Guglielmo Marconi e la radio



L'invenzione della radio è frutto di un'intuizione di Guglielmo Marconi relativa alla possibilità di utilizzare le onde radio nella telegrafia senza fili. Dal punto di vista sperimentale, la sua invenzione è consistita nella scoperta che il sistema ricevente antenna-terra messo a punto da Aleksandr Stepanovic Popov (1859-1905) poteva considerarsi un efficiente radiatore di onde radio e che queste onde potevano essere rilevate a distanza da un ricevitore.
All'inizio del 1895, Marconi cominciò a dedicarsi allo studio degli esperimenti sulle onde elttromagnetiche già effettuati da Heinrich Rudolf Hertz e altri, che ripeté con grande accuratezza ottenendo presto risultati che risultarono tra i migliori dell'epoca. In un primo tempo, la disposizione adottata fu quella tradizionale, tuttavia Marconi concentrò l'energia delle radioonde mediante accurati riflettori metallici cilindrici a sezione parabolica, sulla cui linea focale erano sistemati l'oscillatore hertziano e il coherer. L'oscillatore era del tipo 'a tre scintille' ideato da Augusto Righi e il coherer era a limatura, del tipo perfezionato da Oliver J. Lodge ma più piccolo e, soprattutto, più sensibile e più stabile. I risultati cosi ottenuti da Marconi, per buoni che fossero in termini comparativi, erano, tuttavia, della stessa modestia di quelli sino ad allora ottenuti da altri: portate di pochissime centinaia di metri e comunque sempre con i due terminali in vista reciproca. Nell' estate del 1895 i suoi esperimenti, condotti a Pontecchio, cominciarono però a dare, sempre con gli stessi apparecchi, risultati migliori e per molti versi strabilianti: portate di qualche chilometro e, soprattutto, anche al di là di una collina interposta.
Marconi, nel passo iniziale della Nobellecture tenuta nel 1909 in occasione del conferimento del premio Nobel per la fisica, cosi ricorda: «Nell' agosto del 1895 scoprii un nuovo sistema che non soltanto fece aumentare grandemente la distanza alla quale potevo comunicare, ma sembrò rendere la trasmissione indipendente dalla presenza di ostacoli interposti. Questo sistema consisteva nel connettere un terminale dell' oscillatore a terra e l'altro terminale a un filo collegato a un conduttore situato a una certa altezza sul suolo, e analogamente nel connettere un terminale del coherer a terra e l'altro a un conduttore a una certa altezza. [...] presto accertai definitivamente che più in alto era il conduttore, maggiore era la distanza alla quale si poteva telegrafare. Cosi trovai che [con conduttori] su un palo [...] a un'altezza di 8 m i segnali potevano essere trasmessi 2400 m tUtto intorno».
I conduttori di lamiera in cima al palo, una variante delle sfere o dei cilindri dell' oscillatore di Hertz, erano piuttosto scomodi da montare e furono presto abbandonati. Gli elementi essenziali del sistema risultarono essere la presa di terra e la lunghezza del filo metallico verticale che connetteva i conduttori all'oscillatore (ciò che poi si chiamò un' antenna filare). Si trattava, come detto, del sistema antenna-terra di Popov - di cui è molto probabile che Marconi sia venuto a conoscenza - ma, in questo caso, applicato anche all'oscillatore. La lunghezza delle radioonde emesse risultava pari a poco più del quadruplo dell' altezza dell'antenna verticale (poi nota come 'antenna Marconi in quarto d'onda'); perciò, anche con antenne non molto alte, si passava dalle precedenti radioonde di lunghezza centimetrica (ora note come microonde) a radioonde di lunghezza d'onda decametrica, ettometrica e oltre, caratterizzate da modalità di propagazione molto differenti. Mentre le precedenti microonde presentavano una propagazione di tipo ottico, ossia con traiettorie rettilinee e con forte attenuazione, le onde molto più lunghe subivano una modesta attenuazione, penetravano parzialmente nella superficie terrestre e quindi presentavano traiettorie con profili che seguivano la curvatura di quest'ultima, raggiungendo cosi distanze anche grandissime. Esse erano inoltre in grado di oltrepassare, per diffrazione, gli ostacoli opachi posti sul loro cammino.

Gli avvenimenti successivi
I risultati decisivi di Marconi furono presto noti in Europa e nel mondo. Nel febbraio del 1896, raccomandato da influenti personaggi della nobile famiglia materna, egli poté dimostrare l'eccellenza dei suoi dispositivi ripetendo gli esperimenti in Inghilterra, nazione molto più interessata ai sistemi di telecomunicazione che non la modesta Italia del tempo. In luglio fu effettuato uno scambio di messaggi telegrafici stampati tra un ufficio del ministero delle Poste, a Londra, e un edificio a 1600 m ca. di distanza, in condizioni di reciproca invisibilità dei terminali; in settembre, nell' ampia piana di Salisbury, la ricezione di tali messaggi telegrafici fu realizzata fino a una distanza di 2800 m ca. e, mediante l'uso di una cuffia telefonica, ancora più lontano anche al di là di un' alta collina. Sulla base di questi risultati, esaltati dall' opinione pubblica britannica, Marconi chiese e ottenne (7 luglio 1896) il brevetto industriale per il suo sistema, replicato l'anno seguente per gli Stati Uniti (13 luglio 1897) e poi esteso al mondo intero. Contemporaneamente il fisico italiano, nel luglio del 1897, costitui un'impresa industriale, la Wireless Telegraph and Signal Company Ltd., che dal 1900 si chiamerà Marconi' s Wireless Telegraph and Signal Company Ltd. e sarà per decenni la maggiore società al mondo nel campo delle radiocomunicazioni; di essa Marconi mantenne sempre, oltre alla maggioranza azionaria, anche la direzione tecnica. Segui un periodo di vaste e positive sperimentazioni, a distanze crescenti (decine di chilometri), per conto di varie istituzioni tecniche del governo britannico e anche per conto della Marina militare italiana, nel golfo di La Spezia, dall'Il al 18 luglio 1897.
Anche altri sperimentatori ottennero risultati importanti in tale campo"Tra questi un posto molto rilevante spetta a Karl Ferdinand Braun (1850-1918), professore di fisica all'Università di Strasburgo (città allora tedesca). Egli non soltanto replicò con successo - e talora sopravanzò per certi aspetti - gli esperimenti di Marconi, ma impresse alla sua attività lo stesso carattere tecnico-scientifico-industriale che quest'ultimo aveva dato al proprio lavoro; a tal fine costitul nel 1898 la Gesellschaft flir drahtlose Telegraphie Systeme Pro£ Braun und Siemens & Halske, che nel 1903 diverrà la Gesellschaft fur drahclose Telegraphie Systeme Telefunken, poi brevemente nota come Telefunken. Nacque in tal modo una viva, fruttuosa e leale competizione tra i due poli della nascente industria delle radiocomunicazioni internazionali: il polo inglese (la Marconi Company) nell'immenso Impero britannico e il polo tedesco (la Telefunken), il cui sviluppo seguiva linee geopolitiche definite, le principali delle quali erano verso il Vicino e Medio Oriente, per il tramite dell'alleata Turchia, e verso gli Stati Uniti, per mezzo della numerosa, ricca e potente comunità statunitense di origine germanica. La validità dei contributi scientifici e tecnici di Braun al progresso delle radiocomunicazioni avrà poi un giusto riconoscimento quando egli sarà chiamato a condividere con Marconi il premio Nobel per la fisica nel 1909.
Nel corso di questa competizione anglo-tedesca per le reti mondiali di radiocomunicazione, la qualità degli apparati tedeschi risultò sempre eccellente e in qualche caso migliore, dal punto di vista fisico, di quella degli apparati della Marconi Company. Un contributo fondamentale di Braun e della sua societàin tal senso fu la soluzione del problema della selettività nelle nascenti radiocomunicazioni. Era necessario infatti che gli apparati riceventi fossero capaci di ricevere senza sovrapposizioni radioonde di frequenza differente provenienti da trasmettitori circostanti e che gli apparati trasmittenti fossero in grado di emettere radioonde in un intervallo di frequenze il più ristretto possibile. Dopo avere scoperto che ciò dipendeva dalla resistenza elettrica offerta, rispettivamente, dallo spinterometro e dal coherer nel circuito oscillante dell' antenna trasmittente e di quella ricevente, Braun risolse il problema trasferendo questi componenti in un apposito circuito oscillante principale, accoppiato induttivamente con l'antenna (brevetto tedesco del 13 ottobre 1898); poco dopo la Marconi Company replicò con una disposizione analoga (il famoso brevetto inglese n. 7777 del 26 aprile 1900).
Il risultato decisamente più importante nell' ambito della competizione anglo-tedesca per il raggiungimento di portate maggiori fu ottenuto il 12 dicembre 1901, quando Marconi riusd a ricevere, in cuffia telefonica, segnali radiotelegrafici - corrispondenti alla lettera S - tra una stazione trasmittente a Poldhu (in Cornovaglia, all'estremità sudoccidentale della Gran Bretagna), che generava onde radio con lunghezza d'onda di 1800 m ca. (frequenza di 167 kHz ca.) mediante un alternatore di potenza di 25 kW, e una località presso Sto John nell'isola di Terranova, poi chiamata Signal HilI. La ricezione fu realizzata attraverso 3400 km ca. di oceano, superando cioè anche la 'montuosità equivalente', alta 140 km ca., costituita dalla curvatura della superficie terrestre tra le due località terminali. La riuscita dell' esperimento di Marconi fu definitivamente confermata, quasi un anno dopo, dal fatto che - risolta una grave controversia di privative con la potente Compagnia dei cavi telegrafici transatlantici, proprietaria del cavo Inghilterra-Nordamerica - il 20 dicembre 1902 la Marconi Company, con due telegrammi diretti al re d'Inghilterra e al re d'Italia, dava inizio al servizio radio telegrafico regolare tra la stazione britannica di Poldhu e la stazione canadese di GIace Bay, distanti 4100 km. La prima stazione era collegata alla rete telegrafica britannica ed europea, la seconda a quella canadese-statunitense e americana; le lunghezze d'onda furono per vari anni di 4200 m (frequenza di 71,4 kHz ca.) in un verso e 4900 m (frequenza di 61,2 kHz ca.) nel verso opposto.