Articolo pubblicato nella rivista n.1/2024 di Civiltà del Lavoro
Sono profondamente grato alla Federazione Nazionale dei Cavalieri del Lavoro per avermi dato l’onore di parlare degli ultimi progressi delle Radiocomunica-zioni e al Governatore di Roma per aver concesso l’ampio uditorio dell’Augusteo.
Ventitré anni or sono, e precisamente il 7 maggio 1903, ebbi l’alto onore di esporre l’opera svolta per stabilire il primo collegamento radiotelegrafico dell’Europa con l’America: oggi ho nuovamente la grande fortuna e, come Cittadino Romano, posso dire l’orgoglio, di esporre come sia stato assicurato il collegamento di lontani paesi senza limitazione di distanza con un sistema che, secondo i pratici risultati ottenuti, appare rivoluzionario nel campo delle Radiocomunicazioni a grande distanza, ma un rivoluzionario benefico, coordinatore delle trasmissioni delle onde elettriche attorno al globo.
Ho scelto nel titolo del mio discorso, la parola a Radiocomunicazioni anziché Radiotelegrafia o Telegrafia senza fili, poiché al giorno d’oggi l’impiego delle onde elettriche irradiate attraverso lo spazio non è affatto limitato a soli scopi telegrafici.
Le radiazioni elettriche, come le correnti Voltiane, furono, all’inizio delle loro pratiche applicazioni, utilizzate esclusivamente per la telegrafia a distanza, ma in seguito ascoperte più recenti e con l’allargarsi delle nostre cognizioni, le onde elettriche vennero sempre più impiegate non solo per la Radiotelegrafia propriamente detta ma anche per la Telefonia senza fili, per le trasmissioni telefoniche circolari, dette “Broadcasting”, per gli indicatori di direzione sul mare e nell’aria e, più recentemente, anche per la trasmissione delle immagini e dei fac-simili e per la visione a distanza.
Spero che non sarò considerato visionario se esprimo la fiducia, che in un futuro non troppo lontano le onde elettriche potranno essere anche impiegate per le trasmissioni dell’energia elettrica a distanza attraverso lo spazio, non appena saremo riusciti a perfezionare dispositivi capaci di proiettarla in fasci paralleli in modo da renderne minimo ogni disperdimento ed ogni diffusione.
LE POTENZIALITÀ DELLE ONDE ELETTRICHE
Lo studio delle Radiotrasmissioni è affascinante sotto moltissimi aspetti, ma anche forse perché le onde elettriche rappresentano la sola forza che possa essere generata e controllata dalla umana volontà e che possa essere trasmessa e ricevuta attraverso le più grandi distanze senza l’ausilio di alcun collegamento artificiale.
Nessuna luce artificiale per quanto mai intensa, nessun tuono di cannone, né più grande sirena o fischio di officina o di piroscafo e neppure lo scoppio del più vasto deposito di esplosivi in Italia, potrebbero essere veduti o sentiti in America o in Australia, mentre invece onde elettriche prodotte da una potenza assai piccola – non maggiore di quella di una comune lampadina elettrica – sono state in alcuni casi rilevate e ricevute da appositi ricevitori agli antipodi.
Fin da quando ero giovinetto, la scoperta sperimentale delle onde elettriche fatta da Hertz a conferma delle ipotesi matematiche del Maxwell sulla teoria elettromagnetica della luce, ed il brillante proseguimento di tali ricerche dovuto al nostro fisico bolognese Augusto Righi, avevano affascinato la mia mente ed io ebbi ben presto l’idea, direi quasi l’intuizione, che queste onde avrebbero potuto fornire alla umanità un nuovo e possente mezzo di comunicazione, non solo attraverso i continenti ed i mari, ma anche sulle navi, con immensa diminuzione dei pericoli della navigazione e con l’abolizione dell’isolamento di chi attraversa gli Oceani.
I felici risultati che ottenni a notevoli distanze furono, a mio parere, dovuti in gran parte alla scoperta da me fatta nel 1895 dell’effetto delle così dette “antenne” o aerei elevati. Ma il più grande impulso venne dato alla Radiotelegrafia quando, nel 1911, potei effettuare le prime trasmissioni transatlantiche dall’Inghilterra all’America, quando scoprii che la curvatura della terra non era d’impedimento alla propagazione delle onde elettriche attraverso le grandi distanze.
Da quei giorni la Radiotelegrafia ha fatto un cammino immenso. Oggi i risultati pratici e le possibilità del le Radiocomunicazioni sono divenuti così vasti e la teoria ne è diventata così complessa, che sarà facile comprendere come, nel breve tempo oggi a mia disposizione, io non possa che solo sommariamente accennare a una piccola parte di quello che riguarda i risultati e le possibilità dei nuovi metodi, basati su queste applicazioni pratiche dell’elettrotecnica. Credo però che siamo ancor lungi da una comprensione anche approssimativamente esatta del come queste onde riescano ad attraversare distanze enormi, sì da fare perfino il giro completo del globo. Non intendo qui di esporre ipotesi teoriche: accennerò solo alla spiegazione più genericamente accettata e cioè: che per la ionizzazione degli alti strati atmosferici, che in tal modo vengono quasi a costituire una superficie conduttiva curva e concentrica alla superficie della terra, le onde elettriche sono riflesse, o deflesse, in modo da seguire la curvatura terrestre invece di irradiarsi o disperdersi nello spazio infinito. Noi non siamo ancora in grado di poter asserire che la tecnica delle Radiotrasmissioni attraverso lo spazio sia basata su teorie esatte e ben conosciute. Sono persuaso che cinque anni or sono gli scienziati credevano di sapere molto di più in questo campo di quanto essi riconoscono di saperne al giorno d’oggi. Da tempo sono state proposte ed accettate formule e leggi indicanti quali sarebbero le più vantaggiose lunghezze d’onda e potenze necessarie per comunicare attraverso determinate distanze, ma, disgraziatamente, fu presto rilevato che la logica applicazione di tali formule e di tali leggi ci portava alla necessità di impiegare per le grandi distanze dei sistemi di antenna così imponenti e delle quantità di energia elettrica così rilevanti, da rendere l’insieme talmente dispendioso per l’impianto e per l’esercizio da lasciare un ben tenue e dubbio tornaconto nella concorrenza della Radiotelegrafia coi moderni cavi e con le linee telegrafiche terrestri. Queste elevate spese d’impianto e di esercizio rendevano difficile, se non addirittura impossibile, la riduzione delle tariffe telegrafiche, riduzione che ha costi tuito sempre uno dei principali scopi prefissimi fin da quando, per la prima volta, potei ottenere le comunicazioni radiotelegrafiche fra l’Europa e l’America. Sono però convinto che tanto la teoria quanto la pratica delle radiocomunicazioni attraverso le grandi distanze stiano subendo un cambiamento radicale e benefico, o piuttosto, come ho già detto, una rivoluzione.
Il capovolgersi di tante teorie care a molti studiosi, ma alle quali io non ho mai completamente creduto, ha avuto l’effetto di aumentare enormemente la praticità e l’utilità della radiotelegrafia, aprendo nuovi campi di ricerca e schiudendo un nuovo orizzonte a questo più moderno mezzo di comunicazione.( … )
Per poter dare un’idea per quanto possibile chiara dell’opera svolta e dei risultati successivamente ottenuti in questi ultimi dieci anni per raggiungere lo scopo prefissomi fin dal 1916, io dividerò questa mia relazione in tre parti. La prima parte si riferisce alle esperienze preliminari condotte a piccole e medie distanze, per accertarmi della efficienza di speciali riflettori destinati a concentrare in fascio la trasmissione delle onde elettriche.
La seconda parte si riferisce alle esperienze condotte con onde corte a sistema circolare senza riflettore, per determinare le lunghezze d’onde più opportune (scelte nella gamma delle onde corte al disotto dei 100 metri) per trasmissioni, sia di giorno che di notte, fra i più lontani paesi del globo e nelle diverse ore della giornata.
La terza parte si riferisce al mio sistema a fascio che, basato sui dati ricavati dalle precedenti esperienze, ha soddisfatto severissime condizioni di collaudo ed è stato già adottato dal Governo inglese per un regolare servizio commerciale di Stato fra l’Inghilterra e il Nord America. Devo premettere che non avrei potuto eseguire le esperienze ed ottenere i risultati che vado ad esporre se non avessi disposto liberamente per vari anni di una stazione mobile atta a portarsi in qualunque parte del globo, di una organizzazione mondiale atta a darmi una efficiente pronta assistenza nei più lontani Paesi, ed infine della più completa fede nei miei progetti da parte di chi non ha misurato il grande rischio economico da affrontare per essi. Come stazione mobile ho fortunatamente potuto disporre del mio yacht “Elettra”, che rappresenta una specie di laboratorio ambulante sotto bandiera italiana. Per l’assistenza tecnica in ogni parte del globo ho potuto disporre di speciali stazioni riceventi stabilite nel Canada, negli Stati Uniti, nel Brasile, nell’Argentina, nel Sud Africa ed in Australia. Ed ora vengo alla prima parte delle mie esperienze.
I PRIMI ESPERIMENTI A PICCOLA E MEDIA DISTANZA
A Carnarvon, nel Galles, nel 1917 venne raggiunta con una lunghezza d’onda di tre metri una distanza di 33 chilometri usando solamente un riflettore al trasmettitore. Il mio assistente, l’ingegner Franklin, consultandosi con me, eseguì allora una serie completa di esperimenti, e nel giugno 1920 ottenne una forte e chiara segnalazione radiotelefonica a Kingston in Manda ad una distanza di 120 chilometri dalla stazione trasmittente. Nel 1921 fu ottenuta una portata di 158 chilometri. Indicando tali distanze intendo indicare le distanze intercedenti fra le stazioni fisse sperimentali allora a mia disposizione, e non le massime distanze raggiungibili. Nelle esperienze condotte nel 1921, l’aumentata efficienza ottenuta con l’uso dei riflettori fu confermata e chiaramente dimostrata da una serie di misure che mostrarono che la intensità dell’energia ricevuta quando si usavano i riflettori tanto nella stazione trasmittente quanto in quella ricevente era duecento volte superiore a quella che poteva essere ricevuta senza riflettori. Nell’aprile, maggio e giugno 1923 condussi una serie sistematica di esperienze a distanze sempre crescenti dall’Inghilterra sino alle Isole del Capo Verde sulla costa occidentale dell’Africa.
Tali esperienze furono condotte fra la piccola stazione sperimentale a fascio installata a Poldhu nella Cornovaglia ed una stazione ricevente installata a bordo dello yacht “Elettra”, ampiamente descritte nella mia conferenza del 10 luglio 1924 al Campidoglio. La lunghezza d’onda impiegata era di 92 metri. La stazione di Poldhu usava una potenza sull’aereo di soli 12 Kw. I segnali di Poldhu poterono essere ricevuti molto chiaramente durante il giorno fino alla distanza di 2315 chilometri, e durante la notte sino a 4130 chilometri, cioè sino alle Isole del Capo Verde, da dove fui obbligato a ritornare in Europa, per quanto la forza dei segnali non lasciasse alcun dubbio sulla loro molto maggiore portata.
Con tali esperienze furono definitivamente e praticamente smentite alcune previsioni fatte da tecnici valenti sulla condotta delle onde corte. Con esse fu inoltre constatato che finanche ai tropici i disturbi atmosferici potevano essere quasi eliminati con le onde corte a fascio, ciò che non sarebbe stato possibile con le onde lunghe. Così pure, fu rilevato che le attenuazioni dei segnali, attribuite al cosidetto fenomeno “fading”, erano assai ridotte mediante l’uso di un simile sistema.
GLI ESPERIMENTI CON ONDE CORTE
Ora passo alla seconda parte delle mie esperienze, a quella cioè destinata a rivelare le onde corte più opportune per le trasmissioni a grandi distanze anche sotto l’influenza della luce solare. Nel febbraio e nel marzo del 1924 ripresi le mie esperienze a bordo del transatlantico Cedrìc allo scopo di determinare la portata delle onde corte senza l’uso dei riflettori e dei sistemi direzionali. Rilevai che, mentre la portata di un’onda di 92 metri sotto la luce solare era di circa soli 2600 chilometri nel Nord Atlantico, tale portata si estendeva durante le ore di oscurità o di semi oscurità dall’Inghilterra agli Stati Uniti, all’Argentina ed all’Australia. Durante tali esperienze fu fatta anche una prova di radiotelefonia con Sydney in Australia. Quella fu la prima volta, nella storia, che la parola umana sia stata trasmessa direttamente dalla Europa all’Australia ed udita in modo perfettamente intelligibile presso gli antipodi, ad una distanza, cioè, di quasi 20.000 chilometri. Nell’agosto e nel settembre del 1924 feci delle nuove esperienze fra Poldhu e I’ “Elettra”, sempre allo scopo di determinare le lunghezze d’onda più adatte per sorpassare la grande difficoltà opposta dalla luce solare, poiché il dover limitare la trasmissione a grandi distanze alle ore di oscurità avrebbe costituito un vero e serio ostacolo all’adozione generale del nuovo sistema. Feci allora nuove prove con quattro lunghezze d’onda diverse, cioè: di 92, 60, 47 e 32 metri. Mediante queste prove potei scoprire un fenomeno importante e cioè: che su grandi distanze la portata di giorno aumentava man mano che la lunghezza d’onda veniva ridotta al disotto dei 92 metri. Constatai così in modo definitivo che occorreva nella scelta della lunghezza d’onda seguire una via completamente opposta a quella da me indicata in passato. Infatti, l’onda di 32 metri si riceveva di pieno giorno a Beyruth in Siria ad una distanza di 3890 chilometri, mentre l’onda di 92 metri s’affievoliva entro tale percorso e la segnalazione svaniva a distanza non superiore ai 1850 chilometri. Contemporaneamente l’onda di 60 metri sembrò migliore di quella di 92 metri durante il giorno, l’onda di 47 metri migliore di quella di 60 metri ed infine l’onda di 32 metri migliore di tutte.
Da tali osservazioni trassi allora la conclusione, confermata di poi dalle mie ultime esperienze, che onde ancora più corte non avrebbero subito quasi alcuna influenza dalla luce solare. Tale scoperta, a parte la sua importanza pratica, solleva problemi scientifici del più alto interesse sulla teoria della propagazione delle onde elettriche attorno al globo. Sempre, però, allo scopo di determinare le onde più adatte per la trasmissione durante il giorno alle maggiori distanze, ripresi, nell’ottobre 1924, le mie esperienze impiegando l’onda di 32 metri. Con ricevitori specialmente installati a Montreal (nel Canada) dal mio assistente Mathieu, e con altri ricevitori stabiliti a New York, a Rio Janeiro, a Buenos Aires, e a Sydney in Australia, fu constatato che era possibile di trasmettere con l’onda di 32 metri completi radiotelegrammi, con soli 12 Kw, dall’Inghilterra al Canada, agli Stati Uniti, a Rio Janeiro e a Buenos Aires anche quando era completamente esposto alla luce del giorno tutto il tratto di circolo massimo congiungente rispettivamente le stazioni ricevitrici sopra indicate con la stazione trasmittente di Poldhu in Inghilterra. Relativamente all’Australia debbo rilevare che il tratto di circolo massimo compreso fra l’Inghilterra e l’Australia è completamente esposto alla luce del giorno per sole due tre ore per volta, e che, inoltre, l’aspetto scientifico delle prove con l’Australia è complicato dal fatto che le onde possono seguire diverse vie per raggiungere la stazione ricevente con relativa facilità, poiché l’Australia si trova quasi agli antipodi rispetto all’Inghilterra. Prima di ultimare il secondo periodo delle esperienze, le quali mi avevano già convinto sull’opportunità dell’impiego dei riflettori per le corrispondenze radiotelegrafiche, ebbi l’onore, come già detto, di fare una conferenza a Roma in Campidoglio il 10 luglio 1924 sui risultati fin allora ottenuti.
Nello stesso mese tenni anche una conferenza a Londra, e in seguito ai dati da me forniti in tale circostanza il Governo della Gran Bretagna e quelli dei Dominii decisero subito di stabilire un accordo per l’immediato impiego di stazioni a fascio destinate a collegare l’Inghilterra con le parti più importanti del suo Impero. Debbo aggiungere che la Compagnia Radiotelegrafica del Sud Africa aveva a quell’epoca già iniziato importanti lavori con ingente spesa per l’impianto di una nuova stazione ultrapotente ad onde lunghe. Ma essa ebbe il coraggio, con l’approvazione del Governo, di abbandonare gli importanti e costosi lavori già iniziati e di lanciarsi con me nel mare delle onde corte.
IL SISTEMA A FASCIO
Arriviamo, così, all’ultima parte della mia relazione, a quella, cioè, destinata alla prova decisiva del sistema a fascio e costituita dalle severe condizioni di collaudo richieste dal Governo britannico in seguito a regolare atto approvato dal Parlamento. Tale prova decisiva aveva importanza capitale, perché si trattava di dare con essa la pratica ed ufficiale dimostrazione del capovolgimento di tante teorie sulle quali era stata sin allora basata la Radiotelegrafia a grandi distanze. Darò solo una descrizione molto sommaria delle stazioni a fascio impiantate per conto del Governo inglese e di quelle analoghe installate nei Dominii. Ogni stazione trasmittente dispone della piccola potenza di 20 Kw agli anodi delle valvole oscillatrici, e di un sistema aereo costruito in modo tale da concentrare le onde emesse entro un angolo di 4 gradi su ciascun lato dell’asse di trasmissione: l’energia irradiata al di là di 15 gradi non deve eccedere il 5 per cento di quella irradiata lungo l’asse: la stazione ricevente deve avere il suo massimo potere ricezionale nella direzione della stazione corrispondente. Per condizione contrattuale, nei riguardi del servizio col Canada, ogni stazione deve poter trasmettere e ricevere nei due sensi ed allo stesso tempo 100 parole al minuto (esclusa ogni ripetizione necessaria ad assicurare l’accuratezza delle corrispondenze) durante una media giornaliera di 18 ore. Le suddette stazioni funzionano a mezzo di un comando a distanza effettuato attraverso cavo di collegamento dall’Ufficio telegrafico centrale di Londra: i segnali non sono più ricevuti al telefono secondo l’usuale sistema ad audizione, ma sono invece capaci di azionare un apparecchio automatico a grande velocità per la loro registrazione, la quale viene fatta direttamente a stampa nell’Ufficio centrale di Londra in modo da permettere una rapidissima consegna al destinatario. Le antenne e il riflettore di ogni stazione trasmettente sono formati in modo alquanto diverso da quello impiegato nel primo periodo di queste esperienze condotte in Italia ed in Inghilterra. Allora i riflettori erano costituiti da un certo numero di fili verticali paralleli all’antenna e distribuiti attorno ad essa secondo una curva parabolica della quale le antenne trasmettenti o riceventi costituivano la linea focale. Ora invece, in queste nuove stazioni, le antenne ed il riflettore sono costruiti secondo un più vantaggioso dispositivo; sono formati da fili disposti come due griglie in piani paralleli e in cui i fili costituenti l’aereo sono alimentati simultaneamente dal trasmettitore in vari punti, detti “punti di alimentazione”, con speciale sistema atto ad assicurare che la fase di eccitazione di ciascun filo sia la stessa. È stato provato dal calcolo e confermato dalle esperienze pratiche che l’effetto direzionale di un tale dispositivo è una funzione delle sue dimensioni rispetto alla lunghezza d’onda impiegata. Gli aerei ed il sistema riflettore di ogni stazione sono sostenuti da una fila di 5 torri a traliccio di ferro, alte 86 metri (cioè un terzo circa di quelle usate nelle stazioni ad onde lunghe). Tali torri sono disposte in modo che il circolo massimo passante per la stazione trasmettente e per la rispettiva stazione ricevente sia ad angolo retto con la fila delle torri. L’aereo e il riflettore sono identici nella stazione trasmettente e in quella ricevente. Le torri hanno in testa dei portanti orizzontali disposti in modo da sostenere le draglie e i fili. Esse distano l’una dall’altra 195 metri. La corrente di alta frequenza viene portata agli aerei attraverso un sistema alimentatore formato da tubi di rame concentrici con isolamento ad aria l’uno rispetto all’altro, per evitare le perdite. La lunghezza d’onda usata fra l’Inghilterra ed il Canada è di circa 26 metri. ( … )
Sono convinto che il sistema a fascio ad onde corte assicuri anche alla Radiotelefonia gli stessi vantaggi e che esso possa facilitare enormemente lo sviluppo dei sistemi di trasmissione di fotografie a distanza e quello della televisione. Anche alle Radio-Audizioni (Broadcasting) il sistema a fascio ad onde corte potrà riuscire di grande utilità, poiché potrà permettere la suddivisione di tale importante servizio in varie zone o settori: così per esempio, da Roma, potranno essere trasmessi discorsi e musica agli Stati Uniti d’America e contemporaneamente potrà essere sviluppato un programma del tutto diverso e indipendente con Buenos Aires con efficienza molto superiore a quella fin ad ora conseguibile. In conclusione, la parola dell’Italia potrà presto essere udita nei più lontani paesi nel modo più indipendente e più vario possibile.