Nauka  / Felieton

Tomek Wawrzyczek: Z pamiętnika “Młodego Technika” - kwiecień 1984, czyli fotokopia helikoptera

Postępujący rozwój nauki i techniki generuje nieustanny głód informacji i potrzebuje - co zrozumiałe - sprawnego systemu jej obiegu. Potrzebne są coraz nowsze, wydajniejsze i tańsze metody gromadzenia, przetwarzania i przekazywania lawiny informacji. Dużą rolę odgrywają komputery, systemy telekomunikacyjne i... kserokopiarki, które w dobie powszechnego obiegu informacji cyfrowej nadal stoją w każdym niemal biurze i mają się całkiem dobrze.

Kserografia pochodzi od greckich słów “kseros” - “suchy” i “graphein” - “pisać”. Według naukowo brzmiącej technicznej definicji jest to fizyczna metoda rejestrowania obrazów optycznych z wykorzystaniem zjawiska fotoprzewodnictwa do wytwarzania za pomocą promieniowania elektromagnetycznego ukrytych obrazów elektrostatycznych, które następnie przekształca się w zapis widzialny i trwały. Brzmi enigmatycznie? Trudno się nie zgodzić. Czym jest kserografia tak po prostu? Nim wytłumaczymy to w bardziej przystępniejszy od definicji sposób, łyk historii.

Co ma fotoprzewodnictwo do kserokopiarki?

Zapewne część Czytelników zna ze szkoły zjawisko fotoprzewodnictwa zwane też zjawiskiem fotoelektrycznym wewnętrznym. Tym, którzy spotykają się z nim pierwszy raz kilka słów wyjaśnienia. Zjawisko fotoprzewodnictwa polega w wielkim skrócie na zwiększeniu przewodnictwa elektrycznego materiału półprzewodnikowego pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego. Dalsza lektura pozwoli lepiej zrozumieć jego istotę. Fotoprzewodnictwo znano od 1873 roku, ale dopiero pod koniec lat dwudziestych ubiegłego wieku dostrzeżono praktyczne możliwości jego zastosowania. Pracownik laboratorium badawczego firmy Tungsram w Budapeszcie, Paweł Selenyi, opisał w artykule opublikowanym w 1928 roku specjalną kamerę, która umożliwiała tworzenie pola elektrostatycznego w kształcie obrazu.

Młody Technik

Jak działała taka kamera? Rolę naładowanego elektrycznie półprzewodnika odgrywał ekran oscylografu katodowego, na którego powierzchnię rzucano obraz świetlny. Zjawisko fotoprzewodnictwa sprawia, że w miejscach naświetlonych przewodnictwo wzrasta i z tych miejsc ładunek “ucieka”, w miejscach nienaświetlonych pozostaje. Powstaje coś w rodzaju ukrytego obrazu zapisanego ładunkiem elektrostatycznym. Taki obraz można “wywołać”. Selenyi użył proszku z zarodników widłaka, który osiadał w miejscach, w których znajduje się ładunek elektrostatyczny, czyli w miejscach, które nie zostały wcześniej naświetlone, były “w cieniu”. Naukowiec utrwalał taki obraz przykładając do powierzchni ekranu oscylografu nawoskowany papier.

Techniczne opracowanie urządzenia do kopiowania elektrostatycznego zostało opatentowane w 1937 roku przez Chestera F. Carlsona. Ten trzydziestoletni wówczas amerykański inżynier pracujący w dziale patentowym jednej z nowojorskich firm elektronicznych nieustannie miał kontakt z kopiami patentów i innych dokumentów. Zwykła procedura otrzymania kopii dokumentu była wtedy nieznośna - łączyła się z wykonaniem zdjęcia dokumentu, kąpielą utrwalającą, płukaniem, suszeniem itp., co zajmowało co najmniej pół godziny i było dość kosztowne z uwagi na cenę papieru srebrowego, na którym wykonywało sie odbitki.

Carlson ukończył wydział fizyki Szkoły Technicznej w Kalifornii i interesował się fotoelektrycznością. W jednej z książek przeczytał, że siarka wystawiona na działanie światła zwiększa swoją przewodniość elektryczną aż milion razy, natomiast w ciemności jest niemal stuprocentowym izolatorem. Mało tego - ładunek, który “przykleił się” do wystawionej na działanie światła siarki, w ciemności utrzymuje się na niej dość długo. Zaciekawiony tym zjawiskiem zaczął pogłębiać wiedzę na jego temat i trafił na opis odkrycia dokonanego przez Pawła Selenyi. Zadał sobie wtedy pytanie, co się stanie, jeśli na naelektryzowaną na przykład przez potarcie płytkę pokrytą siarką zrzutuje się obraz rysunku technicznego. Z miejsc poddanych działaniu światła ładunek zniknie pozostając tam, gdzie na rysunku technicznym były kreski. Jeśli posypie się taką płytkę proszkiem naładowanym przeciwnie niż płytka, to osiądzie on w miejscach nienaświetlonych - powstanie kopia oryginalnego rysunku technicznego.

mt 4

W 1937 roku Carlson występuje o patent dla swojego pomysłu, który nazwał elektrofotografiką. Rok później konstruuje pierwsze urządzenie w praktyce wykorzystujące jego pomysł - do naładowania powierzchni płytki pokrytej siarką używał chusteczki, a do tworzenia obrazu - proszku widłaka. Swoje urządzenie przedstawił potencjalnym interesariuszom i zachęcony przez nich przystąpił do wytężonej pracy nad udoskonalaniem swojego dzieła.

A na początku nikt nie chciał tej cudownej maszyny.

Urządzenie nie wzbudzało większego zainteresowania aż do roku 1944, kiedy to amerykański Battelle Memorial Institute w Columbus postanowił za cenę 60% udziałów w przyszłych zyskach podjąć się udoskonalenia wynalazku Carlsona. Niezbyt wydajną siarkę zastąpiono selenem, który elektryzowany był wstępnie przez tak zwane wyładowanie koronowe - rodzaj cichego wyładowania elektrycznego. Zamiast proszku z zarodników widłaka zastosowano proszek węglowy. Udoskonalono też utrwalanie i przenoszenie obrazu na papier - zamiast dociskania zastosowano elektrostatyczne ładowanie papieru i proszek węglowy z płyty selenowej sam “przeskakiwał” na papier pod wpływem przyciągania.

Carlson w 1944 opisał swój wynalazek w czasopiśmie “Radio News”. Trafił na niego głowny technolog żyjącej w cieniu koncernu Eastman Kodak firmy Haloid Company z Rochester. Przedsiębiorstwo ledwo wiązało koniec z końcem i na gwałt potrzebowało czegoś, co by podreperowało nadszarpnięte finanse firmy. “Było to, jakby (we mnie) piorun uderzył” - tak zareagował na artykuł Carlsona inżynier z Haloid Company. W 1948 roku firma przejmuje prawa do wynalazku i sporo w niego inwestuje. Jesienią tego roku Battelle i Haloid decydują się na zaprezentowanie “elektrofotografii” całemu światu - pierwotną nazwę wymyśloną przez Carlsona zmieniono na “kserografikę”.

Dziesięć lat po pierwszej odbitce wykonanej przez Carlson na swoim pierwszym, prymitywnym urządzeniu, 22 października 1948 roku na zebraniu Amerykańskiego Towarzystwa Technicznego” odbyła się pierwsza publiczna prezentacja “prababci” dzisiejszych kserokopiarek. Urządzenie nie było tak sprawne, jak współczesne maszyny, jakość kopii też pozostawiała wiele do życzenia. Dopiero w 1960 roku na rynek trafia biurowa kopiarka, która potrafiła wykonywać kopię dokumentu w ciągu 8 sekund - maszyna od razu stała się hitem. Inwestycja Haloida w wynalazek Carlsona przyniosła miliardowe zyski. Dziś firmę Haloid znamy lepiej jako Xerox Corporation.

Wyjaśnieniem zasady działania urządzeń kserograficznych i przypomnieniem historii ich powstania w kwietniu 1984 roku redakcja miesięcznika “Młody Technik rozpoczęła swój kolejny numer. Nie był to jedyny artykuł z historią i techniką w tle. W innym pismo przybliża postać jednego z genialniejszych inżynierów i konstruktorów w historii lotnictwa - Igora Sikorskiego.

mt 1

A co by było, gdyby helikoptery nie istniały?

Nazwisko Sikorskiego jest wymieniane jednym tchem razem z takimi wielkimi postaciami, pionierami awiacji jak bracia Orville, Wilbur Wright, Otto Lilienthal i Louis Bleriot. Mało tego! Jest wymieniane najczęściej! Jego wkład w rozwój lotnictwa jest nie do przecenienia. Jako pierwszy skonstruował samolot wielosilnikowy. Samodzielnie oblatywał swoje konstrukcje - do późnych lat był czynnym pilotem. Stworzył podstawy współczesnych samolotów pasażerskich, które wywodziły się wprost z jego konstrukcji łodzi latających wykorzystywanych w komunikacji transoceanicznej. Pod jego kierownictwem powstała wreszcie pierwsza na świecie wytwórnia maszyn, które są dziś wizytówką Sikorskiego, najlepiej znanym z jego wynalazków - helikopterów.

Sikorski urodził się 25 maja 1889 roku w Kijowie. Jego ojciec był profesorem psychologii, a matka lekarką. Pod wpływem rodziców młody Igor zainteresował się nauką i techniką. W młodości budował modele samolotów z bambusowych listewek i papieru. O dalszej drodze życiowej przyszłego konstruktora zadecydowała podróż do Niemiec, podczas której Sikorski zetknął się z osiągnięciami braci Wright, twórcami pierwszego samolotu silnikowego, oraz z konstrukcjami sterowców. Po ukończeniu Petersburskiej Akademii Morskiej wyjeżdza do Paryża - wówczas lotniczej stolicy Europy. W 1909 roku zgromadziwszy dostępne ówczesnemu poziomowi techniki wiadomości na temat konstrukcji samolotów Sikorski wraca do Kijowa i rozpoczyna prace nad swoją pierwszą maszyną - samolotem S-1.

S-1 nie był udaną konstrukcją. Młodemu Sikorskiemu nie udało się pokonać pewnych barier technologicznych, na które natrafił. Dopiero S-2, drugi samolot jego konstrukcji, był porządną, sprawną maszyną. Kolejna konstrukcja o nazwie S-5 spotkała się z dużym zainteresowaniem fachowców i przyniosła Sikorskiemu licencję Międzynarodowej Federacji lotniczej FAI. Maszyna S-6-A zdobywa najwyższe laury na dwóch wystawach lotniczych. Sucesy te zdecydowały o szybkiej karierze Sikorskiego. Wkrótce zostaje szefem petersburskiej wytwórni lotniczej Russko-Bałtiskij Wagonnyj Zawod RBWZ, gdzie rozpoczyna prace nad maszynami wielosilnikowymi.

W 1913 roku, dzieięć lat po pierwszym locie braci Wright, Sikorski prezentuje światu pierwszy samolot pasażerski - czterosilnikowy dwupłatowiec “Grand”. Następcą tej maszyny jest również czterosilnikowy “Russkij Witiaź”. Wersja wojskowa tego samolotu, “Ilja Muromiec”, była największym samolotem świata, porównywalnym możliwościami i rozwiązaniami konstrukcyjnymi z późniejszymi “Latającymi Fortecami”.

Wielka zmiana w życiu Sikorskiego nastąpiła po wybuchu rewolucji w Rosji. Pozbawiony pracy konstruktor w 1917 roku przedostaje się do Francji, a w 1919 wyrusza w poszukiwaniu pracy do Stanów Zjednoczonych. Przemysł lotniczy po zakończeniu I Wojny Światowej przeżywał wielki kryzys i Sikorski podejmuje pracę wykładowcy w Nowym Jorku. Dopiero w 1923 roku wraca za sprawą grupy jego studentów i przyjaciół do pracy konstrukcyjnej - zdobywa fundusze i zakłada Sikorsky Engineering Corporation.

Młody Technik

Eksperyment śmigłowy

Z początku firma konstruuje klasyczne samoloty, ale w początku lat 30-tych XX wieku Sikorski rozpoczyna prace nad eksperymentalną konstrukcją, która po wielu udoskonaleniach, przeróbkach i ulepszeniach ostatecznie doprowadziła do powstania w 1938 roku pierwszego śmigłowca. Maszyna nie wzbudziła zainteresowania, choć biła wszelkie rekordy udźwigu, pułapu i długości lotu. Firma Sikorskiego z powodu braku funduszy zmuszona jest zawiesić dalsze prace nad tym pojazdem. Dopiero wsparcie finansowe ze strony słynnego rosyjskiego kompozytora zamieszkałego w USA, Sergiusza Rachmaninowa, pozwala Sikorskiemu wznowić prace nad śmigłowcem. W 1941 roku jego maszyną zainteresował się Korpus Lotniczy Armii USA i zamówił u konstruktora prototyp śmigłowca przeznaczonego do celów wojskowych. Niedługo później powstaje pierwsza na świecie fabryka śmigłowców.

“Młody Technik” z kwietnia 1984 roku nie samą historią techniki i postaciami ją tworzącymi żył. Zainteresowanym innymi dziedzinami nauki i techniki pismo przynosiło między innymi artykuły o elastooptyce i naprężeniach, o opracowanym przez firmę Siemens systemie automatycznego rozpoznawania obrazu telewizyjnego i o pożywieniu jako źródle energii do życia. Roland Wacławek, który w późniejszych latach będzie znany z redagowania artykułów poświęconych komputerom i tworzeniu oprogramowania, w kwietniowym numerze pisma z 1984 roku przedstawił kilka projektów prezentowanych podczas II Giełdy Opracowań Naukowo-Badawczych i Rozwojowych, która w listopadzie 1983 roku odbyła się w Katowicach. Niezainteresowani tym wszystkim mogli zanurzyć się w lekturze opowiadania Krzysztofa Kochańskiego “Kontrakt”. Jedynie przyszli spece od technologii informatycznej nie znaleźli dla siebie niczego - w kwietniowym numerze “Młodego Technika” z 1984 roku o bitach i bajtach nie piśnięto ani słowem, co dowodzi tylko, że i bez nich mogą powstawać ciekawe materiały na temat techniki i nauki popularniej, w czym “Młody Technik” był niewątpliwym specjalistą.

Tomasz Wawrzyczek - rocznik 1969, z wykształcenia informatyk, z zawodu projektant GUI, z zamiłowania fotograf, dumny ojciec, szczęśliwy mąż, miłośnik bardzo, bardzo starych aparatów fotograficznych.

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst