Điện báo thủy lực: Phương tiện liên lạc đường dài thời cổ đại

Những tiến bộ trong lĩnh vực công nghệ đã thay đổi đáng kể cuộc sống của chúng ta ngày nay so với quá khứ xa xôi. Nhờ các thiết bị hiện đại, chúng ta dễ dàng giao tiếp với người khác ở khoảng cách xa, hoặc liên lạc với những nhóm người lớn. Nhìn lại các nền văn minh cổ đại, chúng ta sẽ có cái nhìn sâu sắc hơn về phương pháp liên lạc đường dài đầu tiên của con người.

Vào năm 350 trước Công nguyên, Aeneas đã phát minh ra máy điện báo thủy lực – một phương tiện liên lạc giúp nhanh chóng truyền đạt những thông tin quan trọng và chi tiết ở khoảng cách xa.

Aeneas là một nhà văn Hy Lạp, am hiểu về lịch sử quân sự, chiến lược, thông tin liên lạc. Ông là một trong những tác giả đầu tiên cung cấp hướng dẫn về thông tin liên lạc quân sự. Phát kiến này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc giúp trao đổi, truyền đạt chiến thuật và chiến lược của quân đội trong thời kỳ chiến tranh hoặc khi xảy ra các cuộc tấn công bất ngờ.

Trước đó, Aeneas đã cảm thấy thất vọng vì sự hạn chế của phương pháp liên lạc thông qua đuốc và đèn hiệu. Những ngọn đuốc cho phép truyền tải một số thông điệp như cảnh báo nguy hiểm hoặc thông báo rằng một mục tiêu đã hoàn thành, nhưng chúng không thể gửi tin nhắn với các thông điệp rõ ràng.

Aeneas đã phát triển máy điện báo thủy lực để khắc phục những vấn đề trên. Trong tác phẩm “The Histories”, nhà sử học Hy Lạp Polybius đã mô tả chi tiết về sáng chế của Aeneas. Cấu tạo máy điện báo thủy lực gồm một bình chứa nước lớn hình trụ và một thanh thẳng đứng nổi phía trên mặt nước. Trên thanh có dán lần lượt các mảnh giấy ghi thông điệp đã được mã hóa từ trước, ví dụ như “kỵ binh đang tiến vào” hay “có tàu chiến”.

Người ta sẽ đặt hai máy điện báo ở vị trí cách xa nhau nhưng vẫn nằm trong tầm nhìn của người quan sát, thường là trên đỉnh một ngọn đồi. Khi một bên muốn gửi thông điệp cho bên kia, họ sẽ giơ cao ngọn đuốc. Nếu nhìn thấy ngọn đuốc giơ lên, bên thứ hai cũng giơ ngọn đuốc lên để xác nhận rằng họ đã chuẩn bị nhận tin nhắn. Tại thời điểm người gửi đầu tiên hạ ngọn đuốc xuống, cả hai bên sẽ đồng thời vặn vòi nước nằm ở đáy bình chứa để mực nước hạ thấp dần độ cao.

Khi mảnh giấy có ghi thông điệp muốn truyền đạt di chuyển đến mép trên của bình chứa, người gửi tin nhắn sẽ thắp sáng ngọn đuốc của mình một lần nữa, báo hiệu rằng người nhận hãy khóa vòi nước và đọc thông điệp trên mảnh giấy nằm ngang với mép bình.

Để thông tin được truyền tải đầy đủ và chính xác nhất, cả hai bên [người gửi và người nhận] phải dùng các bình có cùng kích thước, đựng cùng một thể tích nước và các thanh có chứa các thông điệp giống hệt nhau. Người gửi và người nhận cũng phải thao tác rất chính xác, bắt đầu và dừng thoát nước vào cùng thời điểm.

Mặc dù cấu tạo máy điện báo thủy lực có vẻ rất đơn giản, nhưng sáng chế này là một tiến bộ đáng kể trong công nghệ truyền thông thời cổ đại, cho phép gửi các thông điệp ở khoảng cách xa. Trong trường hợp có kẻ thù xâm nhập hoặc đến gần, họ sẽ chỉ nhìn thấy ánh sáng của ngọn đuốc tín hiệu mà không thể chặn tin nhắn theo bất kỳ cách nào.

Đây cũng là một bước tiến lớn trong chiến lược quân sự. Trong cuộc Chiến tranh Punic lần thứ nhất (264–241 trước Công Nguyên), tin nhắn gửi đi từ thành phố Sicily đến Carthage thông qua hệ thống điện báo thủy lực đã giúp đội quân La Mã giành thắng lợi to lớn.

Thông qua điện báo thủy lực, các nhóm binh sĩ có thể truyền đạt những thông điệp cụ thể với nhau, cũng như nhận tin tình báo từ người dân để chuẩn bị tốt hơn cho các cuộc xâm lược tiềm tàng của kẻ thù bằng đường bộ hoặc đường biển.

Theo thời gian, hình thức liên lạc đường dài đầu tiên này dần được cải tiến, mở đường cho các hình thức liên lạc hiện đại được sử dụng rộng rãi.

Đến thế kỷ 19, kỹ sư xây dựng người Anh Francis Whishaw đã phát triển một loại điện báo thủy lực mới, vận hành hoàn toàn bằng áp suất chất lỏng. Nó có cấu tạo tương tự như thiết kế của Aeneas, nhưng Whishaw đã sử dụng thêm một đường ống dẫn chứa đầy nước để kết nối thiết bị phát và thiết bị thu [thay vì dùng tín hiệu đuốc như trước đây]. Sự thay đổi áp suất tại thiết bị phát sẽ dẫn đến sự thay đổi mực nước ở thiết bị thu, và người quan sát có thể đọc thông điệp muốn truyền tải ghi trên mảnh giấy.

Điểm hạn chế của thiết bị này là nó không thể hoạt động trong môi trường nhiệt độ dưới 0 độ C, do nước trong đường ống dẫn có thể bị đóng băng. Đây là nguyên nhân chính khiến thiết bị của Whishaw chưa từng được sử dụng ngoài thực tế, ngoài những lần thử nghiệm ở khoảng cách rất ngắn.

Năm 1835, Breese Morse chế tạo thành công máy điện báo sử dụng xung điện để truyền tải qua dây dẫn hoặc sóng vô tuyến những thông điệp đã được mã hóa. Thiết bị này hoạt động nhờ mã Morse, trong đó mỗi chữ cái và chữ số được biểu thị thành các dấu chấm (dot) và dấu gạch ngang (dash). Người gửi tin nhắn trước tiên cần mã hóa tin nhắn dạng văn bản theo mã Morse. Đoạn mã này sau đó được chuyển đổi thành xung điện thông qua các phím điện báo di chuyển lên xuống nhằm đóng hoặc ngắt mạch điện giữa pin [của máy phát] và máy thu. Tín hiệu truyền đi trong dây dẫn dưới dạng một chuỗi các xung điện. Cuối cùng, máy thu ở đầu dây bên kia sẽ chuyển đổi xung điện thành các dấu chấm và dấu gạch ngang như lúc đầu để người nhận tin có thể hiểu được.

Máy điện báo của Morse sau này được ứng dụng rộng rãi vì nhiều lý do, trong đó đáng chú ý nhất là phương thức hoạt động đơn giản và chi phí chế tạo tương đối thấp. Theo thời gian, mã Morse do ông phát triển dần trở thành ngôn ngữ chính của điện báo trên toàn thế giới.

Trong suốt thế kỷ 20, công nghệ điện báo dần được thay thế bằng các dịch vụ liên lạc đường dài giá rẻ khác, chẳng hạn như điện thoại, Fax và Email.