Guglielmo Marconi: biografia e scoperte dell'inventore della radio

Guglielmo Marconi nacque a Bologna il 25 aprile 1874 da Giuseppe e Annie Jameson, irlandese. I trasferimenti della famiglia, in Inghilterra - dove Guglielmo svolse molte delle sue attività - e in Toscana, furono frequentissimi.  

Dal 1885 al 1889 Guglielmo Marconi frequentò l’Istituto Nazionale di Livorno e in quegli anni si interessò fortemente all’elettrotecnica, materia che approfondì con Vincenzo Rosa, professore di fisica del R. Liceo Niccolini di Livorno e grazie al quale poteva frequentarne il laboratorio di fisica pur non essendo studente di quella scuola. Qui imparò ad esempio a valutare le caratteristiche dei componenti di un circuito e sperimentò l’utilizzo del Coherer, rivelatore di onde elettromagnetiche utilizzato in quegli anni da vari studiosi.    

Allestì un laboratorio nella casa paterna a Villa Griffone (Bologna) dove si dedicò a numerosi esperimenti, primo tra tutti (a soli 18 anni) quello finalizzato alla realizzazione di una nuova pila elettrica da presentare a un Concorso internazionale, bandito dalla rivista L’Elettricità nel 1891. La finalità del concorso era la realizzazione di un “elettromotore pratico ed economico”, considerando che in quegli anni non esistevano ancora sorgenti in grado di assicurare una fornitura continua e di ampia diffusione di energia.     

Mettendo a frutto le sue competenze tecniche e le abilità sperimentali, il giovane Marconi si dedicò quindi alla realizzazione di pile termoelettriche, basate cioè sul principio della trasformazione del calore in elettricità. A tal scopo si rendevano necessarie leghe più efficaci (es. formate da cobalto) che richiedevano trattamenti ad alte temperature. Guglielmo Marconi interruppe quasi subito i suoi esperimenti sulle pile e iniziò a lavorare nel campo delle onde elettromagnetiche.     

A 20 anni realizzò un rilevatore di fulmini (composto da una pila, un coherer e un campanello elettrico) e, ipotizzando di sostituire al fulmine un segnale prodotto da lui stesso riuscì, con un impulso inviato con un tasto telegrafico, a far suonare un campanello posto a una certa distanza nella stessa stanza.      

L’interesse di Marconi era essenzialmente focalizzato sullo sviluppo di tecnologie applicabili e utilizzabili e quindi dai risvolti pratici e commerciali. Il suo progetto più ambizioso fu quello di sviluppare un sistema di comunicazione con la telegrafia senza fili che, come vedremo, gli valse il premio Nobel per la fisica nel 1909 segnando in pratica l’inizio delle radiocomunicazioni.   

A partire dal 1894 effettuò i primi esperimenti con le onde elettromagnetiche, che in quel periodo erano oggetto di studio e ricerca a livello europeo. 

Leggendo le relazioni di Hertz (1857-1894) il giovane Marconi cominciò a riflettere sulla possibilità di inviare segnali a distanza utilizzando le onde radio, superando quindi la necessità dei fili della telegrafia ordinaria.  

A Bologna fu assiduo frequentatore delle lezioni di Augusto Righi, docente di fisica all’Università.  

Nel 1895, acquistò alcuni componenti e preparò il primo trasmettitore (e ricevitore) radiotelegrafico, che sperimentò a Pontecchio (Bologna). L’apparato di trasmissione e quello di ricezione erano separati da una collina: i segnali Morse furono ricevuti a circa 2 km di distanza dal fratello, che segnalò il successo della prova con un colpo di fucile. Aveva così compiuto il primo esperimento di telegrafia senza fili e realizzato la prima trasmissione di un segnale Morse su onde radio.   

Marconi inoltre perfezionò alcuni dispositivi tra cui il coherer, aumentandone notevolmente la sensibilità, e introdusse inoltre l’antenna, elemento fondamentale del sistema Marconi.   

Nel 1896 la famiglia si trasferì in Inghilterra, dove in quegli anni era fortissimo l’interesse nel potenziamento delle reti di comunicazioni e dove quindi il giovane inventore poté avviare collaborazioni importanti. Ottenne il suo primo brevetto nel giugno del 1896, e nel luglio del 1897 fu costituita la Wireless Telegraph and Signal Company (nota come Marconi Company) della quale Guglielmo Marconi diventò direttore tecnico e, inizialmente, principale azionista. In questo modo Marconi riuscì a controllare direttamente gli sviluppi della sua invenzione, anche in vista delle future applicazioni commerciali.  

Il 7 luglio 1897 ottenne il brevetto N. 12039 per la telegrafia senza fili.  

Marconi credeva fermamente nelle potenzialità della telegrafia senza fili, in primis quella di coprire distanze molto maggiori rispetto a quelle dei primi esperimenti. Riconosceva il profitto che poteva derivare da un progetto di tale portata, e sfruttò quindi la sua posizione di direttore tecnico della Marconi Company per effettuare ricerche e dimostrazioni in tal senso.   

Con i suoi collaboratori si dedicò principalmente all’incremento della portata delle trasmissioni e alla riservatezza e indipendenza delle comunicazioni. Svelò l'esistenza dello spettro radioelettrico, che rendeva possibile la comunicazione contemporanea di molti segnali senza interferenze o intercettazione dei messaggi trasmessi (brevetto N. 7777 del 26 aprile 1900).   

La prima trasmissione transatlantica dei segnali, risalente al 1901, dall’Inghilterra (stazione di Poldhu, in Cornovaglia) fino al ricevitore posto in Canada (Terranova) coprì una distanza di oltre 3.000 km dimostrando quindi che le onde radio potevano propagarsi a grande distanza nonostante la curvatura terrestre.  

Nel 1902, Marconi condusse esperimenti a bordo del transatlantico Philadelphia e poi sulla corazzata Carlo Alberto, messagli a disposizione dalla Marina italiana, con cui i segnali si trasmettevano e ricevevano nel Mediterraneo, nell’Atlantico, nella Manica e nel Mar Baltico. Il programma transatlantico richiese molto lavoro: furono costruite nuove stazioni (Glace Bay nel 1902, Cape Cod nel 1903 e Clifden nel 1907) e furono necessari nuovi dispositivi.  

Nello stesso anno inventò il detector magnetico che, più sensibile e affidabile del coherer, lo sostituì nella rivelazione di onde elettromagnetiche permettendo di passare dalla ricezione di un segnale elettrico alla ricezione di un segnale acustico.  

Per i successi ottenuti da Marconi in quegli anni, nel 1904 gli fu conferita la laurea ad honorem in ingegneria dalla R. Scuola d’Applicazione per gli Ingegneri di Bologna.  

Nel 1908 Marconi riuscì nel suo obiettivo più ambizioso: un ponte di comunicazioni regolari tra le due sponde dell'Atlantico.      

Una delle principali applicazioni della sua invenzione riguardò i servizi radio-marittimi per la sicurezza in mare. Il salvataggio di circa 1700 passeggeri a bordo del transatlantico Republic della White Star Line nel gennaio 1909 ne fu una conferma tangibile e proprio nel dicembre di quell’anno, al termine di un programma di lavoro di circa 15 anni, Guglielmo Marconi vinse il Premio Nobel per la Fisica, condiviso con lo scienziato tedesco Karl Ferdinand Braun, “a riconoscimento del contributo dato allo sviluppo della telegrafia senza fili”.     

Nel 1928 fu nominato presidente del Consiglio Nazionale delle Ricerche e nel 1930 presidente della Reale Accademia d’Italia.  

In questo stesso anno stabilì un collegamento tra le apparecchiature dell’Elettra, ancorata nel porto di Genova, ed una stazione ad onde corte in Australia (Sydney): il radiosegnale inviato da Genova, coprendo quasi 20000 km di distanza, fece accendere le luci del Municipio della città australiana.  

Il 12 febbraio 1931 fu inaugurata la stazione radio Vaticana e nello stesso anno avviò le sue indagini sulle microonde. Nel 1934 gli fu conferita la Laurea ad honorem in Fisica.  

Guglielmo Marconi morì a Roma il 20 luglio 1937.   

In questo paragrafo cercheremo di inquadrare quale fu il contesto tecnico-scientifico che permise al giovane Marconi di concepire l’idea della telegrafia senza fili, sistema il cui sviluppo ha permesso la nascita di tutti i sistemi basati sulla comunicazione senza fili come la radio e la televisione.    

Partendo dai sistemi di telegrafia elettrica (Morse e Hughes) e dalle scoperte e dagli esperimenti ad esempio di Volta  (1745-1827), Faraday  (1792-1867), Maxwell (1831-1879), Hertz (1857-1894) e Righi (1850-1921), Guglielmo Marconi giunse ad una delle invenzioni più rivoluzionarie della storia: la telegrafia senza fili, ovvero un sistema di comunicazione a distanza basato sulle onde elettromagnetiche.  

Dal 1895 Marconi ripeté gli esperimenti di Hertz, con lo scopo di individuare e attuare un sistema in grado di utilizzare concretamente le onde elettriche. Essenzialmente le sue sperimentazioni erano volte in primis a mettere a punto un sistema di informazione a distanza, sotto forma di messaggi.  

Marconi utilizzò il principio della telegrafia Morse, che all’epoca collegava località anche molto distanti mediante linee metalliche: con il tasto K inserito in serie alla batteria, l’emissione delle scintille avveniva secondo i tempi scanditi dall’operatore. Come accennato anche prima, in ricezione Marconi applicò il coherer, l’unico rivelatore di onde elettromagnetiche conosciuto in quegli anni. Il passaggio di corrente nel coherer agiva su una convenzionale macchina telegrafica scrivente che registrava il messaggio ricevuto sotto forma di punti e linee.  

In pratica:   

• Il rocchetto di Ruhmkorff veniva alimentato da una sorgente di tensione continua (chiudendo il tasto K)
• La corrente generata dalla batteria (interrotta ritmicamente da un interruttore) determinava nel primario una corrente pulsante;
• Ad ogni apertura dell’interruttore, sul secondario si manifestava una scarica elettrica tra le sferette (poste al centro dell’oscillatore);
• Per la durata della scintilla l’oscillatore emetteva treni di onde elettromagnetiche che provocavano il passaggio di corrente nel coherer e di conseguenza l’attrazione del relè;
• Il relè alimentava a sua volta il dispositivo elettromeccanico preposto all’utilizzo del segnale ricevuto (nei primi esperimenti veniva utilizzato un campanello: suonando durante il tempo in cui il tasto era abbassato, evidenziava l’avvenuta ricezione del messaggio) e, picchiettando con un martelletto il tubetto di vetro del coherer, lo riportava nello stato di riposo.

Guglielmo Marconi si concentrò quindi anche sulla distanza che le onde elettriche potevano coprire per la consegna dei messaggi emessi. Questa fase rappresentò il cuore della sperimentazione, incentrata sulla comprensione dei punti riassunti di seguito:   

• La distanza alla quale fosse possibile verificare l’effetto prodotto da una sorgente elettromagnetica
• Le caratteristiche di un sistema in grado di catturare efficacemente l’energia elettromagnetica
• Le soluzioni per allontanare il ricevitore dalla sorgente
• Il ruolo dell’antenna nella propagazione del segnale a distanza

Come già detto, l’ambizioso obiettivo dell’inventore era quello di mettere a punto comunicazioni radiotelegrafiche in grado di trasmettere messaggi a qualsiasi distanza, superando gli ostacoli naturali (es. colline) tra due stazioni telegrafiche e ottenendo l'indipendenza di comunicazione fra varie stazioni vicine.  

Marconi riuscì in questo essenzialmente attraverso l’ottimizzazione del coherer e con l’introduzione dell’antenna. Come già anticipato migliorò la sensibilità del coherer testando polveri di diversi metalli in termini di efficienza, scegliendo quindi una miscela di nichel e argento (rispettivamente al 96 % e al 4%).  

Come descritto nel documento “Trasmissione dell’informazione con Onde Elettromagnetiche” reperibile sul sito della Fondazione Guglielmo Marconi, “il contenitore era un tubetto di vetro lungo circa 5 cm, con diametro interno di 4 mm, al centro del quale i granelli metallici riempivano (senza stiparlo) lo spazio di circa ½ millimetro compreso fra le facce di due cilindretti d’argento, che terminavano all’esterno del tubetto con due reofori metallici di platino. Altri accorgimenti consistevano nell’introduzione di una piccola quantità di mercurio, appena sufficiente per amalgamare le teste fra loro affacciate dei due cilindretti, e la riduzione della pressione interna del tubetto fino a circa un millesimo di atmosfera, ottenuta mediante una pompa aspirante che agiva attraverso una protuberanza laterale del tubetto, successivamente chiusa per saldatura del vetro.   

Un coherer ben riuscito doveva mostrare una resistenza che da un valore a riposo praticamente infinito, passasse ad una resistenza di alcune centinaia di ohm quando sottoposto alle microscintille di un ordinario campanello elettrico posto ad un paio di metri di distanza. Coherer così collaudati erano il cuore del sistema marconiano, ne rappresentavano l’elemento più critico, più pregiato ed anche più costoso”. 

Il perfezionamento del coherer e la messa a punto del dispositivo per noi comunemente noto come antenna furono fondamentali per la ricezione dei segnali radio. In pratica, il coherer marconiano riceveva tramite l’antenna, ovvero un trasduttore elettromagnetico che preleva dallo spazio circostante sia l’energia utile a realizzare la comunicazione di interesse, che quella comunque presente e che costituisce inevitabilmente l’insieme dei segnali indesiderati. Tutta l’energia veniva quindi trasformata in una forma che si propagava sui morsetti che collegavano l’antenna al coherer.  

In quegli anni il principale ostacolo alla realizzazione delle comunicazioni era costituito dal fondo elettromagnetico e uno dei principali contributi dato da Guglielmo Marconi fu proprio l’intuizione che per realizzare una comunicazione a grande distanza era necessario migliorare la sensibilità dell’apparato ricevente.  

Gli accorgimenti introdotti da Marconi resero possibile aumentare notevolmente le distanze tra trasmettitore e ricevitore. L’inventore riuscì infatti a coprire distanze progressivamente più grandi, come descritto nel paragrafo dedicato alla sua biografia.  

Dalle parole dello stesso Marconi si può comprendere la grandezza della sua intuizione: “La curvatura della terra non avrebbe costituito una barriera insormontabile per l'estensione della telegrafia attraverso lo spazio. Il convincimento che la curvatura della terra non potesse arrestare la propagazione delle onde e il successo ottenuto con i metodi di sintonizzazione per prevenire la mutua interferenza, mi spinsero a decidere, nel 1900, di intraprendere prove sperimentali per determinare se fosse possibile o meno ricevere onde elettriche a distanza di circa 4000 chilometri; tali esperienze, se favorevoli avrebbero fornito immediatamente la prova della possibilità di stabilire comunicazioni telegrafiche senza fili fra l'Europa e l'America."   

Prima di Marconi si pensava che i segnali radio potessero essere ricevuti soltanto in località visibili dall’antenna emittente. Guglielmo Marconi dimostrò invece che, utilizzando un’antenna abbastanza potente, era possibile mettere in comunicazione via radio anche due continenti diversi. La ionosfera, che in quegli anni non era ancora conosciuta, è uno strato dell’atmosfera che riflette le onde radio rendendo così possibili le comunicazioni intercontinentali. Ai tempi della traversata atlantica, Marconi non poteva comprendere quindi perché il suo sistema funzionasse e se si fosse affidato solo ai calcoli basati sulla realtà fisica nota in quegli anni non avrebbe fatto la sua grandiosa scoperta.    

Il commento pubblicato dal New York Times poco dopo la prima trasmissione transatlantica fu: “Se Marconi riesce nelle sue esperienze di telegrafia intercontinentale, il suo nome rimarrà attraverso i secoli tra quelli dei più gran di inventori di tutto il mondo”.