April, 1935: Brittiskt patent för radarsystem för luftförsvar beviljas Robert Watson-Watt
Sir Robert Watson-Watt
Många vetenskapsmän och ingenjörer bidrog till utvecklingen av radarsystem, som spelade en avgörande roll för de allierades seger under andra världskriget. Radar (akronymen står för Radio Detection And Ranging), upptäcker avlägsna objekt som flygplan eller fartyg genom att sända pulser av radiovågor och mäta den reflekterade signalen. En av de största radarpionjärerna var Sir Robert Watson-Watt, som utvecklade det första praktiska radarsystemet som hjälpte till att försvara britterna under andra världskriget.
De grundläggande principer som behövs för radarsystem fastställdes på 1880-talet, när den tyske fysikern Heinrich Hertz för första gången producerade och sände radiovågor genom sitt laboratorium. Han upptäckte att de osynliga vågorna var en form av elektromagnetisk strålning och noterade att vissa material sänder ut radiovågor medan andra reflekterar dem.
Radiovågor togs snabbt i bruk. År 1901 skickade den italienske fysikern Guglielmo Marconi den första trådlösa radiokommunikationen över Atlanten. År 1904 uppfann den tyske ingenjören Christian Huelsmeyer ett grovt system som använde radiovågor för att förhindra att båtar och tåg kolliderade under dimmiga dagar. Forskare från den amerikanska flottan upptäckte också att de kunde upptäcka fartyg med hjälp av radiovågsekon, men deras uppfinning ignorerades i stort sett.
En del arbete med tidiga radardetekteringssystem fortsatte under 1920- och 1930-talen i USA och på andra håll. Men värdet av tekniken var tydligast i Storbritannien, som var särskilt sårbart för tyska flygattacker.
Sir Robert Watson-Watt, en ättling till ångmaskinspionjären James Watt, föddes i Brechin i Skottland i april 1892. Han tog examen från University College i Dundee 1912 och arbetade sedan som assistent åt professor William Peddie, som uppmuntrade hans fascination för radiovågor.
1915 hoppades Watson-Watt kunna börja arbeta för krigsministeriet, men det fanns ingen lämplig tjänst inom kommunikation där, så han började på Meteorological Office. Han fick arbeta med att utveckla system för att upptäcka åskväder. Blixtar joniserar luften och genererar en radiosignal som Watson-Watt kunde upptäcka för att kartlägga åskvädernas positioner.
Möjligen föranledd av rykten om att tyskarna hade tillverkat en ”dödsstråle” bad luftfartsministeriet 1934 Watson-Watt att undersöka en sådan möjlighet. Luftfartsministeriet hade redan erbjudit 1000 pund till den som kunde demonstrera en stråle som kunde döda ett får på 100 meters avstånd. Watson-Watt drog slutsatsen att en sådan apparat var högst osannolik, men skrev ett memo där han skrev att han hade vänt sin uppmärksamhet mot ”det svåra, men mindre lovande, problemet med radiodetektering i motsats till radiodestruktion”. Watson-Watt och hans assistent gjorde några beräkningar och tillämpade några av de tekniker som han använde i sitt atmosfäriska arbete.
I februari 1935 demonstrerade Watson-Watt för en kommitté inom luftfartsministeriet det första praktiska radiosystemet för att upptäcka flygplan. Luftfartsministeriet var imponerat och i april fick Watson-Watt ett patent på systemet och medel för fortsatt utveckling. Snart använde Watson-Watt pulserande radiovågor för att upptäcka flygplan på upp till 80 mils avstånd.
Kort innan andra världskriget började byggde britterna ett nätverk av radarstationer längs Englands kust med hjälp av Watson-Watts konstruktion. Dessa stationer, som kallades Chain Home, varnade framgångsrikt Royal Air Force för annalkande fientliga bombplan och bidrog till att försvara Storbritannien mot det tyska Luftwaffe under slaget om Storbritannien.
Chain home radarstation
Chain Home-systemet fungerade ganska bra, men det krävde enorma antenner och använde långa våglängder som begränsade förmågan att exakt peka ut fientliga flygplan. Under dagen kunde stridspiloter se fientliga bombflygplan. Men snart började tyskarna med nattliga bombningar, så för att hjälpa stridspiloter att lokalisera fientliga flygplan på natten behövde britterna ett radarsystem med kortare våglängder som var tillräckligt kompakt för att kunna installeras i flygplanen.
Detta blev möjligt när de brittiska ingenjörerna Harry Boot och John Randall uppfann kavitetsmagnetronen i början av 1940. Magnetronen genererade cirka 400 hundra watt effekt vid våglängder på cirka 10 centimeter, tillräckligt för att producera ekon från flygplan på många kilometers avstånd.
Britanien hade inte den storskaliga tillverkningskapaciteten för att massproducera magnetronen, så 1940 förde ett uppdrag under ledning av Henry Tizard i hemlighet magnetronen till USA och övertalade USA att hjälpa till med att utveckla och tillverka apparaten. MIT:s strålningslaboratorium inrättades och blev snabbt ett av de största projekten under kriget, med omkring 4 000 anställda. Forskare och arbetare där tillverkade massproduktionsversioner av magnetronen och utvecklade omkring 100 olika radarsystem.
Tyskland och Japan uppfann också sina egna radarsystem, men dessa var i allmänhet mindre effektiva, och de allierades radaröverlägsenhet tillskrivs ibland segern i andra världskriget.
Efter kriget hittade man många fredliga användningsområden för radartekniken. Idag är flygtrafikledningen beroende av radar för att hindra kommersiella flygplan från att kollidera. Radar är viktigt för att följa vädret. Kavitetsmagnetronen används nu för att laga mat i mikrovågsugnar. Och många bilister har ertappats med att köra för fort med polisens radarpistoler, däribland, enligt uppgift, Sir Watson-Watt själv.