К лету 1940 года в Западной Европе уже почти год шла Вторая мировая война. Во время битвы за Британию немецкая авиация бомбила Лондон, Бирмингем и другие промышленные центры, блокировала морские порты. Соединенные Штаты тем временем все еще активно пытались не участвовать в войне. На этом фоне физик Эдвард Боуэн отправился с группой других британских ученых и военных офицеров в Вашингтон, округ Колумбия. Боуэну был доверен черный металлический ящик, который содержал технические секреты, связанные с исследованиями и разработками Англии во время войны. Цель путешествия, которое официально было названо Британской технической и научной миссией, Британия должна была поделиться этими секретами с Соединенными Штатами и Канадой, в надежде, что они будут производить пригодное для войны оружие и другое оборудование. Более подробно об изобретении радара читайте на birmingham-future.com.
Война и наука
Кровавость Второй мировой войны ускорила ряд достижений в науке и технике, которые продолжают приносить пользу даже в наше время. К счастью, или, к сожалению, но не каждая такая история становится снятым фильмом или написанным романом. История с радаром, как раз такая. Мало того, что это устройство помогло одолеть фашистскую Германию, так оно еще и привело к изобретению и изготовлению микроволновой печи. И что в этой истории самое интересное, так это то, что у истоков этого изобретения стояли ученые-физики Бирмингемского университета. Но обо всем по порядку.
Идея изобрести агрегат, который мог бы использовать радиолокационные микроволны не давала покоя ученым за долго до начала Второй мировой войны. В 1914 году молодой физик Альберт Халл присоединился к исследовательской лаборатории General Electric в Скенектаде, штат Нью-Йорк. Халл запомнился благодаря изобретению им в 1920 году магнетронной трубки, и новаторскому использованию магнита для управления электрическим током в вакуумированной электронно-лучевой или вакуумной трубке. Но увы, каким бы интригующим это изобретение не было концептуально, магнетрон Халла нашел лишь ограниченное применение.
Также следует отметить, что попытки использования радиолокационных микроволн для обнаружения самолетов были начаты независимо и почти одновременно аж в восьми странах мира, которые были обеспокоены военной ситуацией и уже имели практический опыт использования радио технологий. Среди них Соединенные Штаты Америки, Великобритания, Германия, Франция, Советский Союз, Италия, Королевство Нидерланды и Япония. В этих странах начали экспериментировать с радаром и делали это с разницей примерно двух лет друг от друга. Затем приступили, что правда, с разной степенью мотивации и успеха, к его разработке для исключительно военных целей.
Во время начала Второй мировой войны, в Англии тайные усилия по созданию высокочастотной радиолокационной технологии для военных действий, были удвоены. В этом нет ничего удивительного, ведь организованный гитлеровской авиацией «Блиц» не оставил британцам выбора. РАДАР — это аббревиатура радиообнаружения и определения дальности. С его помощью появилась возможность определять местонахождение удаленных объектов, отражая от них радиоволны, а затем анализируя отражения.
Целью опытов было создание радиолокационной системы на основе электромагнитных волн микроволновой области радио спектра. Такая система требовала меньших антенн и обнаруживала меньшие по размеру объекты, чем радары с низкой частотой и большей длиной волны. Вот как раз стояла задача придумать компактный источник высокой мощности микроволнового излучения.
Исторический экскурс
Первые попытки посылать и принимать электромагнитные волны, отражающиеся от объектов, основывались на теоретических уравнениях, созданных Джеймсом Клерком Максвеллом еще в 1860-х годах. Генрих Герц, именно его имя используется для единиц измерения частоты волн, в своих экспериментах 1867 года показал, что электромагнитные волны отражаются от металлических поверхностей и других проводников электричества. Более поздние эксперименты Герца и других ученых показали, что волны ведут себя так же, как видимый свет — они могут отражаться, преломляться и поляризоваться.
Это привело к пониманию того, что существует целый спектр электромагнитных волн, который включает видимый свет и радиоволны. Изобретатель радио Гульемо Маркони отметил, что радиоволны отражались обратно от его радиомаяков на равнине Солсбери в 1899 году. В течение следующих двух десятилетий он разработал эту технологию, генерируя волны, которые могли бы надежно отражаться назад, и предположил, что они могут заменить маяки для навигации, или будут использоваться для того, чтобы избежать столкновений между кораблями в штормовом море.
Вторая мировая война, операция «Блиц»
Но вернемся ко Второй мировой. В 1940 году Джон Тертон Рэндалл и Гарри Бут, двое молодых физиков, которые работали в Англии в Бирмингемском университете, таки нашли способ модифицировать оригинальную магнетронную трубку Халла, чтобы она производила микроволны достаточно высокой мощности. Британское правительство поделилось новой конструкцией трубки, которая называется резонаторной магнетронной трубкой, с командой, которая работала над этой проблемой в Соединенных Штатах.
В итоге это изобретение бирмингемских физиков быстро стало основой передовых радиолокационных систем союзников, которые были очень важными, возможно, даже решающими для общей победы союзников во Второй мировой войне. То есть, Джон Рендалл и Гарри Бут в Бирмингеме изготовили в 1940 году не просто первый действенный магнетрон с новой конструкцией резонансного резонатора, но он еще позволял генерировать сотни ватт мощности на длине волны 10 см.
Впоследствии инженеры компании General Electric Company в Уэмбли перепроектировали это устройство для массового производства, что позволило ему генерировать импульсную мощность более чем киловатт. Эти мощные микроволновые импульсы можно было передавать с антенны длиной всего сантиметр, что позволило уменьшить размеры практических радарных систем и улучшить разрешающую способность целей. В итоге британцам и американцам удалось реализовать идею создания ночных истребителей дальнего действия и противолодочной радиолокационной системы воздушного базирования.
Морковь, кератин и совиное зрение
И последняя история, которая связана с изобретением Радара. После того как идея была реализована англичане не могли позволить, чтобы немцы сразу поняли, что у них появилось, в определенной степени противоядие, благодаря которому их смертоносный «Блиц» стал менее эффективным, потому, что определенное количество бомбардировщиков сбивалось, причем количество обезвреженных самолетов стало значительно больше.
Англичане начали рассказывать в своих масс-медиа историю об очень бдительном и дальновидном воине ПВО, который очень хорошо видел даже ночью, что позволяло сбивать самолеты противника. Более того, была даже раскрыта причина такого сильного зрения молодого воина. Британская пресса писала, что он съедал какое-то невероятное количество моркови. Говорят, что именно так появился миф о кератине, который значительно улучшает зрение.
В годы Второй мировой войны по государственному контракту массачусетская производственная компания Raytheon стала крупным производителем новых резонаторных магнетронных трубок и радиолокационных систем. Позже именно эта трубка стала основой еще одного важного изобретения — микроволновки, но это уже совсем другая история.
Источники: