Otros artículos de la serie:
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- Historia de los computadores electrónicos
- Historia del transistor
- Historia de Internet
En vimos cómo la primera generación de computadoras digitales fue construida sobre la base de la primera generación de interruptores eléctricos automáticos, los relés electromagnéticos. Pero para cuando estas computadoras fueron creadas, tras bambalinas esperaba su turno otro interruptor digital. El relé era un dispositivo electromagnético (que utilizaba electricidad para controlar un interruptor mecánico), y una nueva clase de interruptores digitales era electrónica, basada en el nuevo conocimiento sobre el electrón que surgió a principios del siglo XX. Esta ciencia señaló que el portador de la fuerza eléctrica no era la corriente, ni la ola, ni el campo, sino una partícula sólida.
El dispositivo que dio origen a la era de la electrónica, basada en esta nueva física, se conoció como "válvula electrónica" [en EE. UU. como vacuum tube o "tubo de vacío"]. En la historia de su creación participan dos personas: el inglés y el estadounidense . De hecho, el origen de la electrónica es más complejo, tejido de múltiples hilos que cruzan Europa y el Atlántico, y se remontan a experimentos tempranos con las pilas de Leyden en el siglo XVIII.
Pero en el marco de nuestra exposición será conveniente abordar (¡un juego de palabras!) esta historia comenzando con Thomas Edison. En la década de 1880, Edison hizo un descubrimiento interesante mientras trabajaba en la iluminación eléctrica, un descubrimiento que prepara el escenario para nuestra historia. A partir de aquí surgió el desarrollo posterior de las válvulas electrónicas, necesario para dos sistemas tecnológicos: una nueva forma de transmisión inalámbrica de mensajes y redes telefónicas en constante expansión.
Prólogo: Edison
A Edison se le suele considerar el inventor de la bombilla eléctrica. Esto le otorga tanto demasiado como muy poco honor. Demasiado, porque no fue solo Edison quien concibió la bombilla luminosa. Además de un gran número de inventores que le precedieron, cuyos inventos no alcanzaron aplicación comercial, se pueden mencionar a Joseph Swan y Charles Stirling de Gran Bretaña y al estadounidense William Sawyer, quienes lanzaron bombillas al mercado al mismo tiempo que Edison. [El honor de la invención también pertenece al inventor ruso . Lodygin fue el primero en darse cuenta de que era posible extraer el aire de un frasco de vidrio con lámpara, y luego propuso hacer el filamento no de carbón o fibras carbonizadas, sino de tungsteno refractario / nota del traductor.]. Todas las lámparas consistían en un frasco de vidrio sellado, dentro del cual se encontraba un filamento resistivo. Al encender la lámpara en el circuito, el calor generado por la resistencia del filamento a la corriente eléctrica hacía que brillara. Se había extraído el aire del frasco para que el filamento no se incendiara. La luz eléctrica ya era conocida en las grandes ciudades en forma de , que se utilizaban para iluminar lugares públicos grandes. Todos estos inventores buscaban una manera de reducir la cantidad de luz, tomando de un arco encendido una partícula brillante, lo suficientemente pequeña como para usarla en casas en lugar de lámparas de gas, y hacer la fuente de luz más segura, limpia y brillante.
Y lo que Edison realmente hizo, más precisamente, lo que su laboratorio industrial creó, no fue solo la creación de una fuente de luz. Construyeron todo un sistema eléctrico para iluminar hogares: generadores, cables para la transmisión de corriente, transformadores, etc. De todo esto, la bombilla fue solo el componente más obvio y visible. La presencia del nombre de Edison en sus empresas que producían electricidad no fue solo una reverencia a un gran inventor, como en el caso de Bell Telephone. Edison se mostró no solo como inventor, sino también como arquitecto de sistemas. Su laboratorio continuó trabajando en la mejora de varios componentes de la iluminación eléctrica incluso después de su temprano éxito.
Ejemplar de las primeras bombillas de Edison
En el transcurso de investigaciones realizadas alrededor de 1883, Edison (o quizás uno de sus empleados) decidió colocar dentro de la bombilla iluminada, junto al filamento, también una placa metálica. Las razones de esta acción no están claras. Puede que haya sido un intento de eliminar el oscurecimiento de la lámpara, ya que el interior del vidrio de la bombilla acumulaba con el tiempo una misteriosa sustancia oscura. Al parecer, el ingeniero esperaba que estas partículas negras fueran atraídas hacia la placa electrificada. Para su sorpresa, descubrió que cuando la placa se conectaba al circuito junto con el extremo positivo del filamento, la cantidad de corriente que fluía a través del filamento era directamente proporcional a la intensidad de la luz del mismo. Al conectar la placa al extremo negativo del filamento, no se observó nada parecido.
Edison decidió que este efecto, posteriormente denominado efecto Edison o , podía utilizarse para medir o incluso controlar la 'fuerza electromotriz', o voltaje, en un sistema eléctrico. Por hábito, solicitó una patente para este 'indicador eléctrico' y luego regresó a tareas más importantes.
Sin cables
Avancemos 20 años hacia el futuro, hasta 1904. En este momento, en Inglaterra, John Ambrose Fleming estaba trabajando para la Marconi Company en la mejora del receptor de ondas de radio.
Es importante entender qué era y qué no era la radio en ese momento, tanto desde la perspectiva de la herramienta como de la práctica. En aquel tiempo, la radio ni siquiera se llamaba 'radio', se le llamaba 'wireless', es decir, inalámbrica. El término 'radio' solo empezó a prevalecer en la década de 1910. Se refería específicamente al telégrafo inalámbrico: un sistema de transmisión de señales en forma de puntos y rayas del remitente al receptor. Su principal uso era la comunicación entre barcos y servicios portuarios, y en este sentido los organismos marítimos de todo el mundo mostraron interés.
Algunos inventores de esa época, en particular, , experimentaron con la idea del teléfono de radio: la transmisión de mensajes de voz a través del aire en forma de una onda continua. Pero la transmisión en su comprensión moderno solo surgió 15 años después: 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 consideraba un problema a resolver, y no una característica que se pudiera aprovechar.
El equipo de radio existente en ese momento estaba bien adaptado para trabajar con el código Morse y mal para todo lo demás. Los transmisores creaban ondas de Hertz, enviando una chispa a través de un corte en el circuito. Por lo tanto, la señal venía acompañada de un crujido estático.
Los receptores reconocían esta señal a través de un coherer: virutas metálicas en un tubo de vidrio, que se aglutinaban bajo la influencia de las ondas de radio en una masa continua, cerrando así el circuito. Luego, había que golpear el vidrio para que las virutas se separaran y el receptor estuviera listo para la siguiente señal; al principio, esto se hacía manualmente, pero pronto aparecieron dispositivos automáticos para ello.
En 1905, empezaron a aparecer , también conocidos como «bigotes de gato». Resultó que simplemente tocando un cable a un cristal específico, como silicio, pirita o , se podía captar una señal de radio del aire. Los receptores resultantes eran baratos, compactos y accesibles para todos. Estimularon el desarrollo del aficionado a la radio, especialmente entre los jóvenes. El repentino aumento en el uso del espectro llevó a problemas debido a que el espectro de radio se compartía entre todos los usuarios. Las conversaciones inocentes de los aficionados podían cruzarse accidentalmente con las negociaciones de la marina mercante, y algunos bromistas incluso lograban dar órdenes falsas y enviar señales de socorro. El estado inevitablemente tuvo que intervenir. Como escribió el mismo Ambrose Fleming, la aparición de detectores de cristal
Esto llevó inmediatamente a un auge de la telegrafía irresponsable debido a las travesuras de innumerables aficionados a la electricidad y estudiantes, lo que requirió la intervención estricta de las autoridades nacionales e internacionales para mantener la situación dentro de límites razonables y seguros.
De las inusuales propiedades eléctricas de estos cristales nacerá, en su momento, una tercera generación de interruptores digitales, siguiendo a los relés y las lámparas: interruptores que dominarán nuestro mundo. Pero todo a su debido tiempo. Hemos descrito la escena, ahora volvamos nuestra atención al actor que acaba de aparecer bajo los focos: Ambrose Fleming, Inglaterra, 1904.
Válvula
En 1904, Fleming era profesor de ingeniería eléctrica en el University College de Londres y consultor de la Marconi Company. Inicialmente, la empresa lo contrató para obtener una evaluación experta sobre la construcción de una planta de energía, pero luego se dedicó a la tarea de mejorar el receptor.
Fleming en 1890
Sabía que el coherer era un receptor deficiente en términos de sensibilidad, y el detector magnético desarrollado en Marconi no era especialmente mejor. Para encontrar un reemplazo, Fleming decidió primero construir un circuito sensible para detectar las ondas de Hertz. Tal dispositivo, aunque no se convertiría en un detector por sí mismo, sería útil en futuras investigaciones.
Para ello, necesitaba idear una manera de medir continuamente la intensidad de la corriente generada por las ondas entrantes, en vez de usar un coherer discreto (que solo mostraba estados de encendido, donde las virutas se pegaban, o apagado). Pero los dispositivos conocidos para medir la intensidad de la corriente, los galvanómetros, requerían una corriente continua, es decir, unidireccional. La corriente alterna, excitada por las ondas de radio, cambiaba de dirección tan rápidamente que no se podía obtener ninguna medida.
Fleming recordó que tenía en su armario algunas cosas interesantes: lámparas indicadoras de Edison. En la década de 1880, fue consultor para la Compañía de Iluminación Eléctrica de Edison en Londres y trabajó en el problema del ennegrecimiento de las lámparas. En ese momento, recibió varias copias del indicador, posiblemente de William Price, el ingeniero eléctrico principal de la Oficina de Correos británica, quien acababa de regresar de una exposición eléctrica en Filadelfia. En ese entonces, el control del telégrafo y el teléfono por parte de las oficinas de correos fuera de EE. UU. era algo habitual, por lo que eran centros de experiencia eléctrica.
Más tarde, en la década de 1890, Fleming también estudió el efecto de Edison utilizando las lámparas que había recibido de Price. Mostró que el efecto consistía en que la corriente fluía en una sola dirección: el potencial eléctrico negativo podía fluir de un filamento caliente a un electrodo frío, pero no al revés. Sin embargo, solo en 1904, cuando se enfrentó al desafío de detectar ondas de radio, comprendió que este hecho podría utilizarse en la práctica. El indicador de Edison permitiría que solo los impulsos de corriente alterna dirigidos en una dirección superaran la brecha entre el filamento y la placa, lo que daría un flujo constante y unidireccional.
Fleming tomó una lámpara, la conectó en serie con un galvanómetro y encendió el transmisor de chispa. Voilà: el espejo giró y el rayo de luz se desplazó en la escala. Funcionó. Podía medir con precisión la señal de radio entrante.
Prototipos de la válvula de Fleming. El ánodo está en el medio del bucle del filamento (cátodo caliente).
Fleming llamó a su invención "válvula" porque permitía que la electricidad fluyera solo en una dirección. Hablando en términos eléctricos más generales, era un rectificador: una forma de convertir corriente alterna en continua. Luego se le llamó diodo, ya que contenía dos electrodos: un cátodo caliente (filamento), que emitía electricidad, y un ánodo frío (placa), que la recibía. Fleming introdujo varias mejoras en el diseño, pero en esencia el dispositivo no era diferente de la lámpara indicadora fabricada por Edison. Su transición hacia una nueva calidad ocurrió como resultado de un cambio en la forma de pensar; este fenómeno ya lo habíamos visto en muchas ocasiones. El cambio se produjo en el mundo de las ideas en la mente de Fleming y no en el mundo de las cosas fuera de ella.
El propio válvula de Fleming era útil. Era el mejor dispositivo de campo para medir señales de radio y un buen detector por sí mismo. Pero no sorprendió al mundo. El crecimiento explosivo de la electrónica solo comenzó después de que Lee de Forest añadiera un tercer electrodo y conviertiera la válvula en un relé.
Escuchar
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 y pastor , y creía firmemente que como predicador debía difundir la luz divina del conocimiento y la justicia. Respondiendo a la llamada del deber, aceptó la invitación para convertirse en presidente del Colegio Talladega en Alabama. El colegio fue fundado después de la Guerra Civil por la American Missionary Association, con sede en Nueva York. Estaba destinado a educar y guiar a los afroamericanos locales. Allí, Lee se sintió entre la espada y la pared: los negros locales lo humillaban por su ingenuidad y cobardía, mientras que los blancos locales lo hacían por ser .
Y aun así, el joven de Forest desarrolló una sólida confianza en sí mismo. Descubrió su inclinación por la mecánica y las invenciones: su modelo a escala de una locomotora se convirtió en una maravilla local. Ya en su adolescencia, al estudiar en Talladega, decidió dedicar su vida a las invenciones. Luego, siendo un joven en la ciudad de New Haven, el hijo del pastor se despojó de sus últimas convicciones religiosas. Estas se desvanecieron gradualmente por su familiaridad con el darwinismo, y luego fueron barridas por completo tras la prematura muerte de su padre. Pero el sentimiento de que tenía un propósito no abandonó a de Forest: se consideraba un genio y aspiraba a convertirse en el segundo Nikola Tesla, un mago rico, famoso y enigmático de la era eléctrica. Sus compañeros de clase en la Universidad de Yale lo consideraban un presumido vacuo. Quizás se le pueda considerar la persona menos popular de todos los que hemos encontrado en nuestra historia.
de Forest, c.1900
Después de completar su educación en la Universidad de Yale en 1899, de Forest eligió dominar el emergente arte de la transmisión de señales inalámbricas como su camino hacia la riqueza y la fama. En las décadas siguientes, abordó este camino con gran determinación y confianza, sin vacilar en absoluto. Todo comenzó con la colaboración entre de Forest y su socio Ed Smite en Chicago. Smite mantuvo su empresa a flote mediante pagos regulares, y juntos desarrollaron su propio detector de ondas de radio, compuesto por dos placas metálicas unidas con un adhesivo que de Forest llamaba "pasta" [goo]. Pero de Forest no podía esperar mucho tiempo para recibir recompensas por su genialidad. Se deshizo de Smite y se asoció con un financier extraño de Nueva York llamado Abraham White [irónicamente cambiando su nombre de nacimiento, Schwarz, para ocultar sus oscuros tratos. White/Blanco (inglés), Schwarz/Negro (alemán) / nota del traductor.], estableciendo la empresa De Forest Wireless Telegraph Company.
La actividad de la empresa era secundaria para nuestros dos héroes. White se aprovecha de la ignorancia de la gente para llenarse los bolsillos. Engañaba a los inversionistas, que luchaban por mantenerse al día con el esperado auge de la radio, en millones. Y de Forest, gracias a la abundante afluencia de fondos de esos "tontos", se enfocó en demostrar su genialidad a través del desarrollo de un nuevo sistema estadounidense de transmisión inalámbrica de información (en contraste con el europeo, desarrollado por Marconi y otros).
Desafortunadamente para el sistema estadounidense, el detector de de Forest no funcionaba especialmente bien. Por un tiempo, resolvió este problema al tomar prestado el diseño patentado de Reginald Fessenden para un detector llamado "barret" líquido: dos hilos de platino sumergidos en un baño de ácido sulfúrico. Fessenden presentó una demanda por infracción de patente, y evidentemente ganaría esta batalla legal. De Forest no podía estar tranquilo hasta que ideara un nuevo detector que solo le perteneciera a él. En el otoño de 1906, anunció la creación de tal detector. En dos reuniones diferentes de la Sociedad Americana de Ingenieros Eléctricos, de Forest describió su nuevo detector inalámbrico, al que llamó "Audion". Pero su verdadero origen es cuestionable.
Durante un tiempo, los intentos de De Forrest de construir un nuevo detector giraron en torno al paso de la corriente a través de una llama. , que, en su opinión, podría haber sido un conductor asimétrico. La idea, al parecer, no tuvo éxito. En algún momento de 1905, se enteró de la válvula de Fleming. De Forrest se convenció de que esta válvula y su dispositivo basado en el mechero no eran fundamentalmente diferentes: si se reemplazaba el filamento caliente por una llama y se cubría con un frasco de vidrio para limitar el gas, se obtendría la misma válvula. Desarrolló una serie de patentes que repetían la historia de las invenciones anteriores a la válvula de Fleming utilizando detectores basados en llama de gas. Evidentemente, quería reclamar ser el primero en la invención, eludiendo la patente de Fleming, ya que los trabajos con los mecheros Bunsen precedían la labor de Fleming (habían comenzado en 1900).
Es imposible decir si esto fue autoengaño o fraude, pero como resultado se generó la patente de De Forrest de agosto de 1906 para "un recipiente de vidrio despojado que contiene dos electrodos separados, entre los cuales existe un medio gaseoso que se convierte en conductor al ser suficientemente calentado y forma un elemento sensible". El equipo y el funcionamiento del dispositivo pertenecen a Fleming, mientras que la explicación de su funcionamiento a De Forrest. De Forrest perdió la disputa de patentes, aunque eso tomó diez años.
El lector impaciente podría empezar a preguntarse por qué dedicamos tanto tiempo a este hombre, cuyo autoproclamado genio consistía en presentar ideas ajenas como propias. La razón radica en las transformaciones que experimentó el Audion en los últimos meses de 1906.
Para ese momento, De Forrest no tenía trabajo. White y sus socios evitaron la responsabilidad con respecto a la demanda de Fessenden, creando una nueva compañía, United Wireless, y prestándole los activos de American De Forest por la suma de $1. De Forrest fue despedido con $1000 de indemnización y algunas patentes inútiles en mano, incluida la patente del Audion. Acostumbrado a un estilo de vida derrochador, enfrentó serias dificultades financieras y trató desesperadamente de convertir el Audion en un gran éxito.
Para entender lo que sucedió después, es importante saber que de Forest creía haber inventado el relé, en contraste con el rectificador de Fleming. Creó su Audión conectando una batería a una placa fría del vástago, y pensaba 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: no eran dos circuitos, la batería simplemente desplazaba la señal de la antena, no la amplificaba.
Pero este error resultó ser crítico, ya que llevó a de Forest a experimentar con un tercer electrodo en el tubo, que debía separar aún más los dos circuitos de este "relé". Al principio, añadió un segundo electrodo frío junto al primero, pero luego, quizás influenciado por los mecanismos de control que usaban los físicos para redirigir los haces en dispositivos de haz de electrones, movió el electrodo a un lugar entre el hilo y la placa primaria. Decidió que tal posición podría interrumpir el flujo de electricidad, y cambió la forma del tercer electrodo de placa a un cable ondulado, parecido a un rasper, y lo llamó "malla".
Triodo Audión de 1908. El hilo (roto) a la izquierda es el cátodo, el cable ondulado es la malla, y la placa metálica redondeada es el ánodo. Todavía tiene roscado como una bombilla común.
Y esto ya era realmente un relé. Una corriente débil (como la que se obtienen de una antena de radio), aplicada a la malla, podía controlar una corriente mucho más fuerte entre el hilo y la placa, repeliendo las partículas cargadas que intentaban cruzar entre ellas. Este detector funcionaba mucho mejor que el vástago, ya que no solo rectificaba, sino que también amplificaba la señal de radio. Y, al igual que el vástago (y a diferencia del coherente), podía emitir una señal constante, lo que permitía crear no solo un radiotelégrafo, sino también un radioteléfono (y más tarde, la transmisión de voz y música).
En la práctica, no funcionaba especialmente bien. Los audiones de de Forest eran exigentes, se quemaban rápidamente, había falta de constancia en su producción, y como amplificadores eran ineficaces. Para que un Audión funcionara correctamente, era necesario ajustar los parámetros eléctricos del circuito específicamente para él.
Sin embargo, de Forest creía en su invención. Para promocionarla, organizó una nueva empresa, De Forest Radio Telephone Company, pero las ventas resultaron ser mínimas. El mayor éxito fue la venta de equipos a la flota para telefonía internas durante la travesía alrededor del mundo.. Sin embargo, el comandante de la flota, sin tiempo para hacer funcionar los transmisores y receptores de de Forest y enseñar a la tripulación su uso, ordenó empaquetarlos y dejarlos en el almacén. Además, la nueva empresa de de Forest, dirigida por un seguidor de Abraham White, no era más honorable que la anterior. Junto a sus fracasos, pronto se vio involucrado en acusaciones de fraude.
En cinco años, Audion no logró nada. Una vez más, el teléfono jugará un papel clave en el desarrollo de un relé digital, esta vez salvando una prometedora pero no comprobada tecnología que estaba al borde del olvido.
Y una vez más, el teléfono
La red de telecomunicaciones de larga distancia era el sistema nervioso central de AT&T. Conectaba numerosas empresas locales y proporcionaba una ventaja competitiva clave al expirar las patentes de Bell. Al unirse a la red de AT&T, un nuevo cliente podría, teóricamente, comunicarse con todos los demás suscriptores que se encontraran a miles de kilómetros de él, aunque en realidad, las llamadas de larga distancia se realizaban rara vez. Además, la red era la base material para la abrumadora ideología de la compañía 'Una política, un sistema, un servicio universal'.
Pero con el comienzo de la segunda década del siglo XX, esta red alcanzó su máximo físico. Cuanto más se extendían los cables telefónicos, más débil y ruidosa se volvía la señal que los atravesaba, y al final, la voz se volvía prácticamente indistinguible. Debido a esto, en EE. UU. había en realidad dos redes de AT&T, separadas por la cordillera continental.
Para la red oriental, el ancla era Nueva York, mientras que los repetidores mecánicos y – la conexión que determinaba cuán lejos podía llegar la voz humana. Pero estas tecnologías no eran omnipotentes. Las bobinas modificaban las propiedades eléctricas del circuito telefónico, reduciendo la atenuación de las frecuencias de voz, pero solo podían disminuirla y no eliminarla. Los repetidores mecánicos (simplemente un altavoz telefónico conectado a un micrófono amplificador) añadían ruido con cada repetición. La línea de 1911 desde Nueva York a Denver llevó esta conexión a su máxima longitud. La idea de extender una red a lo largo del continente ni siquiera se consideraba. Sin embargo, en 1909, John Carty, el ingeniero jefe de AT&T, prometió públicamente hacer precisamente eso. Prometió hacerlo en cinco años – para el inicio en San Francisco en 1915.
El primero que logró hacer posible tal empresa con la ayuda de un nuevo amplificador telefónico no fue un estadounidense, sino un heredero de una rica familia vienesa, interesado en la ciencia. Siendo joven, con los fondos de sus padres compró una empresa de fabricación de teléfonos y se propuso crear un amplificador para conversaciones telefónicas. Para 1906, había desarrollado un relé basado en tubos de rayos catódicos, utilizados en experimentos físicos (que más tarde se convirtieron en la base de la tecnología predominante de pantallas de video en el siglo XX). Una señal de entrada débil controlaba un electroimán que doblaba el haz, modulando una corriente más fuerte en el circuito principal.
Para 1910, Von Lieben y sus colegas, Eugene Rayz y Sigmund Strauss, se enteraron de la Audion de de Forest y reemplazaron el imán en el tubo con una malla que controlaba los rayos catódicos; este diseño fue el más eficiente y superó todos los desarrollos realizados hasta ese momento en los EE.UU. La red telefónica alemana pronto adoptó el amplificador de Von Lieben. En 1914, gracias a él, se pudo realizar una nerviosa llamada telefónica del comandante del ejército de Prusia Oriental al cuartel general alemán, ubicado a 1000 kilómetros de distancia, en Coblenza. Esto llevó al jefe de estado mayor a enviar a los generales Hindenburg y Ludendorff hacia el este, a la eterna gloria y con graves consecuencias. Amplificadores similares más tarde conectaron el cuartel general alemán con los ejércitos de campaña en el sur y el este, hasta Macedonia y Rumanía.
Copia del relé de rayos catódicos avanzado von Liben. El cátodo está en la parte inferior, el ánodo es la bobina en la parte superior, y la rejilla es una lámina metálica redonda en el medio.
Sin embargo, las barreras lingüísticas y geográficas, así como la guerra, hicieron que este diseño no llegara a EE. UU., y pronto otros eventos lo superaron.
En ese momento, de Forest dejó la en declive Radio Telephone Company en 1911 y se escapó a California. Allí se unió a la Federal Telegraph Company en Palo Alto, fundada por un graduado de Stanford . Nominalmente, de Forest debía trabajar en un amplificador que aumentara el volumen de salida del receptor de radio federal. En realidad, él, Herbert Van Etten (un ingeniero telefónico experimentado) y Charles Logwood (un desarrollador de receptores) se dedicaron a crear un amplificador de teléfono, con la esperanza de ganar un premio de AT&T, que supuestamente era de 1 millón de dólares.
Para ello, de Forest sacó un Audión del desván, y para 1912 ya tenía con sus colegas un dispositivo listo para su demostración en la compañía telefónica. Consistía en varios Audiones conectados en serie que creaban una amplificación en varias etapas, además de algunos componentes auxiliares. El dispositivo, en principio, funcionaba: podía amplificar la señal lo suficiente como para que escucharan caer un pañuelo o el tic-tac de un reloj de bolsillo. Pero solo con corrientes y voltajes demasiado bajos para ser útiles en telefonía. Cuando la corriente aumentaba, los Audiones comenzaban a emitir una luz azul, y la señal se convertía en ruido. Pero los ingenieros telefónicos estaban lo suficientemente interesados como para dar el dispositivo a sus ingenieros y ver qué podían hacer con él. Resultó que uno de ellos, un joven físico llamado Harold Arnold, sabía exactamente cómo arreglar el amplificador de Federal Telegraph.
Ha llegado el momento de discutir cómo funcionaron la válvula y el Audión. La comprensión clave necesaria para explicar su funcionamiento surgió en el 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 con masa, que más tarde se conocería como electrón, transporta corriente del cátodo al ánodo. En los años siguientes, Owen Richardson, colega de Thomson, desarrolló esta suposición en una teoría matemática de la emisión termoeléctrica.
Ambrose Fleming, un ingeniero que trabajaba a un corto trayecto en tren desde Cambridge, estaba familiarizado con estos trabajos. Le quedó claro que su válvula operaba gracias a la emisión termoeléctrica de electrones desde un filamento caliente que cruzaba el vacío hasta un ánodo frío. Pero el vacío en la lámpara indicadora no era profundo: para una lámpara normal no era necesario. Era suficiente evacuar el oxígeno para que el filamento no se encendiera. Fleming entendió que, para un mejor funcionamiento de la válvula, debía ser despojada de gas lo más completamente posible, para que el gas restante no interfiriera con el flujo de electrones.
De Forest no comprendió esto. Dado que llegó a la válvula y al Audión a través de experimentos con la antorcha de Bunsen, su creencia era opuesta: que el gas ionizado caliente era el fluido de trabajo del dispositivo, y que su completa eliminación conduciría a su inoperatividad. Es precisamente por eso que el Audión operaba de manera tan inestable e insatisfactoria como receptor de radio, y por eso emitía luz azul.
Arnold en AT&T se encontró en una situación ideal para corregir el error de De Forest. Era un físico que había estudiado con Robert Millikan en la Universidad de Chicago, y fue contratado específicamente para aplicar sus conocimientos en la nueva física electrónica a la tarea de construir una red telefónica de costa a costa. Sabía que la lámpara de Audión funcionaría mejor en un vacío casi perfecto, sabía que las bombas más recientes podían lograr tal vacío, y sabía que un nuevo tipo de filamento recubierto de óxido, junto con un ánodo y malla ampliados, también podría aumentar el flujo de electrones. En resumen, convirtió el Audión en una lámpara electrónica, el prodigio de la era electrónica.
AT&T tuvo un potente amplificador necesario para la construcción de la línea transcontinental, pero no contaba con los derechos para su uso. Los representantes de la compañía se mostraron escépticos durante las negociaciones con de Forest, pero iniciaron una conversación aparte a través de un abogado externo que logró adquirir los derechos para usar Audion como amplificador telefónico por $50,000 (alrededor de $1.25 millones en dólares de 2017). La línea Nueva York - San Francisco se inauguró justo a tiempo, más como un triunfo de la virtuosidad técnica y la publicidad corporativa que como un medio de comunicación. El costo de las llamadas era tan elevado que casi nadie podía utilizarlo.
Era electrónica
La auténtica válvula electrónica se convirtió en la raíz de un árbol completamente nuevo de componentes electrónicos. Al igual que los relés, la válvula electrónica seguía ampliando sus posibilidades de aplicación a medida que los ingenieros encontraban nuevas formas de ajustar su diseño para resolver tareas específicas. El crecimiento de la tribu de los "-odos" no terminó con los diodos y triodos. Continuó con , que añadió una rejilla adicional, soportando la amplificación con el crecimiento de elementos en el circuito. Luego llegaron los , , e incluso . Aparecieron los tiratrón llenos de vapor de mercurio, que brillaban con una sinistra luz azul. Válvulas miniaturizadas del tamaño de un dedo meñique o incluso de una bellota. Válvulas con cátodo de calentamiento indirecto, donde el zumbido de la fuente de corriente alterna no interfería con la señal. El libro "Saga de la Válvula de Vacío" [Saga of the Vacuum Tube], que describe el crecimiento de la industria de válvulas hasta 1930, enumera más de 1000 modelos diferentes según su índice, aunque muchos de ellos eran copias ilegales de marcas poco confiables: Altron, Perfectron, Supertron, Voltron, etc.
Más importante que la variedad de formas fue la variedad de aplicaciones de la válvula electrónica. Los circuitos regenerativos convertían el triodo en un transmisor capaz de generar ondas sinusoidales suaves y constantes, sin chispas ruidosas, que podían transmitir sonido de manera perfecta. Con un coherente y chispas, en 1901 Marconi apenas podía transmitir un pequeño fragmento del código Morse a través de una angosta parte del Atlántico. En 1915, con la ayuda de una válvula electrónica como transmisor y receptor, AT&T pudo transmitir la voz humana desde Arlington, Virginia, hasta Honolulu, una distancia dos veces mayor. Para la década de 1920, combinaron la telefonía de larga distancia con la alta calidad de la transmisión sonora y crearon las primeras redes de radio. Así, pronto toda la nación podía escuchar por radio la misma voz, ya fuera Roosevelt o Hitler.
Además, la capacidad de crear transmisores ajustados a una frecuencia precisa y estable permitió a los ingenieros de telecomunicaciones realizar un antiguo sueño del multiplexado de frecuencias, que había atraído a Alexander Bell, Edison y otros hace cuarenta años. Para 1923, AT&T tenía una línea de voz de diez canales de Nueva York a Pittsburgh. La capacidad de transmitir múltiples voces a través de un solo cable de cobre reducía radicalmente el costo de las llamadas largas, que debido a su precio solo eran accesibles para los más ricos y las empresas. Al ver lo que eran capaces de hacer las válvulas electrónicas, AT&T envió a sus abogados a comprar derechos adicionales de De Forest, asegurando así los derechos para el uso del Audion en todas las áreas de aplicación disponibles. En total, le pagaron $390,000, lo que hoy equivale a aproximadamente $7.5 millones.
¿Por qué, a pesar de su versatilidad, las lámparas electrónicas no dominaron en la primera generación de computadoras como lo hicieron en la radio y otro equipo de telecomunicaciones? Es evidente que un triodo podría ser un interruptor digital al igual que un relé. Tan obvio que de Forest incluso creía que había creado un relé antes de que realmente lo hiciera. Y el triodo era mucho más sensible que un relé electromecánico tradicional, ya que no necesitaba desplazar físicamente el ancla. A un relé típico le tomaba varios milisegundos cambiar, mientras que el cambio de flujo del cátodo al ánodo debido a la variación del potencial eléctrico en la rejilla era casi instantáneo.
Pero las lámparas tenían una clara desventaja frente a los relés: su tendencia, al igual que sus predecesoras, las bombillas para iluminación, a fundirse. La vida útil del Audión original de de Forest era tan corta—alrededor de 100 horas—que contenía un filamento de repuesto que debía conectarse después de que se quemara el primero. Esto era muy malo, pero incluso después de eso, no se podía esperar de las lámparas de mejor calidad una durabilidad mayor a unos pocos miles de horas. Para computadoras con miles de lámparas y que realizaban cálculos que duraban horas, esto representaba un problema serio.
Por otro lado, los relés, según George Stibitz, eran "increíblemente fiables". Tanto que él afirmaba que
si un conjunto de relés en forma de U hubiera comenzado a operar en el año 1 d.C. y hubiera conmutado un contacto una vez por segundo, todavía estaría funcionando hoy. La primera falla de contacto no podría esperarse antes de mil años, en algún momento del año 3000.
Además, no había experiencia en la utilización de grandes circuitos electrónicos comparables a los circuitos electromecánicos de los ingenieros telefónicos. Los receptores de radio y otros equipos podían contener de 5 a 10 lámparas, pero no cientos de miles. Nadie sabía si sería posible hacer funcionar una computadora con 5000 lámparas. Al elegir relés en lugar de lámparas, los desarrolladores de computadoras hicieron una elección segura y conservadora.
En la siguiente parte veremos cómo y por qué se superaron estas dudas.
Fuente: habr.com
