До літа 1940 року в Західній Європі вже майже рік точилася Друга світова війна. Під час битви за Британію німецька авіація бомбила Лондон, Бірмінгем та інші промислові центри, блокувала морські порти. Сполучені Штати тим часом все ще активно намагалися не брати участі у війні. На цьому тлі фізик Едвард Боуен відправився з групою інших британських вчених і військових офіцерів до Вашингтона, округ Колумбія. Боуену було довірено чорну металеву скриньку, яка містила технічні секрети, пов’язані з дослідженнями та розробками Англії під час війни. Мета подорожі, яка офіційно була названа Британською технічною та науковою місією, Британія мала поділитися цими секретами зі Сполученими Штатами та Канадою, у сподіванні, що вони вироблятимуть придатну для війни зброю та інше обладнання. Більш детально про винайдення радара читайте на birmingham-future.com.
Війна і наука
Кривавість Другої світової війни прискорила ряд досягнень у науці та техніці, які продовжують приносити користь навіть в наш час. Чи на щастя, чи на жаль, але не кожна така історія стає знятим фільмом чи написаним романом. Історія з радаром, якраз така. Мало того, що цей пристрій допоміг здолати фашистську Німеччину, так він ще й призвів до винайдення і виготовлення мікрохвильової печі. І що в цій історії найцікавіше, так це те, що у початків цього винаходу стояли вчені-фізики Бірмінгемського університету. Але про все по черзі.
Ідея винайти агрегат, який міг би використовувати радіолокаційні мікрохвилі не давала спокою вченим за довго до початку Другої світової війни. У 1914 році молодий фізик Альберт Халл приєднався до дослідницької лабораторії General Electric у Скенектаді, штат Нью-Йорк. Халл запам’ятався завдяки винайденню ним 1920 року магнетронної трубки, та новаторському використанню магніту для керування електричним струмом у вакуумованій електронно-променевій або вакуумній трубці. Та дарма, яким би інтригуючим цей винахід не був концептуально, магнетрон Халла знайшов лише обмежене застосування.
Також слід відзначити, що спроби використання радіолокаційних мікрохвиль для виявлення літаків були розпочаті незалежно та майже одночасно аж у восьми країнах світу, які були стурбовані військовою ситуацією та вже мали практичний досвід використання радіотехнологій. Серед них Сполучені Штати Америки, Велика Британія, Німеччина, Франція, Радянський Союз, Італія, Королівство Нідерланди та Японія. В цих країнах почали експериментувати з радаром і робили це з різницею, приблизно, двох років один від одного. Потім приступили, що правда, з різним ступенем мотивації та успіху, до його розробки для виключно військових цілей.
Під час початку Другої світової війни, в Англії таємні зусилля зі створення високочастотної радіолокаційної технології для військових дій, були подвоєні. В цьому немає нічого дивного, адже організований гітлерівською авіацією “Бліц” не залишив британцям вибору. РАДАР — це абревіатура радіовиявлення та визначення дальності. З його допомогою з’явилась можливість визначати місцеперебування віддалених об’єктів, відбиваючи від них радіохвилі, а потім аналізуючи відбиття.
Метою дослідів було створення радіолокаційної системи на основі електромагнітних хвиль мікрохвильової області радіоспектра. Така система вимагала менших антен і виявляла менші за розміром об’єкти, ніж радари з низькою частотою та більшою довжиною хвилі. От якраз стояло завдання придумати компактне джерело високої потужності мікрохвильового випромінювання.
Історичний екскурс
Перші спроби надсилати та приймати електромагнітні хвилі, що відбиваються від об’єктів, ґрунтувалися на теоретичних рівняннях, створених Джеймсом Клерком Максвеллом ще у 1860-х роках. Генріх Герц, саме його ім’я використовується для одиниць вимірювання частоти хвиль, у своїх експериментах 1867 року показав, що електромагнітні хвилі відбиваються від металевих поверхонь та інших провідників електрики. Пізніші експерименти Герца та інших вчених показали, що хвилі поводяться так само як видиме світло — вони можуть відбиватися, заломлюватися та поляризуватися.
Це призвело до розуміння того, що існує цілий спектр електромагнітних хвиль, який включає видиме світло та радіохвилі. Винахідник радіо Гульємо Марконі зазначив, що радіохвилі відбивалися назад від його радіомаяків на рівнині Солсбері в 1899 році. Протягом наступних двох десятиліть він розробив цю технологію, генеруючи хвилі, які могли б надійно відбиватися назад, і припустив, що вони можуть замінити маяки для навігації, або будуть використовуватись для того, щоб уникнути зіткнень між кораблями в штормовому морі.
Друга світова війна, операція “Бліц”
Та повернемось до Другої світової. В 1940 році Джон Тертон Рендалл і Гаррі Бут, двоє молодих фізиків, які працювали в Англії в Бірмінгемському університеті, таки знайшли спосіб модифікувати оригінальну магнетронну трубку Халла, щоб вона виробляла мікрохвилі достатньо високої потужності. Британський уряд поділився новою конструкцією трубки, яка називається резонаторною магнетронною трубкою, з командою, яка працювала над цією проблемою в Сполучених Штатах.
У підсумку цей винахід бірмінгемських фізиків швидко став основою передових радіолокаційних систем союзників, які були дуже важливими, можливо, навіть, вирішальними для загальної перемоги союзників у Другій світовій війні. Тобто, Джон Рендалл і Гаррі Бут у Бірмінгемі виготовили в 1940 році не просто перший дієвий магнетрон із новою конструкцією резонансного резонатора, але він ще дозволяв генерувати сотні ват потужності на довжині хвилі 10 см.
Згодом інженери компанії General Electric Company в Уемблі перепроєктували цей пристрій для масового виробництва, що дозволило йому генерувати імпульсну потужність більш ніж кіловат. Ці потужні мікрохвильові імпульси можна було передавати з антени довжиною всього сантиметр, що дозволило зменшити розміри практичних радарних систем і поліпшити роздільну здатність цілей. У підсумку британцям і американцям вдалося реалізувати ідею створення нічних винищувачів дальньої дії та протичовнові радіолокаційної системи повітряного базування.
Морква, кератин і совиний зір
І остання історія, яка пов’язана з винайденням радара. Після того, як ідея була реалізована англійці не могли дозволити, щоб німці одразу зрозуміли, що у них з’явилась, певною мірою антиотрута, завдяки якій їхній смертоносний “Бліц” бум менш ефективним, тому, що певна кількість бомбардувальників збивалася, причому, кількість знешкоджених літаків стала значно більшою.
Англійці почали розповідати у своїх мас-медіа історію про дуже пильного і далекоглядного воїна ППО, який дуже добре бачив навіть вночі, що дозволяло збивати літаки супротивника. Ба більше, була навіть розкрита причина такого сильного зору молодого воїна. Британська преса писала, що він з’їдав якусь неймовірну кількість моркви. Подейкують, що саме так з’явився міф про кератин, який значно покращує зір.
У роки Другої світової війни за державним контрактом массачусетська виробнича компанія Raytheon стала великим виробником нових резонаторних магнетронних трубок і радіолокаційних систем. Пізніше саме ця трубка стала основою ще одного важливого винаходу — мікрохвильовки, але це вже зовсім інша історія.
Джерела: