Van telegrafie tot radio-omroep, er zijn veel technologische innovaties geweest.
Guglielmo Marconi wordt gecrediteerd voor de uitvinding van de radio. Het is gemakkelijk om aan te nemen dat hiermee de huidige radio’s worden bedoeld, maar dat is niet juist. In feite creëerde Marconi, samen met Heinrich Hertz, Édouard Branly, Alexander Popov, Nikola Tesla en zijn toekomstige partner Ferdinand Braun, de draadloze telegrafie-technologie waarop de moderne radiotechnologie is gebaseerd.
De term wordt vaak gebruikt zonder definitie omdat hij geen specifieke betekenis heeft. Hij verwijst naar het transport van geluid door middel van radiogolven, dat later bekend werd onder de naam radiotelegrafie. Aanvankelijk werd er uitsluitend gebruik van gemaakt in de scheepvaart en vooral in noodsituaties. Radioprogrammering voor persoonlijk gebruik werd pas populair na de Eerste Wereldoorlog, maar werd voor dat conflict in België gecreëerd door Robert Goldschmidt.
Het principe van radio
Bij radiotechniek wordt een akoestische boodschap verzonden via elektromagnetische golven. De binnenkomende geluiden worden eerst door een microfoon omgezet in elektromagnetische golven. Deze geluidsgolven met een hoge frequentie worden vervolgens door een oscillator omgezet in een geluidsgolf met ultrahoge frequentie. De ultrahoogfrequente geluidsgolven worden vervolgens via de ether naar individuele ontvangers, of radio’s, gezonden door middel van antennes. De door de antenne uitgezonden trillingen keren terug naar de hoorbare, verstaanbare geluiden waarmee het in deze radio’s begon.
Met deze apparatuur kunnen berichten gemakkelijk draadloos worden verzonden, wat voor veel uitvinders de nieuwe utopie was toen de telefoon nog niet bestond. Aanvankelijk bleef dit beperkt tot de uitvinding van een draadloze telegraaf, omdat dit nogal opmerkelijk zou zijn. Waaghalzen hebben geprobeerd een draadloze telefoon te bouwen, maar dat zou langer duren dan we denken. Uiteindelijk leek de draadloze telegraaf ook veel meer op de radio dan op de telefoon.
Ontdekking elektromagnetische golven
De uitvinding van de radiotechnologie begon in feite toen wetenschappers elektromagnetische verschijnselen ontdekten en onderzochten. Zonder deze kennis zou het onmogelijk zijn geweest iets als een radio te ontwikkelen.
Michael Faraday (1791-1867) was de eerste wetenschapper die belangrijke resultaten boekte bij zijn studie van het elektromagnetisme. Hij geloofde sterk dat elektriciteit kon worden opgewekt door magnetisme en bewees dit in 1831. Deze bevinding zou van grote invloed zijn op allerlei elektrische technologieën, maar vooral op de radio.
De volgende stap in de ontwikkeling van het licht werd gezet door James Clerk Maxwell (1831-1879), die ontdekte dat licht een elektromagnetisch verschijnsel is. Dit impliceerde onmiddellijk dat elektromagnetische golven door de lucht vlogen. Maxwell ontwikkelde in 1865 vier wetten betreffende het elektromagnetisme, die de basis zouden vormen voor alle toekomstige gedachten over dit onderwerp.
Het belang van Maxwells wetten en uitvindingen was echter dat zij nog slechts theoretisch waren, terwijl de bevestiging van elektromagnetische golven nog op zich liet wachten. Het wachten was op het eerste tastbare bewijs van hun bestaan.
Heinrich Hertz bewijst het
In 1884 stuurde de beroemde natuurkundige Hermann von Helmholtz zijn oud-student Heinrich Hertz (1857-1894) de uitdaging om de theorie van Maxwell te weerleggen. Het concept dat elektromagnetische golven door de ether reisden was bijzonder belangrijk voor hem. Hij begon te experimenteren in het auditorium van zijn instituut toen hij in Karlsruhe woonde.
Het kostte hem een paar jaar om zijn carrière op de rails te krijgen. Hij wist niet waar hij moest beginnen en zat vaak in de put, maar hij bleef doorgaan.
In 1887 kwam de ommekeer. De studie kreeg een richting en de experimenten leverden steeds meer bevindingen op. In de loop van het jaar slaagde hij erin het bestaan van een magnetische golf over een korte afstand aan te tonen met behulp van minuscule vonkjes. Hij gebruikte een vonkengenerator, die minuscule vonkjes genereerde tussen twee cirkelvormige draden met kleine tussenruimten. De wereld van de fysica werd op zijn kop gezet.
Toen, na ongeveer een maand, had Hertz het onder de knie. Hij ging enthousiast verder met zijn studie. Hij plaatste de zender en ontvanger 15 meter uit elkaar, dat was zo ver als hij kon reiken in de aula. Het nieuwe onderzoek leverde een onverwacht voordeel op: elektromagnetische straling, hoewel niet waarneembaar voor het menselijk oog, werd door spiegels weerkaatst, net als lichtgolven.
In 1888 kon Hertz als gevolg van deze ontdekking een resonator construeren, een machine die elektromagnetische golven opwekt en uitzendt.
Helaas zou hij de enige zijn die slaagde. Hij stierf aan een mysterieuze besmettelijke ziekte op 1 januari 1894 op 36-jarige leeftijd. Na hem werkten vele natuurkundigen en uitvinders verder aan het elektromagnetisme.
Branly, Popov en de coherer
Twee personen ondernamen concrete stappen in de richting van de draadloze overdracht van geluid op basis van de bevindingen van Hertz. De Fransman Édouard Branly (1844-1940) en de Rus Alexander Stepanovich Popov (1859-1905) zijn twee van die mensen. Beiden zouden het eerste type zender/ontvanger voor elektromagnetische golven ontwerpen, bekend als een coherer. Deze coherers hadden een bereik van kilometers, waardoor ze alleen geschikt waren voor het verzenden van berichten in morsecode.
Edouard Branly creëerde in de jaren 1890 een nieuwe detectietechniek voor elektromagnetische straling. Wanneer in de buurt van de deeltjes een vonk werd geproduceerd, bleven zij met elkaar verbonden in een glazen buis. De elektrische weerstand van de buis kon worden bepaald door twee elektroden op de uiteinden aan te sluiten. Deze daalde dramatisch wanneer de elementen zich met elkaar verbonden. Dit wees ook op de aanwezigheid van EM-straling op basis van de verminderde elektrische weerstand.
Deze laatste methode, die verder ontwikkeld was dan die van Hertz, werkte over aanzienlijk grotere afstanden. Op basis van deze theorie was Branly in staat een coherer te maken die elektromagnetische golven kilometers in plaats van meters kon zenden. Hij verzond nog geen berichten.
In 1895 ontwikkelde Alexander Popov, een instructeur aan de torpedobootschool in Kronstadt, eveneens een coherentie gebaseerd op de ontdekkingen van Hertz, met bijzondere verbeteringen aan de antenne. Hij ontdekte dat als hij de ontvanger verbond met een lange verticale draad, de signaalontvangst aanzienlijk werd verbeterd. In feite wordt hij genoemd als de uitvinder van het soort ontvangstantenne dat vandaag de dag nog steeds in gebruik is. Hij zou zijn ontdekkingen in 1895 presenteren aan het Russisch Natuurkundig Genootschap.
Edouard Branly gebruikte Tesla’s apparaat om elektrische ontladingen van onweersbuien op te vangen. Hierdoor kon hij stormen voorspellen. Hij was ook de eerste die een draadloze telegraafverbinding met grote reikwijdte tot stand bracht en de woorden “Heinrich Hertz” in Morsecode 250 meter ver kon verzenden.
In Frankrijk en Rusland worden Branly en Popov beschouwd als de pioniers van de radio. In tegenstelling tot Hertz waren zij echter meer wetenschapper dan uitvinder. De coherers waren laboranten, en geen van beiden hield zich in het bijzonder bezig met het vooruitzicht om elektromagnetische straling op grotere schaal te produceren. Anderen probeerden hetzelfde doel te bereiken.
Teleurstelling voor Tesla
Aangezien draadloze telegrafie gebaseerd is op elektromagnetische inductie, was het slechts een kwestie van tijd voordat Nikola Tesla, de man die meer van elektromagnetisme wist dan wie ook, zich voor het onderwerp zou interesseren. En hij deed precies dat. Hij zou de eerste zijn die in 1895 een bericht over lange afstanden zou verzenden, maar zijn laboratorium brandde af voordat hij dat kon doen. De oorzaak van deze brand is nooit achterhaald.
Marconi en de draadloze telegrafie
In 1894 maakte een rijke Italiaan kennis met elektromagnetisch onderzoek door zijn buurman en mentor Augusto Righi, een professor in de natuurkunde. Guglielmo Marconi was geboeid door de vraag of je hertz-golven over een bepaalde afstand kon uitzenden zonder gebruik te maken van verbindingsdraden. Hij was niet de enige die dat dacht; het zou voor de hand moeten liggen.
Tesla slaagde er in 1895, na vele mislukte pogingen, in om draadloos te communiceren over een afstand van 800 meter. Popov was op dat moment veel beter dan hij. Hij maakte daarbij gebruik van een vonkgenerator en een meer geavanceerde versie van Branly’s coherentie. Tesla deed ook tal van uitvindingen, waaronder een antenne voor draadloze communicatie.
Het jaar was 1916, en Marconi had de 2400-meter grens al overschreden. Hiermee was de zoektocht naar praktische toepassingen voor elektromagnetische golven echt begonnen.
Helaas was in het land van herkomst Italië niemand geïnteresseerd in draadloze telegrafie, zodat Marconi besloot naar Engeland te gaan. Dit was niet zo’n vreemde beslissing voor hem aangezien hij een Ierse moeder had en talrijke familieleden op de eilanden. In 1896 kreeg hij een Brits octrooi na succesvolle demonstraties. Hij richtte ook de Wireless Telegraph and Signal Company Ltd. op, een bedrijf dat later een groot succes zou worden in de handen van een geslepen zakenman als Marconi.
In de Verenigde Staten werd hem overigens een octrooi voor zijn radioantenne geweigerd omdat deze te veel leek op het ontwerp van Nikola Tesla. De meningen over dit onderwerp zijn nog steeds verdeeld. Het is duidelijk dat Marconi veel ideeën van Tesla heeft overgenomen, maar hij heeft ook radiotechnologie ontwikkeld en vormgegeven op een manier die Tesla nooit heeft gedaan.
Steeds verder
In 1910 had Marconi zijn radiocommunicatie zo ver ontwikkeld dat deze 15 kilometer kon bereiken. Hij bewees zichzelf toen definitief door met succes vanuit Bristol over het Kanaal te communiceren met zijn systeem.
Veel mensen dachten echter dat het maximale bereik van radiogolven 300 kilometer was, wat voor sommige radiogolven waar is. Marconi bewees op 12 december 1901 dat het mogelijk was ze over een afstand van 3200 kilometer tussen Cornwall en Newfoundland uit te zenden met behulp van draadloze morse-signalen.
Daartoe had hij in de kustplaats Poldhu een volledig zendstation ingericht. Marconi zou later op verschillende plaatsen soortgelijke stations bouwen. Hij zette ook cursussen op voor gespecialiseerde radio-operators om aan land of op zee te trainen met alle apparatuur. Deze mensen werden Marconi-telegrafisten genoemd omdat zij zich zowel met techniek als met communicatie via draden bezighielden.
Marconi kan misschien niet als de uitvinder van de radio worden aangewezen, maar hij was ontegenzeggelijk de vader van de radiotechniek en van de gehele infrastructuur. Gezien het feit dat hij dit alles op zo’n jonge leeftijd tot stand bracht, was het al tamelijk ongelooflijk.
Marconi en Braun
Een andere natuurkundige, de Duitse natuurkundige (Karl) Ferdinand Braun (1850-1918), verleende Marconi rond de eeuwwisseling cruciale hulp. Deze bracht een aantal belangrijke wijzigingen aan in de apparatuur.
Braun creëerde bijvoorbeeld een radio-ontvanger met een kristaldetector, die veel beter werkte dan andere ontvangers. Hij verbeterde ook het bereik van de zenders. Marconi’s verbinding tussen Engeland en Noord-Amerika in 1901 was hier grotendeels aan te danken.
Zijn grootste prestatie was echter dat hij erin slaagde elektromagnetische golven te richten in plaats van ze blindelings te zenden en te ontvangen. Het is niet moeilijk te begrijpen hoe cruciaal dit was voor de vooruitgang van de radiografie.
De ongelooflijke maar bescheiden Braun en de minder sociaal en zakelijk onderlegde Marconi vormden een geweldige tandem. Zij kregen in 1909 gezamenlijk de Nobelprijs voor natuurkunde voor hun werk op het gebied van de draadloze telegrafie.
Aan de begrijpelijke afwezigheid van Nikola Tesla, die belangrijke bijdragen had geleverd aan de technologische en wetenschappelijke vooruitgang, maar nooit de Nobelprijs heeft ontvangen.
Radiotelegrafie
In het begin van de 20e eeuw werd duidelijk dat radiogolven over een veel groter gebied uitzonden dan hertz-golven. Als gevolg daarvan begon men over radiogolven te praten.
Tegen het einde van het decennium was de radiotelegrafie een gevestigde waarde geworden en kon zij over lange afstanden worden gebruikt. Dit was vooral gunstig voor de scheepvaart, die tot dan toe verstoken was gebleven van alle nieuwe communicatietechnologie die was ontwikkeld.
In termen van communicatie-apparatuur was radiotelegrafie een enorme sprong voorwaarts. Achteraf gezien is het echter moeilijk voor te stellen dat de uitvinding telegrafie-telefonie-radiotelegrafie in minder dan tachtig jaar tot stand is gekomen.
De eerste radio-uitzendingen in België
Voor de oorlog waren er in België al verschillende radiostations die expliciete programma’s uitzonden die op verschillende plaatsen konden worden ontvangen. De uitvinding en ontwikkeling van de radio-omroep begon in België vóór het conflict. Wetenschapper en uitvinder Robert Bénédict Goldsmidt (1877-1935) legde al in 1908 een radiotransmissienetwerk aan. Signalen werden van daaruit overgebracht naar Tervuren, Namen en Luik dankzij zijn uitgebreide antennenetwerk op het Justitiepaleis in Brussel.
Tijdens de regering van Koning Albert I (1904-1939), die een fan was van Prins Hendrik, werden meer pogingen ondernomen om radiogolven tot stand te brengen. Het Koninklijk Domein van Laken bood ruimte voor verder onderzoek, waaraan de koning en koningin graag hun medewerking verleenden. Er werd een innovatieve langegolfzender gebouwd. Ditmaal bestond de antenne-installatie uit 8 masten met een hoogte van 60 tot 120 meter. In 1913 tenslotte waren 12 radiotelegrafische stations in het hele Belgische rijk (Congo) opgericht en waren de proefuitzendingen van spraak en muziek begonnen.
De eerste echte uitzending vond plaats op 28 maart 1914 om 17.00 uur, toen een mix van spraak en grammofoonplaten werd uitgezonden. Om 20.30 uur volgde nog een optreden voor de koninklijke familie met een aria uit Tosca. Het eerste radiostation dat geen naam had, werd daarna opgericht. Het werd eenvoudigweg TSF (Télégraphie sans file) genoemd, of Draadloze telegrafie.
Het signaal van het station had een reikwijdte van 70 meter, waardoor het signalen kon uitzenden tot in Parijs. Op zaterdag en één keer per week zonden Goldsmidt en zijn assistent Raymond Braillard enkele uren gesproken commentaar uit. Helaas werd het radiostation in 1914 gesloten toen de Eerste Wereldoorlog uitbrak, omdat het gevaarlijk werd geacht als het in Duitse handen zou vallen.
Daarna ontstond het concept van radio-omroep, maar een radiotoestel voor thuis bestond nog niet. Dat werd echter uitgesteld (zie zijbalk) en omgevormd tot iets voor de jaren 1920.
