38 ] [ 39 ]} En 1876, los profesores Elihu Thomson y E.J. Houston realizaron varios experimentos y observaciones sobre descargas oscilatorias de alta frecuencia. ^{[ 40 ]} En 1883, George FitzGerald sugirió ^{[ 41 ]} en una reunión de la Asociación Británica que las ondas electromagnéticas podían generarse mediante la descarga de un condensador, pero la sugerencia no se llevó a cabo, posiblemente porque no se conocía ningún método para detectar las ondas. ^{[ 31 ]}

Cuando el físico alemán Heinrich Rudolf Hertz buscaba un tema para su tesis doctoral en 1879, el instructor Hermann von Helmholtz le sugirió que intentara demostrar la teoría del electromagnetismo de Maxwell. Inicialmente, Hertz no veía ninguna manera de comprobar la teoría, pero su observación, en el otoño de 1886, de descargar una botella de Leyden en una bobina grande y producir una chispa en una bobina adyacente le dio la idea de cómo construir un aparato de prueba. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]} Utilizando una bobina de Ruhmkorff para crear chispas a través de un espacio (un transmisor de chispa ) y observando las chispas creadas entre el espacio en una antena de bucle metálico cercana , entre 1886 y 1888 Hertz realizaría una serie de experimentos científicos que validarían la teoría de Maxwell. ^{[ 45 ]} Hertz publicó sus resultados en una serie de artículos entre 1887 y 1890, ^{[ 46 ]} y nuevamente en forma de libro completo en 1893. ^{[ 47 ]}

El primero de los artículos publicados, " Sobre oscilaciones eléctricas muy rápidas ", ofrece un relato del curso cronológico de su investigación, en la medida en que se llevó a cabo hasta finales del año 1886 y principios de 1887. ^{[ 48 ]}

Por primera vez, se demostró intencionalmente e inequívocamente que las ondas de radio electromagnéticas ("ondas hertzianas") ^{[ 49 ]} se transmitieron a través del espacio libre mediante un dispositivo de descarga de chispa y se detectaron a corta distancia. ^{[ 50 ]}

Hertz logró cierto control sobre las frecuencias de sus ondas radiadas modificando la inductancia y la capacitancia de sus antenas transmisoras y receptoras . Enfocó las ondas electromagnéticas utilizando un reflector de esquina y un reflector parabólico para demostrar que la radio se comportaba igual que la luz, tal como lo había predicho la teoría electromagnética de Maxwell más de 20 años antes. ^{[ 31 ]}

Hertz no ideó un sistema para la utilización práctica de las ondas electromagnéticas, ni describió ninguna aplicación potencial de la tecnología. Sus alumnos de la Universidad de Bonn le preguntaron qué utilidad podrían tener estas ondas. Él respondió: « No tienen ninguna utilidad. Esto es solo un experimento que demuestra que el Maestro Maxwell tenía razón; simplemente tenemos estas misteriosas ondas electromagnéticas que no podemos ver a simple vista. Pero están ahí » . ^{[ 51 ]}

Muchos físicos se dieron cuenta rápidamente de que las ondas hertzianas podían usarse (en lugar de luz) en sistemas similares al telégrafo óptico : por ejemplo, Richard Threlfall y John Perry lo sugirieron en 1890, Alexander Pelham Trotter en 1891 y Frederick Thomas Trouton en 1892, sin embargo, todos pensaron en términos de destellos cortos en lugar de puntos y rayas telegráficos. ^{[ 52 ]} En un artículo que tal vez pasó desapercibido titulado 'Algunas posibilidades de la electricidad' en el número de febrero de 1892 de The Fortnightly Review , Sir William Crookes describió la telegrafía inalámbrica como lograda un año antes, aunque no se describe el método ni el tipo. ^{[ 53 ] [ 54 ]} El físico estadounidense Amos Emerson Dolbear atrajo una atención similar a la idea un año después. ^{[ 55 ]} La salud de Hertz se deterioró después de una grave infección en 1892 y murió en 1894, por lo que el arte de la comunicación por ondas de radio quedó en manos de otros para que lo implementaran de forma práctica.

En 1890, Édouard Branly ^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]} demostró un nuevo tipo de detector. ^{[ 69 ]} Branly descubrió que las limaduras metálicas sueltas, que en estado normal tienen una alta resistencia eléctrica, perdían su resistencia en presencia de oscilaciones eléctricas generadas por una chispa, y se convertían prácticamente en conductores de electricidad. Branly demostró esto colocando limaduras metálicas en una caja o tubo de vidrio y haciéndolas parte de un circuito eléctrico ordinario. Branly descubrió además que cuando las limaduras se habían adherido entre sí, conservaban su baja resistencia hasta que se separaban, por ejemplo, golpeando el tubo. ^{[ 70 ]} El tubo de limaduras de Branly salió a la luz cuando fue descrito por el Dr. Dawson Turner en una reunión de la Asociación Británica en Edimburgo ^{[ 71 ] [ 72 ]} y el ingeniero eléctrico y astrónomo escocés George Forbes sugirió que el tubo de limaduras podría estar reaccionando en presencia de ondas hertzianas. Este dispositivo sería retomado por Oliver Lodge en sus experimentos. ^{[ 73 ]}

El físico y escritor británico Sir Oliver Lodge estuvo a punto de ser el primero en demostrar la existencia de las ondas electromagnéticas de Maxwell. En una serie de experimentos realizados en la primavera de 1888 con una botella de Leyden conectada a un trozo de cable con espacios de chispa espaciados, observó que obtenía chispas de diferentes tamaños y un patrón luminoso a lo largo del cable que parecía ser función de la longitud de onda. ^{[ 74 ] [ 75 ]} Antes de poder presentar sus propios hallazgos, se enteró de la serie de demostraciones de Hertz sobre el mismo tema.

El 1 de junio de 1894, en una reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en la Universidad de Oxford, Lodge dio una conferencia en memoria de Hertz (recientemente fallecido) y de la prueba de la existencia de ondas electromagnéticas que el físico alemán había presentado seis años antes. Lodge montó una demostración sobre la naturaleza cuasi-óptica de las "ondas hertzianas" (ondas de radio) y demostró su similitud con la luz y la visión, incluyendo la reflexión y la transmisión. ^{[ 76 ]} Más tarde, en junio, y el 14 de agosto de 1894, realizó experimentos similares, aumentando la distancia de transmisión hasta 55 metros. ^{[ 74 ]} En estas conferencias, Lodge demostró un detector que se convertiría en estándar en el trabajo de radio, una versión mejorada del detector de Branly que Lodge denominó coherer . Consistía en un tubo de vidrio que contenía limaduras de metal entre dos electrodos. Cuando se aplicaba a los electrodos la pequeña carga eléctrica de las ondas de una antena, las partículas metálicas se adherían entre sí o " coherían ", lo que hacía que el dispositivo se volviera conductor, permitiendo que la corriente de una batería pasara a través de él. En el montaje de Lodge, los leves impulsos del coheridor eran captados por un galvanómetro de espejo que desviaba un haz de luz proyectado sobre él, dando una señal visual de que el impulso había sido recibido. Después de recibir una señal, las limaduras metálicas en el coheridor se rompían o "decoherían" mediante un vibrador accionado manualmente o por las vibraciones de una campana colocada en la mesa cercana que sonaba cada vez que se recibía una transmisión. ^{[ 76 ]} Lodge también demostró la sintonización utilizando un par de botellas de Leyden que podían entrar en resonancia. ^{[ 77 ]} Las conferencias de Lodge fueron ampliamente difundidas y sus técnicas fueron influenciadas y ampliadas por otros pioneros de la radio, incluidos Augusto Righi y su alumno Guglielmo Marconi , Alexander Popov , Lee de Forest y Jagadish Chandra Bose . ^{[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]}

En aquel entonces, Lodge parecía no ver ningún valor en el uso de ondas de radio para señalización o telegrafía inalámbrica, y existe un debate sobre si siquiera se molestó en demostrar la comunicación durante sus conferencias. ^{[ 77 ]} El físico John Ambrose Fleming señaló que la conferencia de Lodge era un experimento de física, no una demostración de señalización telegráfica. ^{[ 80 ]} Tras el desarrollo de la comunicación por radio, la conferencia de Lodge se convertiría en el centro de disputas sobre la prioridad de la invención de la telegrafía inalámbrica (radio). Su demostración temprana y posterior desarrollo de la sintonización de radio (su patente de sintonización Syntonic de 1898 ) darían lugar a disputas de patentes con la compañía Marconi. Cuando la patente Syntonic de Lodge se prorrogó en 1911 por otros siete años, Marconi accedió a resolver la disputa de patentes y adquirirla. ^{[ 81 ]}

Inspirado por las demostraciones de Lodge , el físico indio Jagadish Chandra Bose , entre 1894 y 1900, llevó a cabo la primera investigación sobre las propiedades de las ondas de radio de longitud milimétrica, en el rango de microondas de aproximadamente 5  mm de longitud de onda . ^{[ 82 ]} Trabajando desde un pequeño laboratorio que estableció en noviembre de 1894 en el Presidency College de la Universidad de Calcuta , investigó las propiedades de los materiales en frecuencias de microondas, inventando un espectrómetro de microondas que consistía en un transmisor de chispa , un receptor coherente , así como la primera guía de ondas , antena de bocina y detector de cristal semiconductor. ^{[ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]}

En noviembre de 1895, en una demostración pública en el Ayuntamiento de Calcuta, Bose mostró cómo estas nuevas ondas podían viajar a través del cuerpo humano (del teniente gobernador Sir William Mackenzie) y a una distancia de 23 metros (75 pies) a través de dos paredes intermedias hasta un aparato de activación que había instalado para hacer sonar una campana y encender pólvora en una habitación cerrada. ^{[ 83 ] [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]} Sin embargo, no estaba interesado en investigar el uso de ondas de radio para la comunicación.

En 1894-95, el físico ruso Alexander Stepanovich Popov realizó experimentos para desarrollar un receptor de radio , una versión mejorada del diseño basado en cohesores de Oliver Lodge . Su diseño, con un mecanismo de captación automática de cohesores, fue concebido como un detector de rayos para ayudar al servicio forestal a rastrear descargas eléctricas que pudieran provocar incendios. Su receptor demostró ser capaz de detectar rayos a distancias de hasta 30  km. Popov construyó una versión del receptor que podía registrar automáticamente las descargas eléctricas en rollos de papel. Popov presentó su receptor de radio a la Sociedad Física y Química Rusa el 7 de mayo de 1895  ; este día se celebra en la Federación Rusa como el " Día de la Radio " y se promueve en los países de Europa del Este como el día de la invención de la radio. ^{[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]} El artículo sobre sus hallazgos se publicó ese mismo año (15 de diciembre de 1895). A finales de 1895, Popov había registrado que esperaba lograr la señalización a distancia mediante ondas de radio. ^{[ 94 ]} No solicitó una patente para este invento.

En 1898, Nikola Tesla desarrolló un barco teledirigido basado en radio/coherente, con una forma de comunicación segura ^{[ 95 ] [ 96 ]} entre transmisor y receptor, ^{[ 97 ]} que demostró en 1898. Tesla llamó a su invento "teleautómata" y esperaba venderlo como un torpedo naval guiado . ^{[ 98 ]}

Guglielmo Marconi estudió en la Escuela Técnica de Livorno y se familiarizó con los escritos publicados del profesor Augusto Righi de la Universidad de Bolonia . ^{[ 99 ]} En 1894, Sir William Preece presentó un trabajo en la Royal Institution de Londres sobre señalización eléctrica sin cables. ^{[ 100 ] [ 101 ]} En 1894, en las conferencias de la Royal Institution, Lodge presentó "El trabajo de Hertz y algunos de sus sucesores". ^{[ 102 ]} Se dice que Marconi leyó, durante sus vacaciones en 1894, sobre los experimentos que Hertz realizó en la década de 1880. Marconi también leyó sobre el trabajo de Tesla. ^{[ 103 ]} Fue en este momento cuando Marconi comenzó a comprender que las ondas de radio podían usarse para comunicaciones inalámbricas. El primer aparato de Marconi fue un desarrollo del aparato de laboratorio de Hertz en un sistema diseñado para fines de comunicación. Al principio, Marconi usó un transmisor para hacer sonar una campana en un receptor en su laboratorio del ático. Luego trasladó sus experimentos al exterior, a la finca familiar cerca de Bolonia, Italia , para comunicarse a mayor distancia. Reemplazó el dipolo vertical de Hertz con un cable vertical rematado con una lámina de metal, con un terminal opuesto conectado a tierra. En el receptor, Marconi sustituyó el espacio de chispa por un cohesor de polvo metálico, un detector desarrollado por Edouard Branly y otros experimentadores. A finales de 1895, Marconi transmitió señales de radio a una distancia de aproximadamente 2,4 km (1,5 millas). ^{[ 104 ]} 

Marconi obtuvo una patente para la radio con el número británico 12.039 , " Mejoras en la transmisión de impulsos y señales eléctricas y en aparatos para tal fin" . La especificación completa se presentó el 2 de marzo de 1897. Esta fue la primera patente de Marconi para la radio, aunque utilizaba diversas técnicas anteriores de otros experimentadores y se asemejaba al instrumento demostrado por otros (incluido Popov). Durante este tiempo, la telegrafía inalámbrica por chispa fue objeto de una amplia investigación. En julio de 1896, Marconi logró que su invención y nuevo método de telegrafía llegaran a oídos de Preece, entonces ingeniero jefe del Servicio Telegráfico del Gobierno Británico , quien durante los doce años anteriores se había interesado en el desarrollo de la telegrafía inalámbrica mediante el método inductivo-conductor. El 4 de junio de 1897, presentó "Señalización a través del espacio sin cables". ^{[ 105 ]} Preece dedicó un tiempo considerable a exhibir y explicar el aparato de Marconi en la Royal Institution de Londres, afirmando que Marconi inventó un nuevo relé que tenía alta sensibilidad y delicadeza. ^{[ 106 ]}

La Marconi Company Ltd. fue fundada por Marconi en 1897, conocida como Wireless Telegraph Trading Signal Company . También en 1897, Marconi estableció la estación de radio en Niton, Isla de Wight , Inglaterra. La telegrafía inalámbrica de Marconi fue inspeccionada por las autoridades de telégrafos de la oficina de correos; realizaron una serie de experimentos con el sistema de telegrafía de Marconi sin cables de conexión, en el Canal de Bristol . Las señales inalámbricas de octubre de 1897 fueron enviadas desde Salisbury Plain a Bath , una distancia de 34 millas (55 km) . ^{[ 109 ]} Alrededor de 1900 Marconi desarrolló una ley empírica que, para antenas verticales simples de envío y recepción de igual altura, la distancia telegráfica máxima de trabajo variaba como el cuadrado de la altura de la antena. ^{[ 110 ]} Esto se conoció como la ley de Marconi . 

Se establecieron otras estaciones experimentales en Lavernock Point , cerca de Penarth ; en Flat Holmes , una isla en medio del canal, y en Brean Down , un promontorio en el lado de Somerset . Se obtuvieron señales entre los puntos primero y último mencionados, una distancia de aproximadamente 8 millas (13 km) . El instrumento receptor utilizado fue un generador de tinta Morse ^{[ 111 ]} del modelo de la Oficina de Correos. ^{[ 112 ] [ 113 ]} En 1898, Marconi abrió una fábrica de radio en Hall Street, Chelmsford, Inglaterra , que empleaba a unas 50 personas. En 1899, Marconi anunció su invención del "coherente hierro-mercurio-hierro con detector telefónico" en un artículo presentado en la Royal Society, Londres. 

En mayo de 1898, se estableció la comunicación para la Corporación de Lloyds entre Ballycastle y el faro de la isla de Rathlin, en el norte de Irlanda. En julio de 1898, se empleó la telegrafía Marconi para informar sobre los resultados de las regatas de yates de la Regata de Kingstown para el periódico Dublin Express . Se instaló un conjunto de instrumentos en una habitación de Kingstown y otro a bordo del vapor Flying Huntress . La antena conductora en tierra era una tira de malla metálica sujeta a un mástil de 12 metros de altura, y se enviaron y recibieron correctamente varios cientos de mensajes durante el transcurso de las regatas. 

En ese momento, el Príncipe de Gales , más tarde Rey Eduardo VII , tuvo la desgracia de lesionarse la rodilla y fue confinado a bordo del yate real Osborne , con base en Cowes Bay . Marconi instaló su aparato a bordo del yate real a petición del Príncipe, y también en Ladywood Cottage, en los terrenos de Osborne House , Isla de Wight, donde se alojaba su Madre, la Reina Victoria . Se enviaron más de 150 mensajes durante los 16 días de convalecencia del Príncipe. ^{[ 114 ]} Las distancias cubiertas eran cortas; pero a medida que el yate se desplazaba, en algunas ocasiones se interponían colinas altas, de modo que los cables de la antena quedaban por encima de cientos de pies, pero esto no supuso ningún obstáculo para la comunicación. Estas demostraciones llevaron a la Corporación de Trinity House a brindar la oportunidad de probar el sistema en la práctica entre el Faro de South Foreland , cerca de Dover, y el Faro Flotante de East Goodwin , en Goodwin Sands . Esta instalación se puso en funcionamiento el 24 de diciembre de 1898 y demostró ser valiosa. Se demostró que, una vez instalado el aparato, podía ser operado por marineros comunes con muy poca capacitación.

A finales de 1898, la telegrafía por ondas eléctricas establecida por Marconi había demostrado su utilidad, especialmente para la comunicación entre barcos y entre barcos y tierra . ^{[ 115 ]}

La estación del Hotel Haven y el mástil de telégrafo inalámbrico fue donde se llevó a cabo gran parte del trabajo de investigación de Marconi sobre telegrafía inalámbrica después de 1898. ^{[ 116 ]} En 1899, transmitió mensajes a través del Canal de la Mancha . También en 1899, Marconi entregó " Telegrafía inalámbrica " ​​a la Institución de Ingenieros Eléctricos . ^{[ 115 ]} Además, en 1899, WH Preece entregó "Telegrafía etérica", afirmando que la etapa experimental en telegrafía inalámbrica había sido superada en 1894 y que los inventores estaban entrando entonces en la etapa comercial. ^{[ 117 ]} Preece, continuando en la conferencia, detalla el trabajo de Marconi y otros inventores británicos. En abril de 1899, los experimentos de Marconi fueron repetidos por primera vez en los Estados Unidos , por Jerome Green en la Universidad de Notre Dame . ^{[ 118 ] [ 119 ]} En octubre de 1899, el progreso de los yates en la carrera internacional entre el Columbia y el Shamrock fue reportado con éxito por telegrafía aérea, habiéndose enviado (según se dice) hasta 4000 palabras desde las estaciones de los dos barcos a las estaciones en tierra. Inmediatamente después, el aparato fue puesto a petición de la Junta de la Armada de los Estados Unidos , y se llevaron a cabo algunos experimentos muy interesantes bajo la supervisión personal de Marconi. ^{[ 120 ]} La Compañía Marconi pasó a llamarse Compañía de Telegrafía Inalámbrica de Marconi en 1900.

En 1901, Marconi afirmó haber recibido señales de radiofrecuencia transatlánticas diurnas a una longitud de onda de 366  metros (820  kHz). ^{[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]} Marconi estableció una estación transmisora ​​inalámbrica en Marconi House, Rosslare Strand, Co. Wexford en 1901 para actuar como enlace entre Poldhu en Cornwall y Clifden en Co. Galway. Su anuncio del 12 de diciembre de 1901, utilizando una antena sostenida por cometa de 152,4 metros (500 pies) para la recepción, declaró que el mensaje fue recibido en Signal Hill en St John's , Terranova (ahora parte de Canadá) a través de señales transmitidas por la nueva estación de alta potencia de la compañía en Poldhu , Cornwall . El mensaje recibido había sido previamente acordado y era conocido por Marconi, consistía en la letra Morse 'S' – tres puntos. Bradford ha cuestionado recientemente el éxito reportado, basándose en trabajos teóricos y en una recreación del experimento. Ahora se sabe que la transmisión a larga distancia a una longitud de onda de 366 metros no es posible durante el día, porque la onda ionosférica es fuertemente absorbida por la ionosfera. Es posible que lo que se escuchó fuera solo ruido atmosférico aleatorio, que se confundió con una señal, o que Marconi haya escuchado un armónico de onda corta de la señal. ^{[ 123 ] [ 124 ]} La distancia entre los dos puntos era de aproximadamente 3500 kilómetros (2200 millas) .  

La afirmación de la transmisión de Poldhu a Terranova ha sido criticada. ^{[ 125 ]} Hay varios historiadores de la ciencia, como Belrose y Bradford, que han puesto en duda que el Atlántico se cruzara en 1901, pero otros historiadores de la ciencia han adoptado la postura de que esta fue la primera transmisión de radio transatlántica. Los críticos han afirmado que es más probable que Marconi recibiera ruido atmosférico disperso de la electricidad atmosférica en este experimento. ^{[ 126 ]} La estación transmisora ​​en Poldhu, Cornualles, utilizó un transmisor de chispa que podía producir una señal en el rango de frecuencia media y con altos niveles de potencia.

Marconi transmitió desde Inglaterra a Canadá y Estados Unidos. ^{[ 127 ]} En este período, Marconi desarrolló aún más un receptor electromagnético particular, llamado detector magnético de Marconi ^{[ 128 ]} o detector magnético de histéresis , ^{[ 129 ] y se utilizó con éxito en su trabajo transatlántico inicial (1902) y en muchas de las estaciones más pequeñas durante varios años. [ 130 ] [ 131 ]} En 1902, se estableció una estación Marconi en el pueblo de Crookhaven , condado de Cork , Irlanda, para proporcionar comunicaciones de radio marítimas a los barcos que llegaban de América. El capitán de un barco podía contactar a los agentes de la línea naviera en tierra para preguntar qué puerto recibiría su carga sin necesidad de desembarcar en el primer puerto de llegada. ^{[ 132 ]} Irlanda también, debido a su ubicación occidental, desempeñó un papel clave en los primeros esfuerzos para enviar mensajes transatlánticos. Marconi transmitió desde su estación en Glace Bay , Nueva Escocia, Canadá, a través del Atlántico, y el 18 de enero de 1903 una estación de Marconi envió un mensaje de saludos de Theodore Roosevelt , presidente de los Estados Unidos, al rey del Reino Unido, lo que marcó la primera transmisión de radio transatlántica originada en los Estados Unidos.

En 1904, Marconi inauguró un periódico diario oceánico, el Cunard Daily Bulletin , en el RMS Campania  . Al principio, los acontecimientos se imprimían en un pequeño folleto de cuatro páginas llamado Cunard Bulletin . El título sería Cunard Daily Bulletin, con subtítulos para " Marconigramas directos al barco ". ^{[ 133 ]} Todos los barcos de pasajeros de la Compañía Cunard estaban equipados con el sistema de telegrafía inalámbrica de Marconi, mediante el cual se mantenía una comunicación constante, ya fuera con otros barcos o con estaciones terrestres en el hemisferio oriental u occidental. El RMS Lucania  , en octubre de 1903, con Marconi a bordo, fue el primer buque en mantener comunicaciones con ambos lados del Atlántico. El Cunard Daily Bulletin , un periódico ilustrado de 32 páginas publicado a bordo de estos barcos, registraba las noticias recibidas por telegrafía inalámbrica y fue el primer periódico oceánico. En agosto de 1903, se firmó un acuerdo con el Gobierno británico por el cual Cunard construiría dos vapores que, junto con todos los demás buques de Cunard, estarían a disposición del Almirantazgo británico para su alquiler o compra cuando fuera necesario. El Gobierno prestó a la compañía 2.600.000 libras esterlinas para la construcción de los buques y les otorgó una subvención de 150.000 libras esterlinas anuales. Uno de ellos fue el RMS Lusitania  y el otro, el RMS Mauretania  . ^{[ 134 ]}

Marconi fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1909 junto con Karl Ferdinand Braun por sus contribuciones al desarrollo de la telegrafía inalámbrica. Las demostraciones de Marconi sobre el uso de la radio para comunicaciones inalámbricas, el equipamiento de barcos con comunicaciones inalámbricas que salvaban vidas, ^{[ 135 ]} el establecimiento del primer servicio de radio transatlántico ^{[ 127 ]} y la construcción de las primeras estaciones para el servicio británico de onda corta, han marcado su lugar en la historia.

En junio y julio de 1923, las transmisiones de onda corta de Marconi se realizaron de noche en la banda de 97 metros desde la estación inalámbrica de Poldhu , Cornualles , hasta su yate Elettra en las Islas de Cabo Verde . En septiembre de 1924, Marconi transmitió de día y de noche en la banda de 32 metros desde Poldhu hasta su yate en Beirut . En julio de 1924, Marconi firmó contratos con la Oficina General de Correos británica (GPO) para instalar circuitos telegráficos desde Londres a Australia, India, Sudáfrica y Canadá como elemento principal de la Cadena Inalámbrica Imperial . El servicio de onda corta "Beam Wireless Service " del Reino Unido a Canadá entró en funcionamiento comercial el 25 de octubre de 1926. Los servicios Beam Wireless Services del Reino Unido a Australia, Sudáfrica e India entraron en servicio en 1927. Los componentes electrónicos del sistema se fabricaron en la fábrica inalámbrica de Marconi en New Street, Chelmsford . ^{[ 136 ]}

Las principales contribuciones de Ferdinand Braun fueron la introducción de un circuito sintonizado cerrado en la parte generadora del transmisor y su separación de la parte radiante (la antena) mediante acoplamiento inductivo, ^{[ 137 ] : p.90, 358–359} y posteriormente el uso de cristales para fines de recepción. ^{[ 137 ]} Braun experimentó inicialmente en la Universidad de Estrasburgo. Braun había escrito extensamente sobre temas inalámbricos y era bien conocido por sus numerosas contribuciones a The Electrician y otras revistas científicas. ^{[ 138 ]} En 1899, solicitaría las patentes « Electrotelegrafía mediante condensadores y bobinas de inducción» y «Transmisión electroinfrarroja inalámbrica de señales sobre superficies» . ^{[ 139 ]}

Los pioneros que trabajaban en dispositivos inalámbricos finalmente llegaron a un límite de distancia que podían cubrir. Conectar la antena directamente al espacio de chispa producía solo un tren de pulsos muy amortiguado. Solo había unos pocos ciclos antes de que cesaran las oscilaciones. El circuito de Braun proporcionó una oscilación sostenida mucho más larga porque la energía encontró menos pérdidas al oscilar entre la bobina y las botellas de Leyden. ^{[ 137 ] : p.358} Además, mediante el acoplamiento inductivo de la antena ^{[ 140 ]} el radiador se adaptó al generador.

En la primavera de 1899, Braun, acompañado por sus colegas Cantor y Zenneck, se dirigió a Cuxhaven para continuar sus experimentos en el Mar del Norte. El 6 de febrero de 1899, solicitó la patente estadounidense para la transmisión eléctrica inalámbrica de señales sobre superficies . Poco después, logró conectar  la ciudad de Mutzing, a una distancia de 42 km. El 24 de septiembre de 1900, se intercambiaron señales de radiotelegrafía con regularidad con la isla de Heligoland, a una distancia de 62  km. Buques faro en el río Elba y una estación costera en Cuxhaven pusieron en marcha un servicio regular de radiotelegrafía.

Para 1904, el sistema de circuito cerrado de telegrafía inalámbrica, asociado al nombre de Braun, era bien conocido y generalmente adoptado en principio. Los resultados de los experimentos de Braun, publicados en The Electrician, son de interés, independientemente del método empleado. Braun demostró cómo el problema podía resolverse de manera satisfactoria y económica. El oscilador de circuito cerrado tiene la ventaja, como ya se sabía, de poder aprovechar la energía cinética en el circuito oscilador, y por lo tanto, dado que dicho circuito puede tener una capacidad mucho mayor que la que se puede obtener con una antena radiante sola, se puede almacenar y radiar mucha más energía mediante su uso. La emisión también se prolonga, y ambos resultados tienden a la obtención del tan deseado tren de ondas no amortiguadas. La energía disponible, aunque mayor que con el sistema abierto, seguía siendo insignificante a menos que se utilizaran potenciales muy altos, con los inconvenientes que ello conlleva. ^{[ 141 ]} Braun evitó el uso de potenciales extremadamente altos para cargar el entrehierro y también utilizó un entrehierro menos derrochador al subdividirlo. ^{[ 142 ]} Sin embargo, el punto principal de su nuevo diseño no es simplemente la subdivisión del espacio, sino su disposición, mediante la cual se cargan en paralelo, a bajos voltajes, y se descargan en serie. El Premio Nobel otorgado a Braun en 1909 ilustra este diseño. ^{[ 143 ]} Braun también descubrió el principio detrás de la antena de matriz en fase , ^{[ 144 ]} lo que condujo al desarrollo de antenas inteligentes y MIMO , en 1905.

John Stone trabajó como uno de los primeros ingenieros de telefonía y fue una figura influyente en el desarrollo de la tecnología de comunicación inalámbrica , obteniendo docenas de patentes clave en el campo de la "telegrafía espacial". Las patentes de Stone para radio, junto con sus equivalentes en otros países, constituyen una contribución muy voluminosa a la literatura de patentes sobre el tema. Solo a este titular se le han concedido más de setenta patentes estadounidenses. En muchos casos, estas especificaciones son contribuciones eruditas a la literatura sobre el tema, repletas de valiosas referencias a otras fuentes de información. ^{[ 145 ]}

Stone obtuvo un gran número de patentes que abarcaban un método para imprimir oscilaciones en un sistema de radiador y emitir la energía en forma de ondas de longitud predeterminada, cualesquiera que sean las dimensiones eléctricas del oscilador. ^{[ 146 ]} El 8 de febrero de 1900, solicitó un sistema selectivo en la patente estadounidense 714,756 . En este sistema, dos circuitos simples se asocian inductivamente, cada uno con un grado de libertad independiente, y en el que la restauración de las oscilaciones eléctricas a potencial cero superpone las corrientes, dando lugar a corrientes armónicas compuestas que permiten que el sistema resonador se sintonice con precisión con el oscilador. ^{[ 146 ]} El sistema de Stone, como se indica en la patente estadounidense 714,831 , desarrollaba ondas de señal electromagnéticas armónicas simples libres o no guiadas de una frecuencia definida, excluyendo la energía de ondas de señal de otras frecuencias, y un conductor elevado y medios para desarrollar en él vibraciones eléctricas simples forzadas de frecuencia correspondiente. ^{[ 147 ]} En estas patentes, Stone diseñó un circuito de oscilación inductiva múltiple con el objetivo de forzar en el circuito de la antena una oscilación única de frecuencia definida. En el sistema para recibir la energía de ondas electromagnéticas armónicas simples libres o no guiadas de una frecuencia definida, excluyendo la energía de ondas de otras frecuencias, reivindicó un conductor elevado y un circuito resonante asociado a dicho conductor y sintonizado a la frecuencia de las ondas cuya energía se va a recibir. ^{[ 147 ]} Un cohesor fabricado según el llamado sistema Stone ^{[ 148 ]} se empleó en algunos de los equipos inalámbricos portátiles del Ejército de los Estados Unidos . El cohesor Stone tiene dos pequeños tapones de acero entre los cuales se colocan gránulos de carbono poco compactados. Este es un dispositivo de autodecoherencia ; aunque no es tan sensible como otros tipos de detectores, es muy adecuado para el uso rudo de los equipos portátiles. ^{[ 148 ]}

A finales de 1886, Reginald Fessenden comenzó a trabajar directamente para Thomas Edison en el nuevo laboratorio del inventor en West Orange, Nueva Jersey . Fessenden rápidamente logró importantes avances, especialmente en el diseño de receptores, mientras trabajaba en el desarrollo de la recepción de señales de audio. A principios de 1900, la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos inició un programa sistemático de experimentación en telegrafía inalámbrica, empleándolo como especialista. ^{[ 156 ]} Fessenden desarrolló aquí el principio heterodino , en el que dos señales se combinan para producir una tercera.

En 1900, se inició la construcción de un gran alternador transmisor de radio. Fessenden, experimentando con un transmisor de chispa de alta frecuencia , transmitió con éxito voz el 23 de diciembre de 1900, a una distancia de aproximadamente 1,6 kilómetros (0,99 millas) , la primera transmisión de audio por radio . A principios de 1901, la Oficina Meteorológica instaló oficialmente a Fessenden en Wier's Point, isla Roanoke , Carolina del Norte , y realizó transmisiones experimentales a través del agua a una estación ubicada a unas 5 millas (8,0 km) al oeste de Cabo Hatteras , siendo la distancia entre las dos estaciones de aproximadamente 50 millas (80 km) . ^{[ 156 ]} En 1902 se construyó un alternador de 1 kW de salida a 10 kilohercios. El mérito del desarrollo de esta máquina se debe a Charles Proteus Steinmetz , Caryl D. Haskins, Ernst Alexanderson , John TH Dempster, Henry Geisenhoner, Adam Stein, Jr. y FP Mansbendel. ^{[ 31 ]}    

En un artículo escrito por Fessenden en 1902, se afirmaba que se habían logrado avances importantes, uno de los cuales era superar en gran medida la pérdida de energía experimentada en otros sistemas. En una entrevista con un corresponsal del New York Journal , Fessenden declaró que en su primer aparato no utilizó un transformador de aire en el extremo emisor, ni un cilindro concéntrico para emisores y antenas, ^{[ 156 ] [ 157 ]} y había utilizado capacitancia, pero dispuesta de una manera completamente diferente a la de otros sistemas, y que no empleó un cohesor ni ninguna forma de contacto imperfecto. Fessenden afirmó que había prestado especial atención a los sistemas selectivos y multiplex , y que estaba muy satisfecho con los resultados en ese sentido. ^{[ 156 ]} El 12 de agosto de 1902, se le concedieron 13 patentes a Fessenden, que cubrían varios métodos, dispositivos y sistemas para señalización sin cables. ^{[ 156 ]} Estas patentes involucraban muchos principios nuevos, cuyo logro principal era un método para distribuir la capacitancia y la inductancia en lugar de localizar estos coeficientes del oscilador como en los sistemas anteriores. ^{[ 146 ]}

Para el verano de 1906, se instaló una máquina que producía 50 kilohercios en la estación de Brant Rock , y en el otoño de 1906, lo que se denominó una dinamo eléctrica alterna funcionaba regularmente a 75 kilohercios, con una salida de 0,5  kW. ^{[ 31 ]} Fessenden ^{[ 158 ]} la utilizó para realizar llamadas telefónicas inalámbricas a Plymouth, Massachusetts , una distancia de aproximadamente 11 millas (18 km) . ^{[ 31 ]} Al año siguiente se construyeron máquinas con una frecuencia de 96 kilohercios ^{[ 159 ]} y salidas de 1 kW y 2 kW. Fessenden creía que el sistema de cohesor de ondas amortiguadas era esencial y fundamentalmente incapaz de desarrollarse en un sistema práctico. ^{[ 31 ]} Emplearía un método de alternador de alta frecuencia de dos fases ^{[ 160 ]} y la producción continua de ondas ^{[ 161 ]} con constantes variables del circuito de envío. ^{[ 31 ] [ 162 ]} Fessenden también utilizaría métodos de conmutador dúplex y multiplex . ^{[ 163 ]} El 11 de diciembre de 1906, se llevó a cabo la operación de la transmisión inalámbrica junto con las líneas alámbricas. ^{[ 164 ] [ 31 ]} En julio de 1907, el alcance se extendió considerablemente y se transmitió con éxito la voz entre Brant Rock y Jamaica , en Long Island , una distancia de casi 200 millas (320 km) , a la luz del día y principalmente por tierra, ^{[ 165 ]} el mástil en Jamaica tenía aproximadamente 180 pies (55 m) de altura. ^{[ 31 ]}     

En noviembre de 1904, el físico inglés John Ambrose Fleming inventó el rectificador de tubo de vacío de dos electrodos, al que llamó válvula de oscilación de Fleming . ^{[ 166 ]} Para la cual obtuvo la patente británica 24850 y la patente estadounidense 803,684 . ^{[ 167 ]} Esta "válvula de Fleming" era sensible y confiable, por lo que reemplazó al diodo de cristal utilizado en receptores para comunicaciones inalámbricas de larga distancia. Tenía la ventaja de que no podía dañarse permanentemente ni desajustarse por ninguna señal parásita excepcionalmente fuerte, como las debidas a la electricidad atmosférica. ^{[ 168 ]} Fleming recibió la Medalla Hughes en 1910 por sus logros en electrónica. Marconi utilizó este dispositivo como detector de radio.

La Corte Suprema de los Estados Unidos finalmente invalidó la patente estadounidense debido a una cláusula de exención de responsabilidad indebida y, además, sostuvo que la tecnología descrita en la patente era técnica conocida al momento de su presentación. ^{[ 169 ]} Este invento fue el primer tubo de vacío . El diodo de Fleming se utilizó en receptores de radio durante muchas décadas, hasta que fue reemplazado por una tecnología electrónica de estado sólido mejorada más de 50 años después.

Lee De Forest ^{[ 170 ] [ 171 ] [ 172 ]} tenía interés en la telegrafía inalámbrica e inventó el Audion , inicialmente un tubo de diodo , en 1906, y posteriormente una versión de triodo en 1908. Fue presidente y secretario de la De Forest Radio Telephone and Telegraph Company (1913). ^{[ 173 ] [ 174 ]} El sistema De Forest fue adoptado por el gobierno de los Estados Unidos y se había demostrado a otros gobiernos, incluidos los de Gran Bretaña, Dinamarca, Alemania, Rusia y las Indias Británicas, todos los cuales adquirieron aparatos De Forest antes de la Primera Guerra Mundial. De Forest es uno de los padres de la "era electrónica", ya que el Audion ayudó a impulsar el uso generalizado de la electrónica . ^{[ 175 ]}

De Forest fabricó el tubo Audion a partir de un tubo de vacío . También creó el " Oscillion ", un transmisor de onda no amortiguada. Desarrolló el método De Forest de telegrafía inalámbrica y fundó la American De Forest Wireless Telegraph Company. De Forest fue un distinguido ingeniero eléctrico y el principal contribuyente estadounidense al desarrollo de la telegrafía y la telefonía inalámbricas. Los elementos de su dispositivo toman señales eléctricas relativamente débiles y las amplifican. El detector Audion , el amplificador Audion y el transmisor " Oscillion " impulsaron el arte de la radio y la transmisión de voz escrita o audible. En la Primera Guerra Mundial , el sistema De Forest fue un factor clave en la eficiencia del Servicio de Señales de los Estados Unidos y también fue instalado por el gobierno estadounidense en Alaska. ^{[ 175 ]}