1892年4月13日,雷达技术的先驱沃特森·瓦特诞生。他发明的实用雷达系统,通过发射脉冲式无线电波进行工作,当这些无线电波在传播过程中遇到障碍物时,它们会被反射回来,从而实现对目标物体位置及运动状态的精确探测。雷达技术的诞生,其背后有着深刻的战争背景因素推动。
借助雷达大胜德军
1940至1941年间,纳粹德国对英国实施了一场规模空前的空袭战役,该战役持续时间之长、规模之大,在二战史上堪称之最。战役首日,德军即出动了1485架次战机,而英军则以727架次迎战。
然而,这场空战却意外地演绎了一场“以寡敌众”的空中游击战传奇。英国取胜的关键并非飞机性能卓越或飞行员技艺高超,而在于一项新发明的秘密武器——雷达。雷达技术的运用,使英国能够在南部的地下指挥中心准确探测到从法国机场起飞的德国机群,包括其数量、航向、速度及预计到达英国领空的时间,并迅速向皇家空军战斗机司令部传达预警信息。据此,皇家空军能够把握时机,从侧面或后方对德军轰炸机群实施突袭,给予德军重创。
二战中使用的雷达,测程为2.5英里
面对战局的不利,德军转而采取夜间偷袭策略,但这一变化并未改变战局。最终,德军被迫撤退。
英军之所以能够取得胜利,雷达技术的发明与率先应用起到了至关重要的作用。雷达使英军能够在德军飞机抵达前便提前侦测到其动向,从而有效组织反击,一举击溃来犯之敌。
起源于雷暴定位装置
早在一战期间,英国面临德国轰炸机的严重威胁,英国皇家空军遂着手研发一种新型电子仪器,用于远程侦察敌机动态。此重任交由英国国家物理实验室无线电研究室负责人罗伯特·沃特森·瓦特承担。
提及“瓦特”姓氏,人们或会联想到第一次工业革命领袖、蒸汽机发明者詹姆斯·瓦特。而罗伯特·沃特森·瓦特正是詹姆斯·瓦特的后裔,1892年出生于苏格兰,自幼聪慧好学。
1916年,沃特森·瓦特加入英国战时办公室,初期致力于利用无线电检测雷电信号,以期预警飞行员规避雷区。次年,他成功研发出雷暴定位装置,标志着雷达技术的诞生。随后,雷达系统经多位研究者与工程师的改进,逐步应用于船只与军舰。
沃特森·瓦特发明的实用型雷达系统在二战期间为英军成功防御敌机立下汗马功劳,他也因此被誉为雷达技术的伟大先驱之一,并于1942年被授予爵士爵位。
沃特森·瓦特与其研制的雷达系统
雷达样机试制成功
1927年,英国空军部气象办公室携手国家物理实验室,共同创立了无线电研究室,并委任沃特森·瓦特为负责人。他着手探索无线电信号的“实体定位”潜力,即利用无线电信号被远处物体反射的原理,通过特制接收器计算物体位置。
1932年,为争取资金支持,他们借助BBC广播公司向军方进行了首次演示。演示中,从英国北安普顿郡达文特里BBC短波发射站发出的无线电信号,成功“触碰”到一架从海福德基地起飞的轰炸机并反射回来,发射站接收并还原了这些反射信号,验证了沃特森·瓦特“实体定位”理论的可行性。
自“BBC短波站试验”后,当时的英国首相斯坦利·鲍德温始终密切关注着沃特森·瓦特的研究进展。鉴于战争阴云密布,首相迫切希望英军能拥有一款能够提前预警敌情的秘密武器。在首相的支持下,空军部迅速向沃特森·瓦特团队授予了雷达研发的授权。
然而,将理论转化为现实绝非易事。沃特森·瓦特团队反复试验,不断计算各种信号发射与接收方案,但进展缓慢。直到一次偶然的机会,沃特森·瓦特在调试雷达样机时,屏幕上意外出现了一系列亮点。经检查发现,这些亮点是由实验室周围的高层建筑阻挡无线电信号后产生的反射信号。这一发现标志着雷达样机已具备发射电波并接收反射信号的能力。
1935年2月26日,沃特森·瓦特进行了雷达实用探测试验的最终验证。他们将探测装置安装在一辆载重汽车上,目标飞机从15千米外飞来。当飞机距离汽车12千米时,雷达装置成功捕捉到了回波信号,标志着雷达技术的成功实现。
除在军事领域发挥关键作用外,雷达技术还被广泛应用于多个领域:在民航领域,雷达为机场塔台提供了精准的飞机起降指挥;在气象预测中,雷达成为预测暴风雪、降雨量等天气状况的重要工具;在天文研究方面,雷达技术也被用于遥测天体表面,为科学研究提供了有力支持。
参考来源:科学FM、知网百科、《中国国防报》