Kwiecień, 1935: British Patent for Radar System for Air Defense Granted to Robert Watson-Watt
Sir Robert Watson-Watt
Wielu naukowców i inżynierów przyczyniło się do rozwoju systemów radarowych, które odegrały istotną rolę w zwycięstwie aliantów w II wojnie światowej. Radar (akronim oznacza Radio Detection And Ranging) wykrywa odległe obiekty, takie jak samoloty czy statki, wysyłając impulsy fal radiowych i mierząc odbity sygnał. Jednym z największych pionierów radaru był Sir Robert Watson-Watt, który opracował pierwszy praktyczny system radarowy, który pomógł obronić Brytyjczyków podczas II wojny światowej.
Podstawowe zasady potrzebne do stworzenia systemów radarowych zostały ustalone w latach 80. XIX wieku, kiedy to niemiecki fizyk Heinrich Hertz po raz pierwszy wytworzył i przesłał fale radiowe przez swoje laboratorium. Odkrył on, że te niewidzialne fale są formą promieniowania elektromagnetycznego i zauważył, że niektóre materiały transmitują fale radiowe, podczas gdy inne je odbijają.
Fale radiowe szybko znalazły zastosowanie. W 1901 r. włoski fizyk Guglielmo Marconi wysłał pierwszą bezprzewodową wiadomość radiową przez Ocean Atlantycki. W 1904 roku niemiecki inżynier Christian Huelsmeyer wynalazł prymitywny system, który wykorzystywał fale radiowe do zapobiegania zderzeniom łodzi i pociągów w mgliste dni. Naukowcy amerykańskiej marynarki wojennej również odkryli, że mogą wykrywać statki za pomocą echa fal radiowych, ale ich wynalazek został w dużej mierze zignorowany.
Pewne prace nad wczesnymi radarowymi systemami wykrywania trwały w latach 20. i 30. w Stanach Zjednoczonych i innych krajach. Ale wartość technologii była najbardziej oczywista w Wielkiej Brytanii, która była szczególnie narażona na niemiecki atak lotniczy.
Sir Robert Watson-Watt, potomek pioniera silników parowych Jamesa Watta, urodził się w Brechin w Szkocji w kwietniu 1892 roku. W 1912 roku ukończył University College w Dundee, a następnie pracował jako asystent profesora Williama Peddiego, który zachęcał go do fascynacji falami radiowymi.
W 1915 roku Watson-Watt miał nadzieję na pracę w Biurze Wojennym, ale nie było tam odpowiedniego stanowiska w dziedzinie komunikacji, więc dołączył do Biura Meteorologicznego. Pracował nad rozwojem systemów wykrywających burze z piorunami. Pioruny jonizują powietrze i generują sygnał radiowy, który Watson-Watt mógł wykryć, by stworzyć mapę pozycji burz.
Prawdopodobnie pod wpływem pogłosek, że Niemcy wyprodukowali „promień śmierci”, w 1934 roku Ministerstwo Lotnictwa poprosiło Watsona-Watta o zbadanie takiej możliwości. Ministerstwo Lotnictwa oferowało już 1000 funtów każdemu, kto zademonstruje promień mogący zabić owcę z odległości 100 jardów. Watson-Watt doszedł do wniosku, że takie urządzenie jest bardzo mało prawdopodobne, ale napisał notatkę, w której stwierdził, że zwrócił uwagę na „trudny, ale mniej obiecujący problem detekcji radiowej w przeciwieństwie do niszczenia radiowego”. Watson-Watt i jego asystent przeprowadzili pewne obliczenia i zastosowali te same techniki, których używał w swojej pracy nad atmosferą.
W lutym 1935 roku Watson-Watt zademonstrował komisji Ministerstwa Lotnictwa pierwszy praktyczny system radiowy do wykrywania samolotów. Ministerstwo Lotnictwa było pod wrażeniem i w kwietniu Watson-Watt otrzymał patent na ten system oraz fundusze na jego dalszy rozwój. Wkrótce Watson-Watt używał pulsujących fal radiowych do wykrywania samolotów w odległości do 80 mil.
Na krótko przed rozpoczęciem II wojny światowej Brytyjczycy zbudowali sieć stacji radarowych wzdłuż wybrzeża Anglii, wykorzystując projekt Watsona-Watta. Stacje te, znane pod nazwą Chain Home, skutecznie ostrzegały Królewskie Siły Powietrzne przed zbliżającymi się bombowcami wroga i pomogły obronić Wielką Brytanię przed niemiecką Luftwaffe w Bitwie o Anglię.
Sieć stacji radarowych Chain Home
System Chain Home działał dość dobrze, ale wymagał ogromnych anten i wykorzystywał długie fale, które ograniczały możliwość dokładnego wskazywania wrogich samolotów. W ciągu dnia piloci myśliwców mogli dostrzec wrogie bombowce. Wkrótce jednak Niemcy rozpoczęli nocne misje bombowe, więc aby pomóc pilotom myśliwców zlokalizować wrogie samoloty w nocy, Brytyjczycy potrzebowali systemu radarowego o krótszej długości fali, który byłby wystarczająco kompaktowy, aby można go było zainstalować w samolotach.
Stało się to możliwe, gdy brytyjscy inżynierowie Harry Boot i John Randall wynaleźli magnetron wnękowy na początku 1940 roku. Magnetron generował około 400 watów mocy przy falach o długości około 10 centymetrów, wystarczających do wytwarzania echa z samolotów odległych o wiele mil.
Brytyjczycy nie mieli możliwości produkcji magnetronu na dużą skalę, więc w 1940 roku misja kierowana przez Henry’ego Tizarda potajemnie przywiozła magnetron do Stanów Zjednoczonych i przekonała USA do pomocy w rozwoju i produkcji urządzenia. Utworzono MIT Radiation Laboratory, które szybko stało się jednym z największych projektów wojennych, zatrudniającym około 4000 osób. Naukowcy i robotnicy stworzyli tam masowe wersje magnetronu i opracowali około 100 różnych systemów radarowych.
Niemcy i Japończycy również wynaleźli własne systemy radarowe, ale były one na ogół mniej skuteczne, a przewagę radarową aliantów przypisuje się czasem zwycięstwu w II wojnie światowej.
Po wojnie znaleziono wiele pokojowych zastosowań technologii radarowej. Dziś kontrola ruchu lotniczego zależy od radaru, aby utrzymać samoloty komercyjne przed zderzeniem. Radar jest niezbędny do śledzenia pogody. Magnetron wnękowy jest obecnie używany do gotowania żywności w kuchenkach mikrofalowych. Wielu kierowców zostało przyłapanych na przekraczaniu prędkości przez policyjne radary, w tym podobno sam Sir Watson-Watt.
.