Лучи смерти ивсевидящее око: радар

Мысль применения волн Герца (так когда-то именовали радиоволны) для отслеживания движущихся объектов ненамного моложе самой связи. Через девять лет по окончании первых опытов Маркони и Попова она пришла в ?голову 22-летнему Христиану Хюльсмейеру, работнику компании Siemens из Дюссельдорфа. Он не имел технического образования, но очень интересовался электрическими новинками, в? частности радиоаппаратурой.

В 1904? году он собрал, испытал и запатентовал устройство, которое назвал телемобилоскопом. В соответствии с патентной заявке, это был «аппарат, излучающий и ?принимающий волны Герца и ?предназначенный для обнаружения находящегося на их пути железного тела, к примеру поезда либо корабля, и предупреждения о его появлении». 17 либо 18 мая Хюльсмейер в первый раз публично представил его в ?Кельне на мосту через Рейн.

На демонстрации находились представители судовых компаний, многочисленные зеваки и журналисты. Об эффектном опыте без отлагательств сказали и ?европейские, и? американские газеты.

Аппарат Хюльсмейера складывался из? искрового генератора радиоволн, излучающей антенны с железным фокусирующим рефлектором, приемной антенны с еще одним рефлектором и ?когерера в качестве ресивера. Посредством электрического звонка он оповещал о приближении речных пароходов.

Прибор кроме того примерно показывал направление на объект, но, само собой разумеется, не имел возможности выяснить его скорость и удалённость.

Строго говоря, это был не радиолокатор, а лишь радиодетектор.

Хюльсмейер предлагал устанавливать такие устройства на судах, дабы давать предупреждение столкновения в ?условиях скверной видимости. Позднее он кроме того придумал устройство для автоматической оценки расстояния до объекта по углу наклона приемной антенны, но так его и не сделал. Да и сам телемобилоскоп проработал недолго.

Им не заинтересовались ни пароходные компании, ни моряки кайзеровского флота. Неспециализированное вывод сводилось к тому, что о сближении судов достаточно сигнализировать гудками и что аппаратура Хюльсмейера сложна, не через чур надежна и фактически ненужна. Не помогло кроме того то, что на опробованиях в ?Голландии прибор продемонстрировал весьма приличную дальность в ?3?км.

Летом 1905 года изобретателю отказала в ?помощи и ?компания Telefunken, по окончании чего он поставил крест на своем детище. Хюльсмейер дожил до 1957 года, запатентовал 180 ?изобретений, но к? собственной первой работе больше не возвращался. Но, в то время, когда по окончании Второй мировой всю землю убедился в возможностях радиолокации, Хюльсмейер был признан на родине выдающимся изобретателем.

Само собой разумеется, на данный момент ясно, что никто не имел возможность сконструировать настоящий радар на базе радиотехнологии первого поколения, основанной на когерерах и искровых генераторах либо магнитных детекторах. Хюльсмейера осенила прекрасная мысль, но без замечательной вакуумной (а ?позже и твердотельной) электроники она давала слово немногое — в ?этом германские военно-морские специалисты не совершили ошибку. Потомкам остался только его прибор, выставленный сейчас в ?Германском музее в Мюнхене.

За океаном

В осеннюю пору 1922 года Альберт Хойт Тейлор и Лeo Янг из Лаборатории авиационной радиотехники ВМФ США засекли посредством радиоволн проходившее по Потомаку древесное судно. На одном берегу стоял передатчик с антенной, непрерывно излучавшей волны длиной 5 м, а на противоположном — приемник. В то время, когда корабль появился между устройствами, приемная антенна приобретала два сигнала — прямой и отраженный.

В ?результате интерференции исходное излучение модулировалось по амплитуде, и на ровный тон принимаемого сигнала накладывались помехи. Подобно прибору Хюльсмейера, это был не локатор, а всего лишь детектор.

Тейлор и Янг представили заявку на продолжение собственных работ, но одобрения не взяли. Через год Тейлор стал главой радиоотдела свежеучрежденной Лаборатории военно-морских изучений (Naval Research Laboratory, NRL), и ему было нужно заниматься совсем вторыми проектами. Но летом 1930 ?года его помощник Лоуренс Хайленд узнал, что с ?помощью радиоволн возможно обнаруживать самолеты.

Это произошло по чистому везению: между антеннами приёмника и передатчика пребывало летное поле. Тогда-то Тейлор и убедил руководство в необходимости работы над интерференционными детекторами. Этими устройствами в на данный момент занимались три года, а позже (по обстоятельству явной неудачи) принялись за настоящие радиолокаторы, принимающие отраженные от объекта радиоимпульсы.

Созданный под управлением Роберта Пейджа первый экспериментальный импульсный радар испытали только в ?1936 году.

В июне он отловил самолет с 40-км дистанции.

В последующие годы развитие радиолокационной аппаратуры в Соединенных Штатах заметно ускорилось, но на своевременное дежурство она поднялась лишь по окончании начала Второй мировой войны: на военных судах в первой половине 40-ых годов двадцатого века, на сухопутных постах ПВО?- с? зимы 1941-го. Именно тогда американские армейские и изобрели слово «радар», это была сокращение RAdio Detection And Ranging (обнаружение и? оценка дальности посредством радио).

Германские успехи

В числе пионеров радиолокации много германских ученых. Особенное место занимает блестящий радиоинженер и ?изобретатель Ханс Эрик Хольманн, на счету которого более 300? патентов. В? 1935 ?году он запатентовал многорезонаторный магнетрон, талантливый генерировать замечательное излучение сантиметрового диапазона.

Более простые предположения магнетрона еще в 1920-х были созданы в ?нескольких государствах, среди них и? в ?СССР? — харьковскими радиофизиками Слуцкиным и Штейнбергом. Но Хольманн не сумел стабилизировать излучение по частоте, исходя из этого немцы в? финише 1930-х предпочитали более устойчивые, не смотря на то, что и?менее замечательные клистроны.

В Германии были выполнены и первые опыты, направленные на создание импульсных радиолокаторов армейского назначения. В? 1933 году их начал физик Рудольф Кунхольд, научный директор Университета разработок связи германских ВМС. Он трудился с сантиметровыми радиоволнами, а в качестве их источника пользовался изобретенным в первой половине 20-ых годов XX века триодом Баркгаузена-Курца, дававшим излучение мощностью всего 0,1 ?Вт.

Уже в сентябре 1935 года Кунхольд показал главкому ВМФ адмиралу Эриху Редеру превосходно действующий радиолокационный прибор с электронно-лучевым дисплеем. К? финишу 1930-х в Рейхе на его базе были созданы своевременные радиолокаторы?- Seetakt для флота и ?Freya для ПВО. Чуть позднее германские инженеры сконструировали радиолокационную совокупность управления огнем Wurzburg, первые образцы которой поступили в?армию и ВВС в первой половине 40-ых годов двадцатого века.

Итак, германские разработчики радиолокаторов имели возможность похвалиться большим числом технических достижений. Но немцы принялись пользоваться ими позднее британцев — действительно, не по вине инженеров. Сначала его окружение и Гитлер верили в ?блицкриг, а радар вычисляли по большей части оборонительным средством.

Локаторы совокупности Freya по последовательности параметров кроме того превосходили английские радары, но в начале войны у немцев было только 8 таких станций, и? в?ходе битвы за Британию они не смогли полностью отследить действия британской авиации. С 1934 года радиолокацией занялись и в СССР. Однако к началу войны с Германией у? советских военных фактически не было наземных РЛС ПВО, а к опробованиям авиационных РЛС серии «Гнейс» они приступили лишь в первой половине 40-ых годов XX века.

Лучи смерти

К 1935 году в Германии, США, СССР и ?Франции уже были важные наработки по радиолокации. У Англии же не было ничего хорошего. Однако, задержавшись на старте, на финише англичане обогнали всех.

Летом 1934 года в Англии прошли воздушные маневры, показавшие, что у?страны нет действенных способов защиты от вражеских бомбардировщиков. Тогда-то в министерстве авиации и отыскали в памяти о иногда поступающих заявках на создание устройств генерации лучей, смертельных для экипажа атакующего самолета. Госслужащие дали обещание премию в ??1000 тому, кто сконструирует прибор, талантливый с?расстояния 100?м убить излучением овцу.

Страсти подогрела газета New York Sun, поведавшая миру, что Никола Тесла изобрел аппарат, талантливый сбить 10?000? боевых самолетов с расстояния 250 миль. Самое занимательное, что это не было фантазией журналистов: Тесла вправду выступил с таким нелепым анонсом, что, возможно, направляться списать на то, что великому изобретателю уже было под 80.

Директор Исследовательского управления министерства авиации Генри Вимперис данной ахинее не поверил, но в январе 1935 ?года все же попросил суперинтенданта отдела радио Национальной физической лаборатории Роберта Уотсона-Уатта (кстати, прямого потомка изобретателя паровой машины Джеймса Уатта) поразмыслить об излучателе электромагнитных волн, поражающих человека с расстояния в ?пара километров. Тот сомневался, что это быть может, но давал слово заняться проблемой и ?поручил собственному сотруднику Арнольду Уилкинсу выполнить нужные расчеты.

Уилкинс подтвердил выводы шефа, но на этом не остановился. Как и?многим радиоинженерам, ему было как мы знаем, что летящий самолет формирует помехи коротковолновым радиосигналам. Уилкинс прикинул, возможно ли поймать радиоволны, отраженные от корпуса самолета, и, ?к ?собственному большому удивлению, взял утвердительный ответ, о котором Уотсон-Уатт доложил руководству.

Оно отозвалось с? необычайной для британской бюрократии скоростью и ?приказало срочно проверить идею на практике.

Как Британия стала островом

Уилкинс не имел времени для того чтобы изготовить радиоимпульсов и в заданные сроки успел только собрать приемник, соединенный с катодной трубкой. Источником сигналов стал антенный комплекс BBC в ?Давентри, говоривший на 49-метровых волнах, каковые излучались в пучке с угловой шириной 30°. На протяжении опробований радиосигналы отражались от двухмоторного бомбардировщика -биплана «Хейфорд», кружившего на 3-километровой высоте.

Это был радиоинтерференционный детектор, сходный с?тем, что несколькими годами ранее сделали американцы. 26 февраля 1935 года он засек самолет с расстояния 8 миль (около 13 км), и Уотсон-Уатт сказал вошедшую в историю фразу: «Британия снова стала островом!»

Предстоящее было делом техники и ?финансирования. Уже в мае британцы выстроили на берегу Северного моря тайную лабораторию для испытания и калибровки настоящей радиолокационной аппаратуры импульсного действия. 17 июня Уотсон-Уатт, Уилкинс и вошедший в их команду Эдуард Боуэн посредством новых устройств отловили пролетавший в 27 км гидросамолет, а ?в? ходе предстоящих опробований увеличили радиус локации до 65 км.

В ?сентябре правительство Великобитании дало разрешение на разворачивание пяти первых станций радарной сети, а в декабре казначейство выделило на это весьма солидную для того времени сумму в ?60?000. Технический прогресс не уступал темпам денежных вливаний?- в? 1936 ?году команда Уотсона-Уатта уже отлавливала самолеты на дистанции 150 км. А? 17 ?августа 1937 года британцы удачно опробовали летный бортовой радиолокатор для отслеживания морских целей, сконструированный Боуэном.

В начале 1937 года британские ПВО располагали семью радиолокационными станциями на юго-восточном побережье. В сентябре эти посты перешли на круглосуточный режим. Перед началом Второй мировой войны у британцев было уже 20 станций, интегрированных в единую сеть, перекрывавшую подлет к Английским островам со стороны Германии, Бельгии и Голландии.

Так очевидно невыполнимое генерирование лучей смерти обернулось разработкой, которая помогла Англии выстоять в первые критические месяцы германских бомбардировок.

По следам великого Теслы

В 1917 Никола Тесла в интервью, размещённом в очень глубокоуважаемом издании The Electrical Experimenter, в полной мере верно сформулировал? принцип радиолокации и? очень подчернул, что данный способ разрешит отслеживать скорость и положение движущихся объектов.

Действительно, Тесла полагал более перспективным применение стоячих волн (в этом он совершил ошибку), но допускал и ?использование радиоимпульсов. Сам он в этом направлении не трудился, но через много лет его мысль отыскала последователя в лице французского радиоинженера Эмиля Жирардо, что в? 1934 году запатентовал прибор для радиолокации. Год спустя он установил собственный прибор на «Нормандии» — самом громадном трансатлантическом лайнере того времени.

Во второй половине 30-ых годов двадцатого века несколько Жирардо смонтировала первую во Франции станцию радарного наблюдения за воздушным пространством, дававшую предупреждение парижан о ?германских налетах. В?июне 1940-го, перед самым падением Парижа, французы стёрли с лица земли собственную аппаратуру, дабы она не?досталась неприятелю.

Первый серийный радар SCR-268

SCR-268

По окончании опробований прототипа радара в декабре 1936 ?года, на которых удалось засечь самолет с расстояния в 10 км, американские армии связи в мае 1937 года показали предсерийный пример главу МинОбороны Гарри Вудрингу и второму военному руководству и взяли отчисления на предстоящие опыты, каковые позднее вылились в первоначальный американский серийный радар SCR-268 (Signal Corps Radio no. 268), предназначенный для обнаружения целей и? наведения на них зенитных батарей. Радарная совокупность SCR-268 с дальностью обнаружения около 35 ?км серийно выпускалась с 1940 года, после этого была создана усовершенствованная совокупность с дальностью обнаружения около 200 км в мобильном (SCR-270) и?стационарном (SCR-271) вариантах.

Chain Home: цепочка, защитившая острова в битве за Британию

Первая английская радарная сеть нисколько не была похожим современные радиолокаторы. Привычных вращающихся антенн не было и в помине.

Импульсы 13,6-метровых радиоволн протяженностью 20 мкс с 40-миллисекундными промежутками излучались кабельными антеннами, подвешенными на решетчатых металлических башнях 110-метровой высоты? (по четыре на каждую станцию).

Приемные антенны монтировались на расположенных поодаль (дабы избежать интерференции) 70-метровых древесных башнях.

Сперва мощность каждого передатчика составляла 350 кВт, позднее ее довели до 750 кВт.

В хорошую погоду радиолокационные станции Chain Home засекали германские эскадрильи в небе над Францией за 20 мин. до их появления. В тех условиях это имело огромное значение.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№101, март 2011).