ヘリオグラフ

ヘリオグラフ（古代ギリシャ語の ἥλιος ( hḗlios )  「太陽」とγράφειν ( gráphein )  「書く」に由来）は、鏡に反射した太陽光の閃光（通常はモールス信号を使用）で信号を送る太陽電信^[1]システムである。閃光は、瞬間的に鏡を回転させるか、シャッターで光線を遮断することで生成される。^[2]ヘリオグラフは、19世紀後半から20世紀初頭にかけて、長距離間で瞬時に光通信を行うためのシンプルだが効果的な機器であった。 ^[2]主な用途は、軍事、調査、森林保護作業であった。ヘリオグラフは、1960年代までイギリス軍とオーストラリア軍で標準装備され、1975年までパキスタン軍で使用されていた。^[3]

ヘリオグラフには多くの種類がありました。ほとんどのヘリオグラフは、英国陸軍のマンス マーク V 版 (図 1) の派生型でした。このバージョンでは、中央に小さな銀メッキされていないスポットがある鏡が使用されていました。送信者は、鏡に映ったターゲットを見て、ターゲットが銀メッキされていないスポットに隠れるまで頭を動かし、ヘリオグラフをターゲットに合わせました。頭を動かさずに、照準棒の十字線がターゲットを二分するように調整しました。^[4]次に、十字線を十字の図で覆う照準羽根を上げ、鏡を接線および仰角ネジに合わせ、銀メッキされていないスポット穴の反射である小さな影が十字ターゲットに当たるようにしました。^[4]これは、太陽光線がターゲットに向けられていることを示しています。閃光は、機器の背面にあるレバーを押すと鏡を数度上方に傾けるキーイング メカニズムによって生成されました。太陽が送信者の正面にある場合、その光線はこの鏡から直接受信ステーションに反射されました。太陽が送信機の後ろにある場合、照準棒は第2の鏡に置き換えられ、主鏡からの太陽光を捉えて受信局に反射した。^{[5] [6]}米国通信隊のヘリオグラフ鏡は傾かなかった。このタイプのものは、第2の三脚に取り付けられたシャッターによってフラッシュを生成した（図4）。^[5]

ヘリオグラフにはいくつかの利点があった。固定されたインフラストラクチャなしで長距離通信が可能であったが、ジェロニモ作戦で使用された砦から砦へのネットワークのように、数百マイルに及ぶ固定ネットワークにリンクすることもできた。非常に持ち運びやすく、電源を必要とせず、作戦軸の近くにいない者には見えないため比較的安全であり、ビームは非常に狭く、1マイル（1.6 km）の範囲で50フィート（15 m）しか拡散しなかった。しかし、正しい知識を持ってビーム内にいる人は、検出されることなく信号を傍受することができた。^{[3] [7]両軍がヘリオグラフを使用した}ボーア戦争では、ビームの分散を減らすためにチューブが使用されることがあった。^[3]ただし、他の状況では、狭いビームでは、海岸から移動中の船に通信する場合など、移動する目標に合わせ続けるのが困難になったため、英国は分散レンズを発行し、ヘリオグラフのビームを自然な直径0.5度から15度に広げた。^[8]

ヘリオグラフの範囲は、空気の不透明度と鏡の有効集光面積によって決まります。ヘリオグラフの鏡は、1.5～12インチ（38～305 mm）以上の範囲でした。高高度の観測所は、より薄く澄んだ空気の恩恵を受けており、地球の曲率を避けるために、長距離観測にはいずれにしても必要です。20～50マイル（32～80 km）の範囲の場合の良い近似値は、円形の鏡の閃光が、鏡の直径1インチにつき10マイル（16 km）の距離で肉眼で見えることであり、^[9]望遠鏡を使用するとさらに遠くまで見えます。世界記録の距離は、 1894年9月17日にユタ州のエレン山とコロラド州のアンコパーグレ山の183マイル（295キロ）離れた地点で、アメリカの通信軍曹の派遣隊が相互運用することで樹立されました。通信軍のヘリオグラフには、わずか8平方^インチ（52センチメートル^）の鏡しか搭載されていませんでした。^[10]

ゲッティンゲン大学のドイツ人教授カール・フリードリヒ・ガウスは、1821年にヘリオグラフの前身であるヘリオトロープを開発し、使用しました。^{[2] [11]彼の装置は、}測地調査作業のマーカーとして使用するために制御された太陽光線を遠方のステーションに向けるものであり、電信通信の手段になることが提案されました。^[12]これは、太陽の閃光信号に関する古代の事件の可能性や、他の形式の古代光電信の存在が文書化されているにもかかわらず、 ^[13]確実に文書化された最初のヘリオグラフ装置です。

例えば、1919年のある著者は、ローマ皇帝ティベリウスがカプリ島から見張っていた本土の合図^{[15]は鏡の閃光だったという「仮説をあえて立てた」 [14]}が、一方で「鏡による合図の使用については古代の文献には言及されていない」こと、そして古代の長距離視覚通信手段として記録されているのは鏡ではなく、ビーコンの火と煙であったことを認めている。

同様に、マラトンの戦いで盾がヘリオグラフとして使われたという話は、 1800年代に始まった現代の神話である^{[16] 。}ヘロドトスは閃光について一切言及していない。^[17]ヘロドトスが書いたのは、誰かが「盾を合図として掲げる」ように手配したと非難されたということである。^[18] 1900年代には閃光説はあり得ないのではないかという疑惑が高まった。^[19]この説を検証した後の結論は、「マラトンの戦いで誰も盾を閃光させなかった」というものであった。^[20]

1778年6月3日の手紙で、イギリスのバッキンガムシャーの高等保安官ジョン・ノリスは、「この日、パリの[ベンジャミン]フランクリン博士からの情報をヘリオグラフでウィコムに伝えた」と記している。 ^{[21]しかし、ここでの「ヘリオグラフ」が「}ホログラフ」のスペルミス以外のものであるという証拠はほとんどない。太陽電信の「ヘリオグラフ」という用語は1870年代まで英語には入らなかった。「テレグラフィー」という言葉さえ1790年代まで造語されていなかった。

ヘンリー・クリストファー・マンス（1840–1926）は、イギリス政府ペルシア湾電信部に所属し、1869年頃にイギリス領インドのボンベイ管区カラチに駐在中に、初めて広く受け入れられたヘリオグラフを開発した^{[2] [22] [23]} 。マンスはインド大三角測量でヘリオトロープが使用されていたため、ヘリオトロープに精通していた。 ^[10]マンスのヘリオグラフは1人で簡単に操作でき、重量は約7ポンド（3.2 kg）だったので、操作者は装置と三脚を簡単に持ち運ぶことができた。イギリス軍はインドで35マイル（56 km）の範囲でヘリオグラフをテストし、良好な結果を得た。^{[24] 1877年にイギリス・インド政府によって派遣された}ジョワキ・アフリディ遠征中に、ヘリオグラフは初めて戦争でテストされた。^{[25] [26]}

マンスが発明したシンプルで効果的な機器は、60年以上にわたって軍事通信の重要な部分を占めることになりました。ヘリオグラフの有用性は強い日光のある昼間に限られていましたが、それは知られている中で最も強力なタイプの視覚信号装置でした。ラジオ以前の時代、ヘリオグラフは軽量で持ち運び可能な機器で100マイル（160 km）もの範囲をカバーできる唯一の通信手段であることがよくありました。^[10]

アメリカ軍では、1878年半ばまでにネルソン・A・マイルズ大佐がモンタナ州のフォート・キーオとフォート・カスターを結ぶ140マイル（230km）のヘリオグラフラインを確立した。^{[27] [28] [29] 1886年、ネルソン・A・マイルズ将軍は、}ジェロニモ捜索中にアリゾナ州とニューメキシコ州に27のヘリオグラフステーションのネットワークを設置した。^[30] 1890年、アメリカ陸軍のWJ・フォルクマー少佐は、アリゾナ州とニューメキシコ州で、総延長2,000マイル（3,200km）のヘリオグラフネットワークを介してヘリオグラフによる通信が実行可能であることを実証した。^[31] 1886年にマイルズ将軍によって開始され、WAグラスフォード中尉によって継続された通信ネットワークは、アパッチ族やその他の敵対的なインディアン部族の拠点であった険しく荒れた地域に85、88、95、125マイル（137、142、153、201キロメートル）の範囲で1889年に完成しました。^[10]

1887年までに、使用されていたヘリオグラフには、英国のマンスとベグビーのヘリオグラフだけでなく、アメリカのグルガン、ガーナー、パーセルのヘリオグラフもあった。グルガンとパーセルのヘリオグラフはシャッターを使用し、他のものは指のキーで操作する可動ミラーを使用していた。マンス、グルガン、パーセルのヘリオグラフは2つの三脚を使用し、他のものは1つの三脚を使用した。信号は、瞬間的なフラッシュか、瞬間的な掩蔽のいずれかであった。^{[32] 1888年、米国信号局は、フィンリー・ヘリオ・テレグラフ[32]}を含むこれらすべての装置を検討し、どれも完全に適切なものはないことがわかり、2つの三脚と13のシャッターベースの機械である米国信号局ヘリオグラフを開発した。+総重量は7 ⁄ 8 ポンド（6.3 kg）で、100台を発注し、総費用は4,205ドルでした。 ^[33] 1893年、米国信号サービス向けに製造されたヘリオグラフの数は133台でした。 ^[34]

ヘリオグラフの全盛期はおそらく南アフリカの第二次ボーア戦争で、イギリス人とボーア人の両方がヘリオグラフを多用した。 ^{[2] [3]}地形と気候、そして作戦の性質を考えると、ヘリオグラフが理にかなった選択だった。夜間通信には、イギリス軍は鉄道車両で内陸まで運んだ大型のアルディスランプを使用した。アルディスランプには光線を点と線にキーイングするための葉型シャッターが装備されていた。戦争の初期段階では、イギリス軍の駐屯地はキンバリー、レディスミス、マフェキングに包囲されていた。陸上の電信線が切断されたため、外界との唯一の連絡手段は光線通信、つまり昼間はヘリオ、夜間はアルディスランプだけだった。^[10]

1909年、森林保護のためのヘリオグラフィーの使用が米国で導入されました。1920年までに、そのような使用は米国で広く普及し、カナダでも始まり、ヘリオグラフは「電話に次いで、現在森林保護​​サービスに利用できる最も便利な通信装置」と見なされました。^[5]米国林野局のDPゴッドウィンは、林業用に、三脚1本、シャッターとミラーを備えた非常に持ち運びやすい（4.5ポンド[2.0 kg]）ヘリオグラフを発明しました。^[5]

第一次世界大戦勃発直前、ロシア帝国軍の騎兵連隊は偵察と報告の効率を高めるためにヘリオグラフ通信の訓練を受けていた。^[35]ロシア内戦中の赤軍は、 1926年にトルキスタンのバスマチ反乱軍の動きに関する情報を効率的に広めるために、一連のヘリオグラフステーションを利用した。 ^[36]

第二次世界大戦中、南アフリカ軍とオーストラリア軍は1941年と1942年にリビアとエジプトでドイツ軍と戦う際にヘリオグラフを使用した。^[2]

ヘリオグラフは、1940年代までオーストラリア軍とイギリス軍の軍用信号兵の標準装備であり、当時は「傍受される可能性が低い」タイプの通信手段と考えられていた。カナダ軍は、ヘリオグラフを支給品として保有していた最後の主要軍であった。ミラー機器が退役した頃には、信号にはほとんど使用されなくなっていた。^[10]しかし、1980年代というごく最近の時代でも、ソ連のアフガニスタン侵攻の際にはアフガニスタン軍がヘリオグラフを使用していた。^{[2]信号ミラーは、}捜索救助機への緊急信号用として、今でもサバイバルキットに含まれている。^[2]

19世紀と20世紀のヘリオグラフのほとんどは完全に手動だった。^[5]ヘリオグラフをターゲットに合わせる、反射した太陽光線をヘリオグラフと共軸にする、太陽が動いても太陽光線の位置を維持する、メッセージを閃光に転写する、太陽光線をその閃光に変調する、受信側で閃光を検出する、閃光をメッセージに転写する、という手順はすべて手動で行われた。^[5]注目すべき例外が1つある。フランスのヘリオグラフの多くは、太陽の動きを自動的に制御するためにゼンマイ仕掛けのヘリオスタットを使用していた。1884年までに、「マンジャン装置」（ランタンと太陽光の両方を使用できるデュアルモードのフランス軍用野戦光電信機）のすべての稼働ユニットにゼンマイ仕掛けのヘリオスタットが装備された。^[37]マンギンのヘリオスタット付き装置は1917年まで使用されていた。^{[38] [39] [40]}太陽光線の変調（時計仕掛け）と検出（電気セレン光検出器または写真手段）の両方を自動化する提案は、少なくとも1882年に遡る。^[41] 1961年、米国空軍は衛星間で信号を送るための宇宙ヘリオグラフの開発に取り組んでいた。^[42]

2012年5月、カリフォルニア大学バークレー校で設計された「ソーラービーコン」ロボットミラーがゴールデンゲートブリッジの塔に取り付けられ、ウェブサイトが開設された。^[43]一般の人々は、時間と緯度、経度、高度を入力して、ミラーが太陽のフラッシュで信号を送る時間をスケジュールできる。^[44]ソーラービーコンは後にカリフォルニア大学バークレー校のサザータワーに移された。^{[45] [46]} 2012年6月までに、一般の人々は最大32の4秒間の「オン」または「オフ」期間の「カスタムショー」を指定できるようになり、モールス信号の数文字を送信できるようになった。^[47]設計者はソーラービーコンを「ヘリオグラフ」ではなく「ヘリオスタット」と表現した。^[44]

最初のデジタル制御ヘリオグラフは2015年に設計・製作された。^{[48] [49]}これはBroadcom MASTERSコンペティションの準決勝に進出した。^[50]

• ヘリオグラフィーは、1822年頃にジョセフ・ニセフォール・ニエプスによって発明された初期の写真技法である。
• ヘリオトロープ（楽器）
• スカウティングプログラム「オペレーション・オン・ターゲット」
• 信号灯

• ルイス・コー『ヘリオグラフの偉大な日々』クラウンポイント、1987年OCLC  16902284

ウィキメディア・コモンズには、ヘリオグラフに関連するメディアがあります。

• ヘリオグラフィー: 鏡を使った通信 英国、米国、ポルトガルのヘリオグラフの写真。
• ヘリオグラフ イギリスのマンス、ベグビー、フランスのルスールのヘリオグラフの説明とイラスト (1899)
• Eliografo 第二次世界大戦時のイギリスのマンス ヘリオグラフの詳細なカラー写真 (イタリア語)。
• オーストラリア国立図書館の「ヘリオグラフ」：Trove; オーストラリア戦争記念館などにある 100 枚以上の歴史的なヘリオグラフ写真
• ロイヤルシグナルデータシート No. 2. ヘリオグラフ (2003 年 4 月改訂) 2012 年 9 月 5 日にWayback Machineにアーカイブされました
• 第 4 章 ヘリオグラフ (1905 年信号ハンドブックの 48 ページ)
• Mance Mark V ヘリオグラフ 英国の Mark V ヘリオグラフとキットの詳細な写真、特許へのリンク。表示されている写真をクリックすると、高解像度の写真が表示されます。
• アパッチ戦争におけるヘリオグラフ
• 南アフリカ戦争における信号通信 1899-1902
• レトロテクノロジー博物館のヘリオグラフ