La télégraphie électrique est une méthode de communication point à point qui transmettait des signaux électriques par fil, répandue des années 1840 jusqu'à la fin du 20e siècle. Représentant le premier système de télécommunications électriques, il a été le plus largement adopté parmi les diverses premières technologies de messagerie, collectivement connues sous le nom de télégraphes, conçues pour accélérer la transmission des messages texte au-delà de la livraison physique. La télégraphie électrique est largement reconnue comme l'application fondamentale de l'ingénierie électrique.
La télégraphie électrique est une communication à distance point à point via l'envoi de signaux électriques par fil, un système principalement utilisé des années 1840 jusqu'à la fin du 20e siècle. Il s'agissait du premier système de télécommunications électriques et du plus largement utilisé parmi un certain nombre de premiers systèmes de messagerie appelés télégraphes, conçus pour envoyer des messages texte plus rapidement que pour les transporter physiquement. La télégraphie électrique peut être considérée comme le premier exemple de génie électrique.
La télégraphie électrique comprenait au moins deux stations géographiquement distinctes, désignées comme bureaux télégraphiques. Ces bureaux étaient reliés entre eux par des fils, généralement suspendus au-dessus des poteaux électriques. De nombreux systèmes télégraphiques électriques ont été conçus, employant divers principes opérationnels ; cependant, ceux qui ont été largement adoptés se répartissaient en deux catégories principales. La première catégorie englobe les télégraphes à aiguilles, dans lesquels un courant électrique transmis le long de la ligne télégraphique générait une force électromagnétique. Cette force actionnait un pointeur en forme d'aiguille, le dirigeant vers un élément spécifique (par exemple, une lettre de l'alphabet) sur une liste imprimée. Les conceptions initiales de télégraphe à aiguilles utilisaient plusieurs aiguilles, nécessitant l'installation de plusieurs fils entre les stations. Le télégraphe Cooke et Wheatstone, inventé en 1837, est devenu le premier système télégraphique à aiguille commercial et le plus largement déployé de son type. La deuxième catégorie comprend les systèmes à induit, dans lesquels un courant électrique activait une sondeur télégraphique, produisant un clic audible. La communication au sein de ces systèmes dépendait de la transmission de clics selon des modèles structurés et rythmés. L'exemple par excellence de cette catégorie était le système Morse et son code associé, tous deux conçus par Samuel Morse en 1838. En 1865, le système Morse, employant une version modifiée du code Morse initialement développé pour les chemins de fer allemands, fut adopté comme norme de communication internationale.
Les compagnies ferroviaires émergentes utilisaient des télégraphes électriques pour mettre en œuvre la signalisation des systèmes de contrôle des trains, réduisant ainsi considérablement le risque de collision de trains. Cette infrastructure reposait sur le système de blocs de signalisation, où les postes de signalisation positionnés le long de la voie ferrée communiquaient avec les postes adjacents grâce à l'activation télégraphique de cloches à un seul coup et d'instruments télégraphiques à aiguille à trois positions.
Au cours des années 1840, le télégraphe électrique a supplanté les systèmes de télégraphie optique, y compris les sémaphores, s'imposant ainsi comme la principale méthode de transmission de messages urgents. Dans la seconde moitié du XIXe siècle, la majorité des pays développés avaient établi des réseaux télégraphiques commerciaux, comprenant des bureaux locaux dans la plupart des zones urbaines et rurales. Cela a permis au public d'envoyer des messages, appelés télégrammes, à n'importe quelle personne dans le pays moyennant des frais stipulés.
À partir de 1850, le déploiement de câbles télégraphiques sous-marins a facilité la première communication rapide entre des individus résidant sur différents continents. La transmission quasi instantanée de messages à travers et entre les continents via le télégraphe a profondément influencé les paysages sociaux et économiques. L'avènement du télégraphe électrique a finalement ouvert la voie à l'invention de la télégraphie sans fil par Guglielmo Marconi, initiée en 1894, qui a représenté la première méthode de télécommunication par ondes radio.
Au début du 20e siècle, les réseaux de téléimprimeurs ont progressivement remplacé le fonctionnement manuel des machines télégraphiques. L'adoption croissante du téléphone a relégué la télégraphie à un nombre limité d'applications spécialisées, son utilisation par le grand public se réduisant principalement aux salutations pour les événements festifs. La prolifération d'Internet et du courrier électronique dans les années 1990 a rendu les réseaux télégraphiques dédiés largement obsolètes.
Historique
Premiers travaux
Les premières recherches sur l'électricité ont révélé que les phénomènes électriques se propageaient à une vitesse considérable, incitant de nombreux expérimentateurs à explorer son application pour les communications longue distance. Par conséquent, tous les effets électriques reconnus, y compris les étincelles, l'attraction électrostatique, les altérations chimiques, les chocs électriques et, par la suite, l'électromagnétisme, ont été exploités pour tenter de détecter des transmissions électriques contrôlées sur différentes distances.
En 1753, un contributeur anonyme du Scots Magazine a proposé un télégraphe électrostatique. Ce système envisageait un fil pour chaque lettre de l'alphabet, permettant d'envoyer des messages en connectant séquentiellement des bornes de fil à une machine électrostatique et en observant la déviation résultante des boules de moelle à l'extrémité de réception. Bien que l'écrivain, qui a signé sous le nom de C.M. et posté de Renfrew, n'a pas été définitivement identifié, Charles Marshall de Renfrew a été suggéré comme étant l'auteur. Bien que l'attraction électrostatique ait constitué la base des premières expériences européennes de télégraphie électrique, ces méthodes ont finalement été jugées peu pratiques et n'ont jamais évolué vers des systèmes de communication fonctionnels.
Georges-Louis Le Sage a développé un premier télégraphe électrique en 1774. Cet appareil utilisait un fil distinct pour chacune des 26 lettres de l'alphabet, bien que sa portée opérationnelle soit limitée à deux pièces de sa résidence.
En 1800, Alessandro Volta a inventé le système voltaïque. la pile fournissait un courant électrique continu, faisant ainsi progresser considérablement les capacités expérimentales. Cette innovation offrait un courant stable à basse tension capable de produire des effets plus prononcés, dépassant ainsi les limites des décharges momentanées des machines électrostatiques et des pots de Leyde, qui étaient les seules sources artificielles d'électricité connues jusqu'alors.
L'un des premiers progrès de la télégraphie électrique fut le « télégraphe électrochimique », développé en 1809 par le médecin, anatomiste et inventeur allemand Samuel Thomas von Sömmering, en s'appuyant sur une conception de 1804 du mathématicien espagnol. Francisco Salva Campillo. Les deux modèles utilisaient plusieurs fils, jusqu'à 35, pour représenter presque toutes les lettres et chiffres latins. L'itération de Von Sömmering pourrait transmettre des messages électriquement sur plusieurs kilomètres. Le système fonctionnait en immergeant chacun des fils du récepteur dans un tube de verre distinct contenant de l'acide. L'expéditeur appliquerait séquentiellement un courant électrique à travers les fils correspondant à chaque lettre d'un message. À la station de réception, ces courants électrolysaient l'acide dans les tubes, générant des flux de bulles d'hydrogène adjacents à leurs lettres ou chiffres respectifs. Un opérateur au niveau du récepteur observait ensuite ces bulles pour enregistrer le message transmis, une méthode distincte des télégraphes ultérieurs qui utilisaient un seul fil avec un retour au sol.
En 1820, Hans Christian Ørsted a fait la découverte cruciale qu'un courant électrique génère un champ magnétique capable de dévier l'aiguille d'une boussole. La même année, Johann Schweigger invente le galvanomètre, un indicateur sensible de courant électrique constitué d'une bobine de fil entourant une boussole. Parallèlement, André-Marie Ampère propose une méthode télégraphique impliquant de petits aimants placés sous les extrémités de plusieurs jeux de fils, chaque lettre de l'alphabet étant affectée à une paire de fils. Ampère ne connaissait manifestement pas l'existence du galvanomètre de Schweigger, qui aurait considérablement amélioré la sensibilité du système qu'il proposait. Peter Barlow a tenté le concept d'Ampère en 1825 mais n'a atteint une fonctionnalité que sur 200 pieds (61 m), le jugeant peu pratique. Par la suite, en 1830, William Ritchie affina le design d'Ampère en enfermant les aiguilles magnétiques dans une bobine de fil connectée à chaque paire de conducteurs. Ritchie a démontré avec succès la faisabilité du télégraphe électromagnétique, bien que limité au cadre d'une salle de conférence.
William Sturgeon a inventé l'électro-aimant en 1825, en utilisant un seul enroulement de fil non isolé sur du fer verni pour amplifier la force magnétique générée par le courant électrique. Joseph Henry a encore avancé ce principe en 1828 en incorporant plusieurs enroulements de fil isolé autour du noyau, ce qui a abouti à un électro-aimant beaucoup plus puissant, capable de faire fonctionner un télégraphe malgré la haute résistance inhérente aux longs fils télégraphiques. Alors qu'il servait à l'Académie d'Albany de 1826 à 1832, Henry a fourni la première démonstration pratique de la théorie du « télégraphe magnétique » en 1831, en faisant sonner avec succès une cloche à travers un mile (1,6 km) de fil enroulé dans une pièce.
En 1835, Joseph Henry et Edward Davy ont développé indépendamment le relais électrique à mercure, un dispositif qui fonctionnait en immergeant une aiguille magnétique dans un réservoir de mercure lorsqu'un courant électrique traversait une bobine encerclant. Deux ans plus tard, en 1837, Davy introduisit un relais métallique beaucoup plus pratique. Cette innovation est rapidement devenue le mécanisme de relais préféré dans les systèmes télégraphiques et un composant essentiel pour la régénération périodique des signaux atténués. Davy a fait une démonstration publique de son système télégraphique à Regent's Park en 1837, puis a reçu un brevet en 1838. De plus, Davy a inventé un télégraphe à imprimer qui utilisait le courant électrique d'un signal télégraphique pour marquer un ruban de calicot infusé d'iodure de potassium et d'hypochlorite de calcium.
Premiers systèmes opérationnels
Le premier système télégraphique opérationnel a été construit par l'inventeur anglais Francis Ronalds en 1816, en utilisant l'électricité statique. Dans sa résidence familiale du Hammersmith Mall, Ronalds a établi un réseau souterrain complet dans une tranchée de 175 verges (160 m), en plus d'une ligne télégraphique aérienne de 13 km. Ces lignes étaient reliées aux deux extrémités à des cadrans tournants inscrits avec l'alphabet, permettant la transmission de messages par le biais d'impulsions électriques véhiculées le long du fil. Bien qu'il ait présenté son invention à l'Amirauté en juillet 1816, elle fut rejetée comme « totalement inutile ». Son exposé détaillé du système et du potentiel de communication mondiale rapide, articulé dans Descriptions d'un télégraphe électrique et de certains autres appareils électriques, constituait le premier ouvrage publié sur la télégraphie électrique et abordait notamment le risque de retard du signal attribuable à l'induction. Des éléments de la conception de Ronalds ont ensuite été incorporés dans la commercialisation du télégraphe plus de deux décennies plus tard.
Le télégraphe Schilling, développé par le baron Schilling von Canstatt en 1832, constitue l'un des premiers exemples de télégraphe à aiguille. Son appareil de transmission comportait un clavier à 16 touches noires et blanches, qui servait à contrôler le courant électrique. L'instrument récepteur comprenait six galvanomètres, chacun équipé d'aiguilles magnétiques suspendues par des fils de soie. Les deux stations du télégraphe de Schilling étaient reliées entre elles par huit fils : six pour les galvanomètres, un pour le courant de retour et un pour une cloche de signal. Lorsqu'un opérateur appuyait sur une touche de la station émettrice, le pointeur correspondant de la station réceptrice se déviait. Des configurations distinctes de drapeaux noirs et blancs sur divers disques généraient des combinaisons représentant des lettres ou des chiffres. Pavel Schilling a ensuite amélioré cet appareil en réduisant le nombre de fils de connexion de huit à deux.
Le 21 octobre 1832, Schilling réussit à transmettre un signal à courte distance entre deux télégraphes situés dans des pièces distinctes de son appartement. En 1836, le gouvernement britannique tenta d'acheter son modèle ; cependant, Schilling accepta plutôt les propositions de Nicolas Ier de Russie. Le télégraphe de Schilling a été testé sur un câble expérimental souterrain et sous-marin de 5 kilomètres de long (3,1 mi), posé autour du bâtiment principal de l'Amirauté à Saint-Pétersbourg. Le système a reçu l'approbation pour une connexion télégraphique entre le palais impérial de Peterhof et la base navale de Cronstadt. Néanmoins, le projet fut annulé après la mort de Schilling en 1837. Schilling est également considéré comme l'un des premiers individus à mettre en œuvre le concept de transmission de signaux binaires. Son travail fondateur a ensuite été avancé par Moritz von Jacobi, qui a développé un équipement télégraphique employé plus tard par le tsar Alexandre III pour relier le palais impérial de Tsarskoïe Selo à la base navale de Kronstadt.
En 1833, Carl Friedrich Gauss, en collaboration avec le professeur de physique Wilhelm Weber à Göttingen, a installé un fil de 1 200 mètres de long (3 900 pieds) sur les toits de la ville. Gauss a intégré le multiplicateur Poggendorff-Schweigger à son magnétomètre pour construire un instrument plus sensible, qu'il a appelé galvanomètre. Pour permettre l'inversion de la direction du courant électrique, il a conçu son propre collecteur. Par conséquent, il a acquis la capacité de manipuler le mouvement d'une aiguille distante selon la direction établie par le commutateur à l'extrémité opposée de la ligne.
Au départ, Gauss et Weber utilisaient le télégraphe pour la synchronisation temporelle, concevant par la suite des méthodes de signalisation alternatives et finalement leur propre alphabet. Cet alphabet était codé dans un système binaire, transmis par des impulsions de tension positives ou négatives. Ces impulsions ont été générées en déplaçant verticalement une bobine d'induction sur un aimant permanent et en connectant la bobine aux fils de transmission via un collecteur. Une page du cahier de laboratoire de Gauss, qui comprend son code et le message inaugural transmis, ainsi qu'une réplique du télégraphe construit dans les années 1850 sous la direction de Weber, est conservée à la Faculté de physique de l'Université de Göttingen, en Allemagne.
Gauss pensait que ce système de communication bénéficierait aux villes de son royaume. Plus tard cette année-là, Gauss a remplacé la pile voltaïque par une impulsion d'induction, augmentant ainsi le taux de transmission de deux à sept lettres par minute. Faute de financement indépendant pour le développement du télégraphe, les inventeurs et l'université ont obtenu le soutien financier d'Alexander von Humboldt. Entre 1835 et 1836, Carl August Steinheil établit avec succès un réseau télégraphique à Munich. En 1838, Steinheil déploya un système télégraphique le long de la ligne ferroviaire Nuremberg-Fürth, qui avait été construite en 1835 comme premier chemin de fer allemand. Cette installation marqua le premier télégraphe à retour terrestre opérationnel.
En 1837, William Fothergill Cooke et Charles Wheatstone avaient développé conjointement un système télégraphique utilisant plusieurs aiguilles sur une planche, qui pouvaient être manipulées pour indiquer des lettres spécifiques de l'alphabet. Le nombre d'aiguilles utilisées était variable, en fonction de la quantité de caractères à coder. Leur système a été breveté en mai 1837. Le brevet spécifiait une configuration à cinq aiguilles, capable de coder vingt des vingt-six lettres de l'alphabet.
En 1837, Samuel Morse a conçu et breveté indépendamment un télégraphe électrique enregistreur. Alfred Vail, l'assistant de Morse, a conçu un instrument connu sous le nom de registre, conçu pour enregistrer les messages entrants. Cet appareil utilisait un stylet à commande électromagnétique pour graver des points et des tirets sur une bande de papier continue. Par la suite, Morse et Vail ont développé en collaboration l'alphabet de signalisation du code Morse.
Le 24 mai 1844, Morse a transmis le premier message historiquement significatif, « CE QUE DIEU A FORGÉ », à Vail, du Capitole de Washington à l'ancien dépôt de Mt. Clare à Baltimore.
Télégraphie commerciale
Le système Cooke et Wheatstone
Le premier télégraphe électrique commercial était le système Cooke et Wheatstone. En 1837, un système démonstratif à quatre aiguilles a été déployé sur le segment Euston à Camden Town du London and Birmingham Railway de Robert Stephenson, destiné à la signalisation des opérations de transport par câble de locomotives. Cependant, ce système a ensuite été remplacé par des sifflets pneumatiques. Cooke et Wheatstone ont réalisé leur premier triomphe commercial en 1838 avec un système mis en œuvre sur le Great Western Railway, s'étendant sur 21 km de la gare de Paddington à West Drayton. Cette configuration à cinq aiguilles et six fils offrait l'avantage significatif d'afficher visuellement la lettre transmise, évitant ainsi aux opérateurs d'avoir à mémoriser un code. Une rupture d'isolation s'est produite dans les câbles souterrains reliant Paddington et West Drayton. Par conséquent, lors de l'extension de la ligne jusqu'à Slough en 1843, le système a été reconfiguré en une configuration à une aiguille et à deux fils utilisant des fils non isolés montés sur des poteaux. En fin de compte, la charge économique de l'installation des câbles s'est avérée plus importante que celle de la formation des opérateurs. Le télégraphe à aiguille unique connut un succès considérable sur les chemins de fer britanniques, avec 15 000 unités opérationnelles à la fin du XIXe siècle ; certains sont restés en service jusque dans les années 1930. L'Electric Telegraph Company, reconnue comme la première entreprise publique de télégraphie au monde, a été créée en 1845 par le financier John Lewis Ricardo et Cooke.
Le télégraphe ABC de Wheatstone
En 1840, Wheatstone a conçu un système alphabétique fonctionnel, connu sous le nom d'A.B.C. Système, principalement utilisé pour les communications filaires privées. Ce système comprenait un « communicateur » au point d'émission et un « indicateur » au point de réception. Le communicateur comportait un cadran circulaire avec un pointeur et 26 lettres de l'alphabet, ainsi que quatre signes de ponctuation, disposés autour de sa circonférence. Chaque caractère était associé à une touche pressable. Une transmission a commencé avec les pointeurs des deux cadrans synchronisés sur une position de départ. L'opérateur émetteur appuierait alors sur la touche correspondant au caractère souhaité. Intégrée à la base du communicateur se trouvait une magnéto, activée par une poignée montée à l'avant. La rotation de cette poignée appliquait une tension alternative à la ligne. Chaque demi-cycle du courant faisait avancer les pointeurs aux deux extrémités d'un incrément. Lorsque le pointeur atteindrait la position de la touche enfoncée, il cesserait de bouger et la magnéto se déconnecterait de la ligne. Le pointeur du communicateur était mécaniquement lié au mécanisme magnéto. A l'inverse, l'aiguille de l'indicateur était propulsée par un électro-aimant polarisé, dont l'armature était reliée via un échappement. Par conséquent, la tension alternative de la ligne a déplacé avec précision le pointeur de l'indicateur vers la position de la touche enfoncée sur le communicateur. Appuyer sur une touche suivante libérerait le pointeur actuel et la touche précédemment maintenue, rétablissant simultanément la connexion de la magnéto à la ligne. Ces appareils étaient particulièrement robustes et simples à utiliser, et sont restés en service en Grande-Bretagne jusqu'au XXe siècle.
Système Morse
Le système Morse fonctionne avec un seul fil reliant différentes stations. À la station émettrice, un opérateur utilise une clé télégraphique, un type de commutateur, pour saisir des messages texte en utilisant le code Morse. Initialement, la conception prévoyait une armature pour produire des marques sur du ruban de papier ; cependant, les opérateurs ont rapidement développé les compétences nécessaires pour interpréter les clics audibles, trouvant plus efficace de transcrire directement les messages.
En 1851, une conférence tenue à Vienne, impliquant les pays de l'Union télégraphique germano-autrichienne (qui regroupait de nombreux pays d'Europe centrale), a officiellement adopté le télégraphe Morse pour les communications internationales. Le code Morse international établi lors de cette conférence représentait une modification significative par rapport au code Morse américain original, s'inspirant d'un code utilisé sur les chemins de fer de Hambourg (Gerke, 1848). L'établissement d'un code unifié était crucial pour permettre des connexions télégraphiques directes entre les pays, car des codes disparates nécessitaient des opérateurs supplémentaires pour la traduction et la retransmission. En 1865, une conférence à Paris reconnut officiellement le code de Gerke comme le code Morse international, l'établissant ainsi comme la norme mondiale. Néanmoins, les États-Unis ont continué à utiliser le code Morse américain au niveau national pendant un certain temps, exigeant que les messages internationaux soient retransmis dans les deux sens.
Aux États-Unis, le système télégraphique Morse/Vail a connu un déploiement rapide dans les deux décennies suivant sa première démonstration en 1844. Le télégraphe terrestre transcontinental a réussi à relier les côtes ouest et est du continent le 24 octobre 1861, remplaçant ainsi le service Pony Express.
Système Foy-Breguet
La France a connu un retard dans l'adoption du télégraphe électrique, principalement en raison de son vaste réseau de télégraphe optique existant, qui avait été développé à l'époque napoléonienne. En outre, des préoccupations importantes existaient concernant la vulnérabilité des télégraphes électriques à une désactivation rapide par des saboteurs ennemis, une menace beaucoup moins pertinente pour les télégraphes optiques, qui manquaient de matériel exposé entre les stations. Finalement, le télégraphe Foy-Breguet fut mis en œuvre. Ce système à deux aiguilles utilisait deux fils de signal mais présentait les informations différemment des autres télégraphes à aiguille. Ses aiguilles formaient des symboles analogues à ceux du système optique Chappe, facilitant la familiarité des opérateurs télégraphistes. Le système optique a commencé à être mis hors service en 1846, bien que son élimination complète n'ait eu lieu qu'en 1855. Cette même année, le système Foy-Breguet a été remplacé par le système Morse.
Extension
Au-delà de leur intégration rapide le long des lignes ferroviaires, les systèmes télégraphiques se sont rapidement étendus au domaine des communications de masse, avec des instruments installés dans les bureaux de poste. Cela a marqué l’avènement d’une communication personnelle généralisée. Même si la construction de réseaux télégraphiques exigeait beaucoup de capitaux, les financements étaient facilement disponibles, notamment auprès des financiers basés à Londres. En 1852, les systèmes télégraphiques nationaux étaient opérationnels dans plusieurs grands pays.
La New York and Mississippi Valley Printing Telegraph Company, créée à Rochester, New York, en 1852, est ensuite devenue la Western Union Telegraph Company. Malgré l'existence de nombreux réseaux télégraphiques nationaux, une interconnexion mondiale unifiée restait absente. Par conséquent, les services postaux ont continué à servir de principal moyen de communication avec les pays au-delà de l'Europe.
La mise en œuvre de la télégraphie en Asie centrale a eu lieu dans les années 1870.
Progrès de la technologie télégraphique
Un objectif persistant en télégraphie impliquait de minimiser le coût par message grâce à la réduction du travail manuel ou à l'augmentation des vitesses de transmission. De nombreuses approches expérimentales ont exploré les pointeurs mobiles et diverses méthodes de codage électrique ; cependant, la majorité de ces systèmes se sont révélés excessivement complexes et peu fiables. L'invention du télégraphisme a été une stratégie notable et efficace pour réduire les coûts des messages.
Le système ABC de Charles Wheatstone, introduit en 1840, représentait le premier appareil télégraphique qui ne nécessitait pas d'utilisation par des techniciens qualifiés. Ce système comportait un arrangement de lettres de l'alphabet autour d'un cadran d'horloge, avec un signal amenant une aiguille à désigner le caractère souhaité. Ce système rudimentaire imposait la présence en temps réel d'un récepteur pour transcrire les messages et atteignait des taux de transmission allant jusqu'à 15 mots par minute.
Alexander Bain a obtenu un brevet pour un télégraphe chimique à Édimbourg en 1846. Cet appareil fonctionnait en dirigeant un courant de signal pour déplacer un stylo en fer sur une bande de papier avançant continuellement et saturée d'une solution de nitrate d'ammonium et de ferrocyanure de potassium. Ce processus a induit une décomposition chimique, entraînant l’apparition de marques bleues lisibles représentant le code Morse. Le télégraphe à imprimer atteignait une vitesse de 16,5 mots par minute ; cependant, les messages reçus nécessitaient toujours une traduction manuelle en anglais par des copistes humains. La télégraphie chimique a cessé d'être utilisée aux États-Unis en 1851, suite à l'invalidation du brevet de Bain par le groupe Morse devant le tribunal de district des États-Unis.
À partir de la ligne New York-Boston en 1848, certains réseaux télégraphiques ont brièvement adopté la pratique consistant à employer des opérateurs sonores, des individus spécialement formés pour interpréter le code Morse à l'oreille. Au fil du temps, l'intégration des opérateurs sonores a évité la nécessité pour les récepteurs télégraphiques d'incorporer des registres et des mécanismes de bande. Par conséquent, l'appareil de réception s'est transformé en un « sondeur », un électro-aimant activé par un courant électrique qui attirait un petit levier en fer. L'ouverture ou la fermeture de la clé sonore faisait heurter ce levier contre une enclume. Les opérateurs Morse différenciaient un point et un tiret en fonction de la durée de l'intervalle séparant les deux clics distincts. Par la suite, le message a été transcrit manuellement.
En 1846, Royal Earl House a conçu et breveté un système télégraphique d'impression de lettres qui incorporait un clavier alphabétique pour la transmission et imprimait automatiquement des caractères sur papier à l'extrémité de réception. Il a ensuite introduit une itération à vapeur de ce système en 1852. Les partisans de la télégraphie à impression ont affirmé que cette innovation atténuerait les erreurs couramment commises par les opérateurs Morse. En 1852, la machine House était déployée sur quatre principales lignes télégraphiques américaines, avec une vitesse opérationnelle estimée à 2 600 mots par heure.
David Edward Hughes a inventé un télégraphe à imprimer en 1855. Ce système comportait un clavier alphabétique à 26 touches et une roue à caractères rotative, qui vérifiait le caractère transmis en fonction de l'intervalle temporel écoulé depuis la transmission précédente. Il facilitait l'enregistrement automatique des messages à la station de réception. Réputé pour sa stabilité et sa précision, ce système a été accepté dans le monde entier.
Le progrès ultérieur de la technologie télégraphique fut le code Baudot, introduit en 1874. L'ingénieur français Émile Baudot a breveté un télégraphe à impression qui convertissait automatiquement les signaux en caractères typographiques. Chaque caractère était représenté par un code de cinq bits, déchiffré mécaniquement à partir de la configuration de cinq interrupteurs marche/arrêt. Les opérateurs devaient maintenir un rythme constant, et la vitesse opérationnelle typique atteignait 30 mots par minute.
Bien que la réception soit devenue automatisée à ce stade, la vitesse et la précision de la transmission restaient dépendantes de la compétence de l'opérateur humain. Charles Wheatstone a breveté le premier système automatisé pratique, qui impliquait de taper des messages (en code Morse) sur une bande perforée à l'aide d'un appareil semblable à un clavier connu sous le nom de « Stick Punch ». L'émetteur traitait ensuite automatiquement cette bande, transmettant le message à une vitesse exceptionnellement élevée pour l'époque, atteignant 70 mots par minute.
Systèmes de téléimprimeurs
Frederick G. Creed a été le pionnier d'un système de téléimprimeur à Glasgow, qui comprenait un perforateur à clavier utilisant de l'air comprimé pour perforer des trous, un reperforateur (perforateur de réception) et une imprimante. Le reperforateur convertissait les signaux Morse entrants en perforations sur une bande de papier, tandis que l'imprimante décodait ensuite cette bande pour produire des caractères alphanumériques sur du papier ordinaire. Cette innovation a conduit au système d'impression automatique Creed à grande vitesse, capable d'une cadence sans précédent de 200 mots par minute, et a été adoptée par le Daily Mail pour la transmission quotidienne du contenu des journaux.
L'avènement du téléimprimeur a conféré une automatisation complète au codage télégraphique. Les premiers téléscripteurs utilisaient le code Baudot ITA-1, un système à cinq bits qui ne produisait que trente-deux codes distincts. Cette limitation inhérente a nécessité sa surdéfinition en deux « équipes », désignées par « lettres » et « chiffres », chaque ensemble étant précédé d'un code d'équipe explicite et non partagé. En 1901, Donald Murray a ensuite affiné le code de Baudot.
Au cours des années 1930, les principaux fabricants de téléimprimeurs comprenaient Teletype aux États-Unis, Creed en Grande-Bretagne et Siemens en Allemagne.
En 1935, le routage des messages représentait le dernier obstacle important à l'automatisation complète de la télégraphie. Les grands fournisseurs de télégraphie ont par conséquent commencé à développer des systèmes intégrant une numérotation rotative de type téléphonique pour connecter les téléimprimeurs. Ces systèmes résultants ont été appelés « Telex » (TELegraph EXchange). Les machines télex effectuaient initialement une numérotation par impulsions de type téléphone rotatif pour la commutation de circuit, puis transmettaient des données à l'aide d'ITA2. Ce routage télex de « type A » automatisait efficacement le routage des messages.
Le premier réseau télex étendu a été mis en œuvre en Allemagne dans les années 1930, principalement pour les communications gouvernementales.
Fonctionnant à un débit de 45,45 (±0,5 %) bauds, considéré comme rapide pour son époque, jusqu'à 25 canaux télex pouvaient partager un seul canal téléphonique longue distance grâce à l'application de télégraphie à fréquence vocale. multiplexage. Cette capacité a fait du télex la méthode la plus économique pour une communication longue distance fiable.
Le service d'échange automatique de téléimprimeurs a été inauguré au Canada par CPR Telegraphs et CN Telegraph en juillet 1957. Par la suite, en 1958, Western Union a commencé la construction d'un réseau télex aux États-Unis.
Le télégraphe harmonique
La principale charge financière d'un système télégraphique provenait de l'installation, en particulier de la pose d'une infrastructure filaire souvent étendue. Pour atténuer ces dépenses et par conséquent augmenter les revenus par fil, les efforts se sont concentrés sur la conception de méthodes permettant de transmettre plusieurs messages simultanément sur une seule ligne. Les premiers appareils pionniers comprenaient le duplex et le quadruplex, qui facilitaient respectivement une et deux transmissions télégraphiques dans chaque direction. Toutefois, un nombre encore plus important de canaux était souhaité pour les lignes les plus fréquentées. Dans la seconde moitié du XIXe siècle, plusieurs inventeurs, dont Charles Bourseul, Thomas Edison, Elisha Gray et Alexander Graham Bell, ont tenté de concevoir une telle méthode de transmission multicanal.
Une approche méthodologique impliquait l'utilisation de résonateurs de plusieurs fréquences distinctes pour servir de porteurs pour un signal marche-arrêt modulé. Cette technique, connue sous le nom de télégraphe harmonique, constituait une forme de multiplexage par répartition en fréquence. Ces différentes fréquences, appelées harmoniques, pourraient ensuite être regroupées en un seul signal complexe et transmis le long du fil. À l'extrémité de réception, un ensemble de résonateurs correspondants séparerait les fréquences individuelles.
La capacité de transmettre un ensemble de fréquences sur un seul fil a par conséquent facilité la réalisation que la voix humaine elle-même pouvait être transmise électriquement à travers le même support, ce qui a abouti à l'invention du téléphone. Alors que les premiers travaux sur le multiplexage des signaux télégraphiques ont conduit à la téléphonie, les progrès technologiques ultérieurs ont permis de regrouper plusieurs signaux vocaux sur un seul fil en élargissant considérablement la bande passante grâce à la modulation de fréquences dépassant de loin l'audition humaine. Finalement, la bande passante a été encore élargie en utilisant des signaux lumineux laser transmis via des câbles à fibre optique, avec une seule transmission à fibre optique capable de transporter 25 000 signaux téléphoniques simultanément.
Câbles télégraphiques océaniques
Après la mise en œuvre réussie des premiers systèmes télégraphiques, le concept de transmission de messages à travers les océans via des câbles de communication sous-marins a émergé. Un obstacle technique important consistait à isoler correctement ces câbles sous-marins pour empêcher les fuites de courant électrique dans les eaux environnantes. En 1842, le chirurgien écossais William Montgomerie a introduit la gutta-percha, une résine adhésive dérivée de l'arbre Palaquium gutta, en Europe. Michael Faraday et Wheatstone ont rapidement reconnu les propriétés isolantes de la gutta-percha ; dès 1845, Wheatstone proposa son utilisation pour revêtir le fil destiné à la liaison Douvres-Calais. La gutta-percha servit ensuite d'isolant pour un fil installé outre-Rhin, reliant Deutz à Cologne. En 1849, C. V. Walker, électricien pour la South Eastern Railway, testa avec succès un fil recouvert de gutta-percha de 3,2 km immergé au large de la côte de Folkestone.
En 1847, l'ingénieur John Watkins Brett, basé à Bristol, obtint l'autorisation de Louis-Philippe d'établir une communication télégraphique entre la France et l'Angleterre. Le premier câble sous-marin, posé en 1850, reliait ces deux pays, avec des connexions ultérieures s'étendant jusqu'à l'Irlande et aux Pays-Bas.
L'Atlantic Telegraph Company a été créée à Londres en 1856 dans le but de construire un câble télégraphique transatlantique commercial. Malgré de nombreux défis, le projet fut conclu avec succès le 18 juillet 1866 par le navire SS Great Eastern, sous le commandement de Sir James Anderson. John Pender, un participant au voyage dans le Grand Est, a ensuite fondé plusieurs sociétés de télécommunications, se concentrant principalement sur les installations de câbles entre la Grande-Bretagne et l'Asie du Sud-Est. Des tentatives antérieures d'installation de câbles sous-marins transatlantiques ont eu lieu en 1857, 1858 et 1865. Le câble de 1857 a fonctionné par intermittence pendant quelques jours ou semaines seulement avant sa panne. La recherche sur les câbles télégraphiques sous-marins a considérablement fait progresser l’analyse mathématique des lignes de transmission étendues. Les lignes télégraphiques reliant la Grande-Bretagne à l'Inde ont été établies en 1870. (Ces différentes sociétés ont fusionné pour former la Eastern Telegraph Company en 1872.) L'expédition HMS Challenger, menée de 1873 à 1876, a cartographié le fond de l'océan en vue de préparer les futurs itinéraires de câbles télégraphiques sous-marins.
L'Australie a réalisé sa première connexion mondiale en octobre 1872 via un câble télégraphique sous-marin posé à Darwin. Cette évolution a facilité la réception des informations internationales. L'achèvement du télégraphe transpacifique en 1902 a finalement abouti à un encerclement télégraphique mondial.
Depuis les années 1850 jusqu'à une partie importante du 20e siècle, les systèmes de câbles sous-marins britanniques ont occupé une position dominante à l'échelle mondiale. Cette domination a été formalisée comme un objectif stratégique, appelé par la suite la All Red Line. En 1896, les sociétés britanniques possédaient vingt-quatre des trente navires câbliers du monde entier. En 1892, les entreprises britanniques contrôlaient et exploitaient les deux tiers des câbles du monde, conservant une part de 42,7 % en 1923.
La société de câble et de sans fil
Câble et amp; Wireless, une entité britannique de télécommunications, a vu le jour dans les années 1860 avec Sir John Pender comme fondateur, bien que le nom de l'entreprise n'ait été adopté qu'en 1934. Sa création est le résultat d'une série de fusions, notamment :
- La société télégraphique de Falmouth, Malte, Gibraltar
- La British Indian Submarine Telegraph Company
- La Compagnie des Télégraphes de Marseille, Alger et Malte
- La Compagnie Eastern Telegraph
- Eastern Extension Australasia and China Telegraph Company
- Les sociétés télégraphiques de l'Est et associées
Télégraphie et détermination de la longitude
La télégraphie a joué un rôle crucial dans la transmission des signaux horaires pour la détermination de la longitude, offrant une précision considérablement améliorée par rapport aux méthodes précédentes. La longitude a été calculée en comparant l'heure locale (par exemple, midi local, défini par le zénith du soleil) avec l'heure absolue (une heure universelle cohérente pour tous les observateurs du monde). Un écart d'une heure entre les heures locales de deux lieux correspond à une différence de longitude de 15° (dérivée de 360°/24 heures). Avant la télégraphie, le temps absolu était déterminé grâce à des phénomènes astronomiques tels que les éclipses, les occultations ou les distances lunaires, ou en transportant physiquement un chronomètre précis entre les sites.
Le télégraphe était très important pour envoyer des signaux horaires afin de déterminer la longitude, offrant une plus grande précision qu'auparavant. La longitude a été mesurée en comparant l'heure locale (par exemple, midi local se produit lorsque le soleil est au plus haut au-dessus de l'horizon) avec l'heure absolue (une heure qui est la même pour un observateur n'importe où sur terre). Si les heures locales de deux lieux diffèrent d'une heure, la différence de longitude entre elles est de 15° (360°/24h). Avant la télégraphie, l'heure absolue pouvait être obtenue à partir d'événements astronomiques, tels que des éclipses, des occultations ou des distances lunaires, ou en transportant une horloge précise (un chronomètre) d'un endroit à un autre.
Le concept d'utilisation du télégraphe pour transmettre des signaux horaires afin de déterminer la longitude a été initialement proposé par François Arago à Samuel Morse en 1837. L'essai inaugural de cette méthodologie a été mené par le capitaine Wilkes de la marine américaine en 1844, en utilisant la ligne établie par Morse entre Washington et Baltimore. Cette technique a rapidement gagné en application pratique pour la détermination de la longitude, en particulier par l'U.S. Coast Survey, et son utilité s'est étendue sur des distances de plus en plus grandes à mesure que l'infrastructure télégraphique proliférait à travers l'Amérique du Nord et dans le monde, parallèlement aux progrès technologiques qui ont amélioré la précision et l'efficacité opérationnelle.
Le « réseau de longitude télégraphique » a ensuite atteint une couverture mondiale. Des connexions transatlantiques entre l'Europe et l'Amérique du Nord ont été établies entre 1866 et 1870. La marine américaine a étendu son réseau d'observation aux Antilles et à l'Amérique centrale et du Sud, incorporant une liaison transatlantique supplémentaire de l'Amérique du Sud à Lisbonne entre 1874 et 1890. Parallèlement, les observations britanniques, russes et américaines formaient une chaîne continue depuis l'Europe via Suez, Aden, Madras, Singapour, la Chine et le Japon, s'étendant jusqu'à Vladivostok, de là à Saint-Pétersbourg, et finalement retour en Europe occidentale.
Le réseau télégraphique de l'Australie a été intégré à celui de Singapour via Java en 1871, et le réseau mondial a été achevé en 1902 avec la connexion des réseaux australien et néo-zélandais à celui du Canada via la All Red Line. Les deux déterminations indépendantes des longitudes, l'une transmise d'est en ouest et l'autre d'ouest en est, présentaient un accord à moins d'une seconde d'arc (1⁄15 seconde de temps), ce qui représente un écart de moins de 30 mètres.
Télégraphie dans des contextes militaires
L'avènement des télégrammes a conféré des avantages stratégiques distincts aux belligérants. Les communications confidentielles étaient systématiquement cryptées, garantissant ainsi qu’une simple interception ne suffirait pas à un adversaire pour obtenir un avantage tactique. Par ailleurs, les contraintes physiques liées à l’interception des câbles télégraphiques sous-marins augmentaient initialement la sécurité ; cependant, le développement ultérieur de la radiotélégraphie a considérablement élargi la portée des capacités d'interception.
La guerre de Crimée
La guerre de Crimée est l'un des premiers conflits à utiliser largement les communications télégraphiques et l'un des premiers à être documenté de manière exhaustive. En 1854, le gouvernement de Londres créa un détachement télégraphique militaire pour l'armée, commandé par un officier des Royal Engineers. Cette unité devait comprendre vingt-cinq hommes du Royal Corps of Sappers & Des mineurs, formés par l'Electric Telegraph Company pour construire et exploiter le premier système de télégraphie électrique de terrain.
La couverture journalistique du conflit a été assurée par William Howard Russell, écrivant pour le journal The Times, complétée par des photographies de Roger Fenton. Les reportages des correspondants de guerre ont permis au public des pays concernés de rester informé des événements quotidiens avec une immédiateté sans précédent. Suite à l'extension française de leurs lignes télégraphiques jusqu'à la côte de la mer Noire à la fin de 1854, les dépêches de guerre commencèrent à atteindre Londres en deux jours. La pose d’un câble sous-marin britannique vers la péninsule de Crimée en avril 1855 accéléra encore davantage cette situation, permettant aux nouvelles d’arriver à Londres en quelques heures. Ces rapports quotidiens opportuns ont considérablement galvanisé l'opinion publique britannique concernant la guerre, conduisant finalement à la chute du gouvernement et à l'accession de Lord Palmerston au poste de Premier ministre.
La guerre civile américaine
Pendant la guerre civile américaine, le télégraphe a démontré sa valeur cruciale en tant que moyen de communication tactique, opérationnel et stratégique, contribuant de manière significative à la victoire de l'Union. À l'opposé, la Confédération n'a pas réussi à exploiter efficacement le réseau télégraphique du Sud, considérablement plus petit. Avant le conflit, les systèmes télégraphiques étaient principalement utilisés dans le secteur commercial. Les bâtiments gouvernementaux manquaient d'interconnexions via des lignes télégraphiques et comptaient plutôt sur des coursiers pour la transmission des messages. Avant la guerre, le gouvernement ne percevait aucune nécessité de liaisons intra-urbaines, même si les liaisons interurbaines étaient reconnues comme bénéfiques. Washington D.C., en tant que centre gouvernemental, possédait le plus grand nombre de connexions, mais seul un nombre limité de lignes s'étendaient au nord et au sud de la ville. Il a fallu attendre la guerre civile pour que le gouvernement reconnaisse pleinement le potentiel profond du système télégraphique. Peu de temps après le bombardement de Fort Sumter, les forces du Sud ont coupé les lignes télégraphiques menant à Washington DC, précipitant une panique généralisée dans la ville en raison des craintes d'une invasion sudiste imminente.
Au cours des six premiers mois du conflit, le Corps télégraphique militaire américain (USMT) avait mis en place environ 480 km d'infrastructure télégraphique. À la fin de la guerre, ce réseau s'étendait à environ 15 000 milles (24 000 km), dont 8 000 milles pour les opérations militaires et 5 000 milles pour les applications commerciales. Au cours de cette période, l'USMT a traité environ 6,5 millions de messages. Le télégraphe s'est avéré indispensable non seulement pour les communications militaires mais aussi pour le secteur civil, permettant aux dirigeants politiques de gouverner efficacement leurs districts respectifs.
Avant le conflit, l'American Telegraph Company censurait de manière informelle les communications suspectes pour empêcher le soutien au mouvement sécessionniste. Tout au long de la guerre, les secrétaires à la Guerre Simon Cameron, puis Edwin Stanton, cherchèrent à contrôler directement les réseaux télégraphiques pour réguler la diffusion de l'information. Une des premières décisions stratégiques de Stanton impliquait de rediriger les lignes télégraphiques du quartier général de McClellan directement vers le ministère de la Guerre. Stanton a déclaré que la télégraphie était son « bras droit ». Cette technologie a contribué de manière significative aux victoires clés du Nord, telles que la bataille d'Antietam (1862), la bataille de Chickamauga (1863) et la marche de Sherman vers la mer (1864).
Malgré son utilité, le système télégraphique présentait des limites inhérentes. Bien que le Corps télégraphique militaire américain (USMT) ait été le principal fournisseur de télégraphistes et d’infrastructures, il est resté une entité civile. La majorité de ses opérateurs étaient initialement employés par des sociétés de télégraphie privées, puis sous contrat avec le ministère de la Guerre. Cet arrangement générait fréquemment des frictions entre les commandants militaires et les opérateurs qui leur étaient assignés. Un point de discorde important est né du fait que les opérateurs de l’USMT n’étaient pas formellement liés par l’autorité militaire. Bien qu'ils exécutent généralement leurs tâches rapidement, l'absence de conformité militaire obligatoire a incité Albert Myer à créer le Corps des transmissions de l'armée américaine en février 1863. En tant que premier chef du Corps des transmissions, Myer s'est efforcé de consolider toutes les opérations de signalisation télégraphique et de signalisation sous son commandement, les soumettant ainsi à la discipline militaire. Après la création du Signal Corps, Myer a plaidé pour l'avancement de nouveaux systèmes télégraphiques. Contrairement à la dépendance de l'USMT à l'égard des infrastructures et du personnel civils, le système télégraphique de terrain innovant du Signal Corps offrait une vitesse de déploiement et de démantèlement supérieure à celle de la configuration existante de l'USMT.
Première Guerre mondiale
Pendant la Première Guerre mondiale, la Grande-Bretagne a maintenu des communications télégraphiques largement ininterrompues tout en coupant simultanément le réseau câblé mondial de l'Allemagne avec une efficacité considérable. Le gouvernement britannique a mis en œuvre des mesures de censure contre les sociétés de câbles télégraphiques pour lutter contre l'espionnage et limiter les transactions financières avec les puissances centrales. Le contrôle britannique sur les câbles transatlantiques, associé à ses capacités avancées de décryptage, a culminé avec l'incident du Zimmermann Telegram, un facteur crucial dans l'entrée des États-Unis dans le conflit. Malgré l'acquisition de colonies allemandes et l'expansion territoriale au Moyen-Orient, le fardeau financier de la guerre a diminué l'influence britannique sur l'infrastructure télégraphique, favorisant simultanément une augmentation du contrôle américain.
Seconde Guerre mondiale
La Seconde Guerre mondiale a vu une résurgence des tactiques de « guerre par câble » employées auparavant entre 1914 et 1918. En 1939, les câbles transatlantiques allemands furent à nouveau coupés. Par la suite, en 1940, les câbles italiens reliant l'Amérique du Sud et l'Espagne furent coupés en représailles à l'agression italienne contre deux des cinq câbles britanniques entre Gibraltar et Malte. Electra House, le siège social et la station centrale du câble de Cable & Les réseaux sans fil ont subi des dégâts lors des bombardements aériens allemands en 1941.
Les mouvements de résistance à travers l'Europe occupée ont systématiquement saboté les infrastructures de communication, y compris les lignes télégraphiques, obligeant les forces allemandes à s'appuyer sur la télégraphie sans fil, qui a ensuite été interceptée par les services de renseignement britanniques. Les Allemands ont conçu un téléimprimeur sophistiqué, connu sous le nom de Schlüssel-Zusatz (« attachement chiffré »), pour chiffrer les télégrammes échangés entre le haut commandement allemand (OKW) et les groupes de l'armée de campagne, en utilisant le chiffre de Lorenz. Ces communications cryptées comprenaient des rapports de situation critique, des plans de bataille et des délibérations stratégiques et tactiques. Les renseignements britanniques ont réussi à intercepter ces signaux, à procéder à une ingénierie inverse du mécanisme de cryptage et, par conséquent, à décrypter un volume substantiel de trafic de téléimprimeurs.
La fin de l'ère télégraphique
Aux États-Unis, la fin de l'ère télégraphique est souvent liée au déclin de la Western Union Telegraph Company. Western Union, en tant que fournisseur télégraphique dominant en Amérique, était considérée comme le principal concurrent de la National Bell Telephone Company. Western Union et Bell avaient investi dans les technologies télégraphiques et téléphoniques. L'erreur stratégique de Western Union en cédant l'avantage de la technologie téléphonique à Bell provenait de l'incapacité de sa haute direction à anticiper l'éventuelle suprématie du téléphone sur le système télégraphique alors en vigueur. Par la suite, Western Union a perdu le litige concernant les droits sur ses droits d'auteur sur les téléphones. Ce résultat a contraint Western Union à accepter un rôle subordonné sur le marché téléphonique en plein essor, ce qui a par conséquent contribué à la diminution de l'importance du télégraphe.
Bien que le télégraphe lui-même n'ait pas été le sujet central des litiges juridiques autour de 1878, les sociétés touchées par ces procédures représentaient les principales puissances télégraphiques de l'époque. Western Union pensait initialement que l’accord de 1878 établirait fermement la télégraphie comme méthode privilégiée pour les communications à longue distance. Cependant, en raison d'erreurs d'appréciation concernant l'avenir du télégraphe et de conditions contractuelles désavantageuses, Western Union a connu une période de déclin. AT&T a pris le contrôle opérationnel de Western Union en 1909, mais l'a cédé en 1914 sous la menace d'un litige antitrust. Plus tard, en 1990, AT&T a acquis les activités de courrier électronique et de télex de Western Union.
Bien que les services « télégraphiques » commerciaux restent accessibles dans de nombreux pays, la transmission s'effectue généralement via des réseaux informatiques plutôt que via une infrastructure filaire dédiée.
Références
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