335: כבל הטלגרף הטרנס-אטלנטי הראשון, חלק ב'

כתב: רן לוי

בשישה עשר באוגוסט, 1858, נחנך כבל הטלגרף באופן רשמי. המלכה ויקטוריה שלחה מסר חגיגי אל נשיא ארצות הברית ובו הביעה את תקוותה שערוץ התקשורת החדש יחזק את הקשר האמיץ בין שתי המדינות. הדיווח אודות ברכתה הרשמית של המלכה יצא לעיתונות ונחגג מסביב לעולם בגל של משתים מפוארים וטקסים רבי הוד.

באותו הזמן ממש ישב החשמלאי הראשי של פרויקט הכבל הטרנס-אטלנטי באוהל קטן לחופיה של מערב אירלנד - תחנת טלגרף מאולתרת - ושבר את הראש. איש לא ידע זאת עדיין, אבל האותות החשמליים שעברו בכבל התת-ימי היו מעוותים כל כך - תוצאה של הקיבול הגדול של הכבל - עד שהמפעילים בשני צידי האוקיינוס נאלצו להאט את קצב התקשורת שלהם בצורה קיצונית. המסר החגיגי של המלכה ויקטוריה הכיל תשעים ותשעה מילים בלבד - אבל נדרשו להם למעלה משש עשרה שעות כדי להעביר אותו... מתוך עשרות השדרים שעברו בקו באותם ימים ראשונים, רבים הכילו מסרים כגון 'מה?', 'אנא שדר יותר לאט', ו-'ההודעה לא נתקבלה, שלח שוב.'

גלוונומטר המראה

המצב היה חמור, אבל היה לו פתרון: פתרון שמצא וויליאם תומסון כבר שנה קודם לכן. תומסון ניצל את שנת ההמתנה שנכפתה עליהם אחרי כישלון ניסיון הנחת הכבל הראשון כדי לשכלל את ציוד הקצה של מערכת הטלגרף, ופיתח מקלט בעל רגישות גדולה בהרבה ממקלטי הטלגרף היבשתיים הרגילים. המקלט שלו, שכונה 'גלוונומטר המראה', היה מבוסס על העיקרון שגילה כריסטיאן אורסטד כשלושים שנים קודם לכן: זרם חשמלי שעובר בתוך מוליך, יוצר שדה מגנטי.

המקלט החדש של תומסון היה מורכב מסליל זעיר, שאליו הוצמדה מראה קטנה. הסליל והמראה היו תלויים על חוט עדין - למעשה, באב הטיפוס הראשון החוט היה שערה מפרוותו של הכלב של תומסון - וניצבו בין שני מגנטים גדולים יותר.

כשזרם חשמלי שהתקבל מכבל הטלגרף היה עובר דרך הסליל הקטן, הוא היה יוצר שדה מגנטי - והשדה המגנטי הזה היה נמשך או נדחה מהשדה המגנטי של המגנטים הקבועים הגדולים, בהתאם לכיוון הזרם. הכוח שהופעל על הסליל גרם לו ולמראה שהייתה צמודה אליו להסתובב סביב עצמו. זה קצת מזכיר את ה'פיניאטה' שאפשר לראות בסרטוני יום-הולדת מארצות הברית: חבילות ממתקים תלויות על חוט, שילד היום הולדת אמור להכות בהן עם מקל בייסבול בעיניים מכוסות, אבל כמעט תמיד דופק את מקל הבייסבול לאבא שלו בביצ***. הנה מנהג אמריקני אחד שאני מקווה שלעולם לא יעשה עלייה לישראל.

בכל אופן, תומסון כיוון אל המראה הקטנה קרן אור, וקרן האור הזו ניתזה מהמראה ויצרה כתם אור על הקיר הסמוך. בכל פעם שזרם חשמלי עבר בסליל, המראה הייתה מסתובבת מעט סביב צירה - וכתם האור שינה את מקומו על הקיר! מפעיל הטלגרף עקב אחר מיקומו של כתם האור, וכך פיענח את האותות שנתקבלו בכבל.

היתרון הגדול של גלוונומטר המראה של תומסון היה הרגישות הגדולה שלו. מכיוון שהמראה התלויה הייתה קטנה וקלה, כל זרם חשמלי זעיר שעבר בכבל - ובהתאמה, כל שינוי קל בשדה המגנטי - גרם לה להסתובב סביב צירה במידה שהספיקה כדי לשנות את מיקום כתם האור על הקיר בצורה ניכרת. הרגישות הגבוהה הזו איפשרה למפעילי הטלגרף לפענח בקלות רבה יותר את האותות שעברו בקו, למרות העיוות שנוצר בהם - וכך איפשרה להם להגביר את קצב התקשורת במידה ניכרת.

תומסון הדגים את השיפור המשמעותי הזה עוד במהלך ההפלגות להנחת הכבל. הוא לימד את הטכנאים על סיפון הניאגרה והאגממנון איך להשתמש בגלוונומטר המראה, וכל שדרי הבדיקה שהועברו בין הספינות במהלך הנחת הכבל נקלטו באמצעות המקלט החדש. כולם הסכימו שגלוונומטר המראה של תומסון הוא שדרוג משמעותי על פני ציוד הטלגרף הקיים.

טעותו של ווייטהאוס

כולם, חוץ מווייטהאוס. תומסון נתן לווייטהאוס גלוונומטר ואף התקין אותו בתחנת הטלגרף באירלנד - אבל מיד כשקיבל החשמלאי הראשי את האחריות על ניהול התחנה, הוא הזיז הצידה את את הגלוונומטר, והחליף אותו בציוד השידור והקליטה שפיתח בעצמו.

חלק מההתנגדות של ווייטהאוס לגלוונומטר של תומסון הייתה נעוצה, סביר להניח, בחוסר הרצון שלו להודות בכך שתומסון המדען צדק, ושהוא - 'איש המעשה' נטול ההשכלה המתמטית הרלוונטית - טעה. אולי הוא חש רגשות נחיתות כלפי הממסד המדעי האליטיסטי.

סיבה אפשרית נוספת היא אולי מעשית יותר, ונטועה בתפיסת העולם האישית שלו לגבי הדרך הנכונה לפתור את בעיית הקליטה בכבל הטרנס-אטלנטי. הגלוונומטר של תומסון היה מבוסס על הרעיון שהדרך לטפל בבעיית הקליטה היא באמצעות פיתוחו של  מקלט רגיש יותר, מקלט שיהיה מסוגל לקבל אותות חלשים.  הגישה של ווייטהאוס, לעומת זאת, הייתה הפוכה. הוא האמין שאם האותות בצד המקבל חלשים מדי - זה מכיוון שהמשדר בצד השני לא שידר אותם חזק מספיק.

שידור בעוצמה גבוהה יותר, בהקשר של הטלגרף, משמעו להעלות את המתח שבו משודרים אותות הטלגרף - למעשה, הכוח האלקטרומניע שדוחף את הזרם החשמלי בתוך הכבל - מכמה עשרות וולט, לכאלפיים וולט. עוצמת שידור כזו, האמין ווייטהאוס, תהיה כמו 'בעיטה' חזקה יותר שתדחוף את אותות הטלגרף בעוצמה רבה יותר בתוך הכבל - והם יגיעו אל הצד השני ברורים וחזקים יותר.

הוא טעה. זה לא האופן שבו מתנהגים אותות חשמליים בתוך כבל תת-ימי. המתח הגבוה אולי יגביר את עוצמתם של האותות המתקבלים בצד השני, אבל אין לו השפעה על תופעת העיכוב שמעוותת את צורתם של האותות הללו. העיכוב נגרם, כזכור, מהקיבול הגדול של הכבל התת-ימי, וכל עוד הקיבול הזה נשאר כפי שהוא - האותות יסבלו מעיוותים, ולא משנה לאיזה מתח נגביר אותם.

חמור מכך, ווייטהאוס לא לקח בחשבון שהגדלת המתח בצד המשדר יוצרת בעיה חדשה ומסוכנת ביותר.

בעוד שליבת הנחושת של הכבל הטרנס-אטלנטי נתונה במתח חשמלי גבוה, הצד החיצוני של הכבל - הצד שנוגע במי הים - נותר במתח נמוך. כשיש הפרש מתחים קיצוני כל כך בין שני מוליכים חשמליים, התוצאה היא ניצוץ: זו אותה התופעה שגורמת להווצרותם של ברקים, למשל: ברק הוא הניצוץ שנוצר כשהפרש המתחים בין הענן והקרקע עולה מעל לסף מסוים. ובאותו האופן שבו הברק מחמם את האוויר בפראות ויוצר את הפיצוץ שאנחנו מכנים 'רעם' - כך גם ניצוץ שייווצר בין הליבה והצד החיצוני של הכבל יחמם וישרוף את הבידוד שמפריד ביניהם. מי הים יחדרו אל הסדק שיווצר בבידוד, יבואו במגע עם ליבת הנחושת - ואז הזרם החשמלי שעובר בה יזלוג החוצה. זליגת זרם תחליש את האותות שעוברים בתוך הכבל, ובאופן פרדוקסלי תבטל את כל היתרון שב'דחיפת' האותות באמצעות מתח גבוה יותר.

וזה אכן מה שקרה. מהרגע שחיבר ווייטהאוס את הציוד שלו והפעיל מתח של 2000 וולט על הקו - החלו האותות שעברו בתוך הכבל להחלש יותר ויותר. בכל יום שעבר, נעשה קשה יותר לפענח את תוכנם של השדרים. בצר לו, החל ווייטהאוס מוסיף עוד ועוד סוללות למשדר שלו, כדי 'להזריק' לתוך הכבל זרמים חזקים יותר - אבל יש גבול מעשי למספר הסוללות שאפשר להוסיף למשדר…

וויטהאוס הולך הביתה

בתחילה לא סיפר ווייטהאוס לאיש על הקשיים בהם נתקל, ובדיווחיו לדירקטוריון מסר שהשדרים עוברים כשורה ושהוא רק 'מכוונן' את המכשירים שלו. כעבור מספר ימים, כשמפעילי הטלגרף בצידו השני של האוקינוס הבינו שמשהו לא בסדר, בחברת הטלגרף האטלנטי שלחו מומחה טכני כדי שיסייע לווייטהאוס להבין את פשר התקלה. ווייטהאוס לא הסכים לקבל את עזרתו של המומחה, וגירש אותו מממשרד הטלגרף.

בהנהלת החברה הבינו שמשהו ממש ממש לא בסדר אצל ווייטהאוס. כל הזמן הזה, החברה הסתירה מהציבור את הבעיות והקשיים שעימם התמודדו המפעילים מאחורי הקלעים, מתוך תקווה שווייטהאוס יתגבר עליהם בכל רגע - אבל בכל יום שעבר האותות החשמליים הלכו ונחלשו עוד יותר ועוד יותר, וכולם הבינו שאת ההצגה הזו אי אפשר יהיה להמשיך עוד זמן רב.

הקש ששבר את גב הגמל היה דיווח של ווייטהאוס שהוא חושד כי שבר אירע בכבל במרחק של מספר קילומטרים מחופי אירלנד. זה היה מוזר, כיוון שתומסון בדק את תקינות הכבל בעת הנחתו לכל אורך ההפלגה, והכבל היה תקין לחלוטין כשעלה על חופי אירלנד. הדירקטוריון הנחה את ווייטהאוס באופן שאינו משתמע לשני פנים שלא יגע בכבל - אבל זה החליט על דעת עצמו לשלוח סירה, להרים את הכבל ולנסות "לתקן" אותו בכוחות עצמו. זה כבר היה יותר מדי: כששמעו חברי הדירקטוריון על המעשה הזה, הם פיטרו את ווייטהאוס על המקום.

וויליאם תומסון הגיע בעצמו לתחנת הטלגרף, וחשף את תרמיתו של ווייטהאוס. מסתבר שבשלב מסויים הבין ווייטהאוס שהציוד שלו לא עושה את העבודה, וחיבר בחזרה את גלוונומטר המראה של תומסון. אבל כדי שאף אחד מבחוץ לא ידע על כך, הוא הקליד מחדש את ההודעות שנתקבלו דרך הגלוונומטר לתוך משדר ומקלט טלגרף משלו שעמדו על שולחן סמוך, ואת הניירות שעליהם הודפסו ההודעות הממוחזרות שלח ללונדון, כאילו התקבלו דרך הציוד שלו…

הכבל הטרנס-אטלנטי מפסיק לעבוד

שלושה שבועות לאחר שנסתיימה הנחת הכבל הטרנס-אטלנטי, ובעוד שאון חגיגות השמחה בניו-יורק ובלונדון בקושי הספיק לדעוך - נדם כבל הטלגרף הטרנס-אטלנטי סופית.

הציבור קיבל את ההודעה על הכישלון המדהד הזה בהלם, שהתחלף בעצב - שהתחלף עד מהרה בזעם. מי אשם בכישלון הזה? האם ניסתה חברת הטלגרף האטלנטי להשלות את הציבור? היו כאלה שהציעו שאולי כל הפרוייקט האדיר הזה היה בלוף - תרמית של סיירוס פילד, הצגה שנועדה לנפח את שווייה של החברה.

תחת הלחץ הציבורי הוקמה ועדת חקירה, שבין חבריה נמנו כמה מהמהנדסים ומומחי הטלגרף המובילים בעולם. הוועדה בחנה את כשלון הפרויקט לעומקו: הדוח שפרסמה  היה עבה ומפורט, אבל אפשר לציין שתי מסקנות עיקריות שהופיעו בו.

הראשונה היא שתחום הטלגרפיה בפרט, והעולם הצעיר של הנדסת חשמל בכלל, סובל מבעיה בסיסית - והיא חוסר ביחידות מידה סטנדרטיות. המהנדסים שתכננו את מערכות הטלגרף השתמשו במונחים מעורפלים ולא ברורים כדי לתאר את תכונות המערכות שבנו: מונחים כלליים כגון 'עוצמת הזרם החשמלי', שחלקם שאולים מתחומי הנדסה אחרים, ואחרים מומצאים לגמרי. הוועדה קבעה שכדי לתכנן מערכות תקשורת אמינות ויציבות, חובה על עולם הנדסת החשמל לאמץ לעצמו יחידות מידה ברורות ואחידות. כשלונו של הכבל הטרנס-אטלנטי דירבן את כולם ליישם את ההמלצה הזו: בשנים שלאחר מכן נקבעו יחידות מידה כאלה, וה'וולט', ה'אמפר' וה-'וואט' הפכו למונחים שכל סטודנט לחשמל לומד פחות או יותר בשיעור הראשון בתואר.

המסקנה השנייה הייתה שהאשם העיקרי בכישלון היה, כצפוי, ויילדמן וייטהאוס שכנראה 'שרף' את הכבל כשניסה להעביר בתוכו אותות חשמליים במתח גבוה. וייטהאוס עצמו סירב, עד יומו האחרון, להודות שהוא האשם בכישלון.

הגורמים האמיתיים לכשל הכבל

במבט לאחור, ממרחק של למעלה ממאה וחמישים שנה, אנחנו מבינים היום שהסיבה האמיתית לכישלון הכבל הטרנס-אטלנטי כנראה מעט מורכבת יותר. אין ספק שווייטהאוס טעה כשהגביר את עוצמת המתח החשמלי, ושהטעות הזו כמעט בודאות גרמה להרס הכבל.

אבל חוקר שב-1985 בחן שרידים של כבל הטלגרף המקורי הגיע למסקנה שאיכות הייצור הבסיסית של הכבל הייתה נמוכה מאוד, ותרמה רבות לכשל. הבידוד שעטף את ליבת הנחושת של הכבל, מסתבר, לא הונח בצורה אחידה, כך שבחלקים מסויימים של הכבל הליבה לא הייתה ממוקמת בדיוק במרכז הכבל. המשמעות היא שבאותן נקודות, הבידוד שהפריד בין הליבה והצד החיצוני של הכבל היה דק יחסית - מה שהפך אותו לפגיע מאוד למתח הגבוה שהפעיל עליו ווייטהאוס. למעשה, הבדיקה העלתה שאילו היה הבידוד תקין לכל אורך הכבל - כנראה שהמתח הגבוה של ווייטהאוס לא היה הורס אותו.

זאת ועוד, איכות הבידוד שעטף את הנחושת הייתה לקויה. חלק מהכבל שהונח ב-1858 הוא למעשה שאריות מהכבל של 1857, שכזכור נשמרו במחסן על היבשה במשך קרוב לשנה. הגאטה פרצ'ה, החומר שממנו נעשה הבידוד, היה חומר חדש מאוד שנכנס לשימוש פחות מעשר שנים קודם לכן - ולא כל התכונות שלו היו מוכרות היטב. תכונה קריטית שלא הובנה כהלכה אז, הייתה שלמרות שהגאטה פרצ'ה הוא מבודד מעולה שנשמר היטב בתוך מים - אסור לו להשאר חשוף לאוויר, אחרת הוא מתייבש ומתפורר. השנה שבילה הכבל מחוץ למים ככל הנראה פגמה בבידוד והביאה להיווצרותם של סדקים, דרכם יכלו מים לחדור אל תוך הכבל.

השורה התחתונה היא שווייטהאוס טעה - אבל ייתכן מאוד שהכבל הטרנס אטלנטי היה מפסיק לעבוד בכל מקרה, גם אלמלא עשה וייטהאוס את מה שעשה.

אגב, ויליאם תומסון עצמו הזהיר, עוד ב-1857, שאיכות ייצורו של הכבל לא מספיק טובה. הוא בחן את ההתנגדות החשמלית של הנחושת בקטעי כבל שונים, ומצא שוני עצום בין המקטעים השונים - דהיינו, יצרני הכבל לא דאגו לבקרת איכות טובה מספיק. הוא התריע בפני הנהלת חברת הטלגרף האטלנטי - אבל הם החליטו להתעלם מהאזהרות שלו. זו אחת הסיבות לכך שועדת החקירה הטילה מידה לא מבוטלת של האחריות לכישלון על כתפיו של סיירוס פילד. פילד הבולדוזר, שלא היה מוכן לסבול שום עיכוב בפרויקט ודחף אותו קדימה כמו קטר - הזניח בדרך את שיקולי בקרת האיכות, והתעלם מסימני אזהרה שהיו עשויים למנוע את כשלון המיזם.

שש שנות המתנה

פרוייקט הנחת הכבל הטרנס-אטלנטי היה על הקרשים. בקופתה של חברת הטלגרף האטלנטי לא נותר יותר כסף. הציבור הפסיק להאמין בהתכנות המעשית של רעיון שאפתני כל כך - וגם משקיעים כבר לא ששו לשים את הונם על קרן הצבי המסוכנת הזו. וכאילו כדי לוודא שפרויקט הכבל לא יתרומם עוד מהבור לתוכו נפל, בארצות הברית פרצה מלחמת האזרחים בין מדינות הצפון והדרום שבלמה כמעט כל יוזמה שאינה קשורה ללחימה.

אבל סיירוס פילד לא היה מוכן לוותר. הוא לא ראה בכשלונות הקודמים הוכחה לכך שהנחת הכבל הטרנס-אטלנטי היא פנטזיה שלא ניתנת להגשמה. ההפך הוא הנכון - הן היו, עבורו, הזדמנויות לצבור ניסיון חשוב לגבי מה כדאי לעשות ומה לא. פילד בילה את שש השנים הבאות בהפקת לקחים, והמתין לשעת כושר חדשה.

שתי התפתחויות חשובות אירעו באותן שש שנות המתנה.

הראשונה הייתה הנחתם של כבלי טלגרף נוספים, על ידי הממשלה הבריטית, בים האדום ובאוקיינוס ההודי. הבריטים, שהקולוניות שלהם בדרום-מזרח אסיה היו מבחינתם נכס אסטרטגי, השקיעו סכומי כסף אדירים בפרויקטים האלה - שרובם, כמו הכבל הטרנס-אטלנטי, היו כשלונות כואבים. אבל הניסיון שנצבר בפרויקטים האלה סייע רבות לשפר את תהליכי הייצור של הכבלים, ובמיוחד לשפר את תהליכי בקרת האיכות שלהם. יצרני הכבלים למדו איך להפיק נחושת טהורה יותר, איך להניח את הבידוד סביב ליבת הכבל באופן אחיד, איך לאחסן את הכבלים כדי שלא יפגעו עד שתגיע השעה להשתמש בהם - ואיך לבדוק אותם כמו שצריך על החוף, לפני שמורידים אותם למים. היצרנים גם יישמו את רעיונותיו של ויליאם תומסון לגבי עובי הכבל הנדרש כדי להתגבר על בעיית הקיבול שפגעה כל כך בכבל הטרנס אטלנטי הראשון: הם הגדילו מאוד את הבידוד סביב הליבה, כך שהכבלים החדשים היו עבים וכבדים יותר במידה ניכרת, אבל האותות החשמליים שעברו בהם סבלו מהרבה פחות עיוותים ועיכובים.

ה Great Eastern

ההתפתחות השניה הייתה, בהתחלה לפחות, לא קשורה בכלל לתחום הטלגרף - אלא למהפכה בתחום אחר, עולם הספנות.

במאה ה-19 הלך וגבר הסחר בין אירופה ודרום-מזרח אסיה, ואוניות רבות חצו את האוקיינוסים שבין לונדון, הודו ואוסטרליה. אבל המרחק העצום בין האזורים האלה היווה בעיה לא פשוטה. ספינות קיטור, שבמרוצת המאה ה-19 החליפו את ספינות המפרש, לא היו מסוגלות לחצות את המרחק בין אירופה לאסיה בכוחות עצמן: כמות הפחם שהספינות היו צריכות לשאת עליהן לצורך המסע הזה הייתה פשוט גדולה מדי. עובדה זו הכריחה את הספינות לבצע עצירות תדלוק לאורך הדרך, מה שהאט את המסחר ויצר מורכבויות מעשיות ופוליטיות לבריטים.

זו הייתה הבעיה שניצבה לפתחו של אחד המהנדסים הגדולים בהיסטוריה: איסמברד קינגדום ברונל (Brunel). שמו של ברונל כבר צץ באחד הפרקים הקודמים של עושים היסטוריה, זה שעסק בסיפורה של הרכבת התחתית המפורסמת של לונדון: ברונל ואביו, שגם הוא היה מהנדס מוכשר, חפרו את המנהרה הראשונה מתחת לנהר התמזה. ברונל הבן אחראי לכמה מהפיתוחים ההנדסיים החשובים ביותר במאה התשע-עשרה: ממערכת הרכבות העל-קרקעיות בבריטניה, ועד גשרים ארוכים ומבנים אדריכליים מאתגרים.

כשנחשף ברונל לבעיית הטווח המוגבל של ספינות הקיטור, הוא בחן את העניין והגיע למסקנה שהפתרון לבעיית עצירות התדלוק של ספינות מונעות בקיטור הוא בנייתן של ספינות גדולות יותר. על פניו, זה נשמע בדיוק הפוך: אם ספינות קטנות וקלות לא יכולות להגיע לאוסטרליה ללא תדלוק נוסף, איך יעשו זאת ספינות גדולות וכבדות? אבל ברונל הבין שכשספינה נעשית גדולה וארוכה יותר, הנפח שלה גדל לפי החזקה השלישית - בעוד שההתנגדות שהיא חווה במים גדלה רק לפי החזקה השניה. המשמעות היא שספינה גדולה יכולה לשאת עליה הרבה יותר פחם ולחצות מרחקים ארוכים הרבה יותר מספינה קטנה.

ברונל תכנן שתי ספינות ענק - ה Great Western וה- Great Britain - ובהן הוכיח את השערתו. הספינה השלישית שתכנן הייתה עתידה להיות היהלום שבכתר יצירותיו ההנדסיות: ה- Great Eastern: ספינת הנוסעים הגדולה ביותר בהיסטוריה.

ה Great Eastern הייתה ספינת קיטור שתוכננה כך שתוכל לבצע את המסע לאוסטרליה - הלוך ושוב - ללא הפסקת תדלוק. אורכה היה 211 מטר - שיא שנשבר רק ארבעים שנה מאוחר יותר, בתחילת המאה העשרים. היא יכלה לשאת על סיפונה כ-4000 נוסעים: שוב, הישג היסטורי שלא נשבר עד 1913. ה Great Eastern הייתה מפלצת ברזל שאף אחד במאה ה-19 לא ראה ולא יראה כמותה במשך כמעט עוד