Hedy Lamaar. Z zawodu seksbomba, po godzinach genialna wynalazczyni

Jedna z jej pierwszych ról, w filmie „Ekstaza” Gustava Machatego w 1933 r., uczyniła ją sławną już w wieku 18 lat. Była zamożna, a o jej względy zabiegali najbogatsi i najbardziej wpływowi mężczyźni epoki. Hedy Lamarr była prawdziwą celebrytką, bohaterką licznych przekazów medialnych. Niedawno upłynęły zarówno setna rocznica jej urodzin, jak i piętnasta rocznica jej śmierci. Z tej okazji, spopularyzowanej przez znany portal internetowy, liczne media znów poświęciły jej wiele uwagi.

Przyczyną, dla której „najpiękniejsza kobieta świata”, jak ją nazywano w latach 40., przyciągnęła znów wiele uwagi, są jednak nie jej filmy, których część w stała się dostępna także w internecie, ale historia jej egzotycznego dla większości czytelników wynalazku w dziedzinie wojskowości. Hedwig Eva Maria Kiesler w 1933 r. wyszła za mąż za austriackiego przemysłowca Friedricha A. Mandla. W 1938 r. uciekła od męża i z macierzystego Wiednia wyjechała do USA, gdzie w 1942 r. opatentowała wraz ze swoim kolegą metodę przesyłania drogą radiową sygnałów, która - zdaniem autorów patentu - praktycznie uniemożliwiała podsłuchanie tych sygnałów lub ich zagłuszenie (Hedwig Kiesler-Markey, George Antheil, „Secret communication system”, US Patent 2 292 387, 11-08-1942).

Hedy Lamarr postanowiła odwdzięczyć się swojej przybranej ojczyźnie i podarować wynalazek, który w swoim zamierzeniu miał poprawić zdolności obronne Stanów Zjednoczonych i w obliczu nadciągającej wojny ułatwić zwycięstwo nad faszyzmem i hitleryzmem. Istota wynalazku polegała na metodzie bezpiecznej transmisji radiowej do zdalnego sterowania torpedami wystrzelonymi w kierunku okrętów wroga.

Zwyczajna, „analogowa” transmisja radiowa wymaga dostrojenia częstotliwości emisji układu, który wysyła przekaz drogą radiową - nadajnika wraz z odpowiednią anteną i układu do odebrania sygnału - odbiornika wraz z anteną. Na przykład w Warszawie Program III PR nadaje na częstotliwości 98,8 MHz (czyli 98 milionów 800 tysięcy drgań pola elektromagnetycznego na sekundę) i do tej częstotliwości musi być dostrojony odbiornik, aby móc odbierać sygnał tej stacji. Odbiornik nastrojony na inną częstotliwość nie słyszy programu.

Jeśli na częstotliwości, na której odbieramy transmisję, pojawi się drugi, dostatecznie silny sygnał z innego nadajnika (nadajnika wroga), to transmisja zostanie zakłócona i w przypadku transmisji radiowej nie będziemy mogli zrozumieć przekazu radiowego. Taka metoda zakłócania lub zagłuszania transmisji radiowych nadawanych w języku polskim z zagranicy była stosowana na przykład przez władze w czasach PRL, aby uniemożliwić słuchaczom odbiór audycji Radia Wolna Europa, Radia Tirana itp.

Radio i pokrewne techniki zostały też bardzo wcześnie zaadaptowane, tak jak wszystkie wcześniejsze nowinki techniczne w historii, na potrzeby sił zbrojnych, zarówno do komunikacji pomiędzy własnymi oddziałami, jak i do detekcji i przechwytywania informacji nieprzyjaciela. Szczególnie fascynujące wydały się wojskowym możliwości zdalnego sterowania różnymi rodzajami broni, od min i bomb zaczynając, a na samolotach i okrętach kończąc.

Hedy Lamarr i George Antheil rozważali sytuację zdalnego sterowania torpedą. Torpedy, wynalezione w 1866 r., które podczas pierwszej wojny światowej zdobyły trwałe miejsce w arsenale skutecznych broni wojny morskiej, już na początku II wojny światowej okryły się ponurą sławą jako siejąca śmierć i zniszczenie broń podczas wojny na Atlantyku. Jednym z problemów ataków torpedowych była ich celność, bowiem atakujący torpedą od momentu wystrzelenia tracił kontrolę nad jej kursem. Rozważane w okresie międzywojennym zdalne radiowe sterowanie torpedą miało ten problem rozwiązać.

Notabene pierwszy udokumentowany system zdalnego, radiowego sterowania torpedą pochodzi z Francji z 1909 r. Wówczas to nauczyciel z Rochefort Gustave Gabet zademonstrował swoją zdalnie sterowaną „Torpille Gabet” na Sekwanie na peryferiach Paryża. Torpeda mogła przenieść ładunek 500 kg materiału wybuchowego, a wynalazca zademonstrował, że potrafi sterować nią przez „fale w powietrzu” („waves in the air”), jak opisał to dziennik „Chicago Tribune” z 12 września 1909 r., na odległości 5 mil! Swoją drogą, gdzie, jak i za co mógłby współczesny prowincjonalny nauczyciel testować poważny system broni na dużej rzece?

W opisanym w patencie systemie zdalnego sterowania nadajnik na okręcie służył do wysyłania fal radiowych sterujących torem torpedy wystrzelonej z tego okrętu, a odbiornik znajdujący się w korpusie kontrolował położenie steru torpedy. Operator mógł zmienić jej kurs już po wystrzeleniu, na przykład widząc, że cel - okręt przeciwnika - stara się uciec. Autorzy patentu rozważyli szczególną sytuację, gdy przeciwnik, znając (z nasłuchu radiowego) częstotliwość fal radiowych wykorzystywanych do komunikacji, wykorzystuje technikę obronną i nadaje na tej samej częstotliwości sygnał zagłuszający, uniemożliwiając atakującemu sterowanie torpedą.

Pomysł patentu opiera się na założeniu, że przestrajalny nadajnik i przestrajalny odbiornik mogą, co chwilę, komunikować się na różnych częstotliwościach i o ile oba urządzenia wiedzą z góry, kiedy i na jaką częstotliwość należy się przestroić, to przeciwnik nie wie.

W tej sytuacji, zanim przeciwnik wykryje częstotliwość naszej ostatniej transmisji, my będziemy już używać innej, której on nie zagłusza. Jeśli liczba różnych wykorzystywanych częstotliwości jest dostatecznie duża, a czasy transmisji na każdej z nich dostatecznie krótkie, przeciwnik ani nie będzie w stanie odebrać naszej transmisji, ani nie będzie w stanie jej zakłócić. Szczegóły implementacji pomysłu (autorzy nie mieli technicznego wykształcenia!) oparte są na technice popularnego w latach trzydziestych programowanego za pomocą taśm perforowanych pianina nazywanego pianolą mechaniczną. George Antheil znał i wykorzystywał pianole do swoich projektów muzycznych.

W opisie zawartym w patencie częstotliwość nadajnika i odbiornika (przewidziano 80 częstotliwości) była automatycznie przestrajana przez styki otwierające się i zamykające w miarę przesuwania się dwóch identycznych taśm perforowanych, których ruch kontrolowały synchroniczne mechanizmy zegarowe wyzwalane automatycznie w momencie wystrzelenia torpedy z okrętu.

Aby dodatkowo utrudnić atak na ten system, autorzy przewidzieli, że na niektórych częstotliwościach odbiornik w ogóle nie odbiera sygnałów, a operator będzie informowany o tych momentach, gdy może przekazać sygnał do torpedy o zmianie jej toru przez zapalającą się przy nadajniku lampkę sterowaną też przesuwającą się taśmą papierową. Patent napisany jest bardzo profesjonalnie i zawiera uroczy, odręczny rysunek proponowanej instalacji.

Biorąc pod uwagę, że autorka, która podpisała patent swoim nazwiskiem panieńskim i nazwiskiem drugiego męża, z którym również w międzyczasie się rozwiodła, zakończyła swoją formalną edukację w wieku lat 16, a jej kolega, współautor patentu, był z zawodu kompozytorem, było to wydarzenie niezwykłe, zwłaszcza że wynalazek, którego patent dotyczy, należy do zaawansowanych nauk technicznych. Równie niezwykła, choć z zupełnie innych powodów, jest historia dalszych losów tego wynalazku.

Wiele miejsca i czasu poświęcono rozważaniom, gdzie i kiedy Hedy Lamarr wpadła na pomysł wynalazku nazwanego współcześnie systemem komunikacji z rozproszonym widmem ze „skaczącymi częstotliwościami” (ang. frequency hopping spread spectrum). Sama nazwa „spread spectrum” została po raz pierwszy użyta 13 lat po złożeniu patentu przez Hedy Lamarr. Według opublikowanych już pod koniec życia pamiętników autorki pomysł techniki transmisji „podsłuchała” w Austrii w latach 30. podczas nudnych obiadów u pierwszego męża - międzynarodowego producenta i handlarza bronią i sprzętem wojskowym. Podczas tych obiadów z niemieckimi i włoskimi dygnitarzami wojskowymi i przemysłowymi, klientami i współpracownikami omawiano wyzwania i rozwiązania niezbędne dla nowych broni dla pośpiesznie dozbrajających się państw osi. Co prawda ani Niemcy, ani Włosi nie wprowadzili nigdy torped sterowanych radiowo (z wielu względów byłoby to niepraktyczne), ale opracowali i wdrożyli w 1943 r. (Luftwaffe) sterowane radiowo bomby lotnicze. Być może te właśnie rozmowy zapamiętała Hedy Lamarr z Austrii. Sam pomysł zdalnego sterowania urządzeniem drogą radiową mógł autorom nasunąć jeden z pierwszych wprowadzonych na rynek w 1938 r. w USA luksusowych odbiorników radiowych z radiowym, lampowym pilotem zdalnego sterowania do wybierania stacji i regulacji poziomu głośności.

Nie wiadomo, gdzie i kiedy autorka wpadła na pomysł „skaczących częstotliwości”. Historia tego wynalazku jest znacznie starsza, choć nikt przed jej patentem nie sformułował tak precyzyjnie techniki rozproszonego widma w wersji HFSS i użycia losowej sekwencji częstotliwości jako metody ochrony informacji. Pierwsze wzmianki w niemieckiej literaturze technicznej o zastosowaniach rozproszonego widma pochodzą z okresu przed I wojną światową, natomiast w okresie międzywojennym m.in. w Szwajcarii, Holandii i USA prowadzono udokumentowane patentami badania nad wykorzystaniem technik rozproszonego widma w systemach radarowych i do szyfrowania radiokomunikacji.

W Polsce Leonard Danilewicz, jeden z inżynierów związanych z Biurem Szyfrów Sztabu Generalnego i z grupą kryptologów łamiących szyfr Enigmy, zaproponował, jak sam opisał to we wspomnieniach: „urządzenie do sekretnej radiotelegrafii […] polegające na wprowadzaniu ustawicznych zmian w częstotliwości nadajnika”. Warto podkreślić, że Sztab Generalny przyznał Danielewiczowi na pracę nad tymi rozwiązaniami grant w wysokości 5000 zł! Pierwszy znany jako SIGSALY działający system łączności opartej na technikach rozproszonego widma amerykańska armia zainstalowała podczas II wojny światowej na potrzeby telekomunikacji pomiędzy Waszyngtonem a Londynem.

Patent Hedy Lamarr i George Antheil złożyli w amerykańskiej Narodowej Radzie Wynalazców, organizacji, której celem było pobudzanie wynalazczości i inwencji Amerykanów na potrzeby obronności państwa. Rada przeanalizowała wynalazek, który zakwalifikowała jako „superważny” („red hot” category), o czym poinformował w specjalnej notatce „New York Times” 1 października 1941 r. Następnie wynalazek trafił na półkę w szafie. Amerykańska marynarka w 1942 r. nie bardzo wyobrażała sobie system sterowania torped oparty na pianinach mechanicznych ani na kartach perforowanych. Autorów patentu poinformowano, że ich system jest „zbyt ciężki”, by go użyć w praktyce. Ponadto, o czym wówczas prawie nikt nie wiedział, akurat w tym okresie marynarka miała inne, znacznie poważniejsze problemy z celnością i niezawodnością swoich torped, co wykluczało jakiekolwiek dodatkowe eksperymenty.

Patent Hedy Lamarr i George’a Antheila został przypadkowo odnaleziony na tej półce dopiero po 12 latach. Odnalazł go amerykański inżynier polskiego pochodzenia Romuald Ireneusz Ścibor-Marchocki podczas pracy w prywatnej firmie nad kontraktem dla amerykańskiej marynarki na system detekcji okrętów podwodnych. Autorzy patentu nigdy nie otrzymali wynagrodzenia za jego wykorzystanie, a dowody uznania zawodowego ze strony amerykańskich i austriackich organizacji inżynierów Hedy Lamarr otrzymała dopiero wkrótce przed śmiercią.

Artystka nie ograniczyła się do opracowania patentu. W 1942 r. Hedy Lamarr, jak wiele innych aktorek w tym okresie, zgłosiła się jako ochotniczka do sprzedawania rządowych obligacji mających wspomóc wysiłek obronny USA. W tej dziedzinie odniosła fenomenalny sukces. Spotkania z jej udziałem w wielu miastach na Wschodnim Wybrzeżu przyniosły rządowi około 25 mln dol. (z 1942 r., co przekłada się na około 0,5 mld dol. w 2016 r.) ze sprzedaży obligacji.

Z dzisiejszej perspektywy patent był zdecydowanie przedwczesny, bowiem wyprzedził o kilkadziesiąt lat rozwój technik cyfrowego przetwarzania sygnałów. Dzisiaj stanowi jeden z setek patentów, acz jest jednym z najwcześniejszych, które dokumentują techniki powszechnie wykorzystywane w telefonii cyfrowej, transmisjach wi-fi, radarach morskich i lotniczych, komunikacji wojskowej. Dlatego też na pytanie: „kto wynalazł technikę FHSS”, możemy odpowiedzieć, że wynalazło ją wielu wnikliwych i utalentowanych wynalazców, którymi kierowały ciekawość, wytrwałość i pracowitość.

Umiejętność wykorzystania fal elektromagnetycznych do przekazywania informacji należy do najważniejszych osiągnięć cywilizacji. Tę rewolucję w sposobie komunikowania się rozpoczęło kilkunastu fizyków, którzy od połowy XVII w. do początków wieku XX stworzyli elektrodynamikę - naukę o elektryczności, magnetyzmie i falach elektromagnetycznych - a rozwinęły rzesze naukowców, wynalazców i inżynierów, którym zawdzięczamy między innymi telegraf, telefon, radio, radar, telewizję, telekomunikację satelitarną, systemy GPS i internet. Nasze dzisiejsze możliwości komunikowania się przekroczyły już granice Układu Słonecznego, bowiem wystrzelony z Ziemi przez NASA w połowie lat 70. pojazd kosmiczny Voyager I, z którym ciągle utrzymywana jest łączność radiowa, od kilku lat znajduje się już w przestrzeni międzygwiezdnej. Szczególnie ten ostatni system łączności zbudowany jest na niezliczonych osiągnięciach myśli ludzkiej ostatnich stuleci, w tym także na osiągnięciach „najpiękniejszej kobiety świata”. a

dr hab. Aleksander Wittlin jest fizykiem z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk, profesorem UKSW, współtwórcą Centrum Nauki „Kopernik”

• Richard Rhodes, Hedy’s folly: the life and breakthrough inventions of Hedy Lamarr, the most beautiful woman in the world
• Robert A. Scholtz, Notes on spread-spectrum history
• IEEE Trans. on Comm., Vol. Com-31, no. 1, January 1983, 82-84 i referencje tamże