Основи радіолокації

Історичний огляд

Опис історії зародження та розвитку радіолокації може мати відмінності залежно від того, в якій країні він виконується. Між багатьма країнами світу відбувається щось на кшталт змагання за право вважатися першою. Таке змагання не припиняється ніколи і може приймати різні форми, аж до найжорсткіших. Зачіпає воно і сферу науки, в тому числі, і радіолокацію. Тому в трактовках шкіл різних країн ті чи інші відкриття та досягнення у сфері радіолокації приписуються саме своїм дослідникам. Заради справедливості варто відмітити, що деякі розробки в галузі радіолокації просувалися паралельно в різних країнах. Однак, з позицій об’єктивності можна стверджувати, що відкриття радіолокації не може бути приписано жодній країні, чи, тим більше, якійсь одній конкретній особі.

Радіолокація ґрунтується на багатьох наукових та інженерних досягненнях, побудова хронології і взаємовпливу яких може бути предметом окремого дослідження. Нижче приводяться тільки деякі віхи, які уможливили появу такої галузі науки і техніки як радіолокація.

1865 р. Шотландський фізик Джеймс Клерк Максвел (James Clerk Maxwell) представляє свою «Теорію електромагнітного поля», яка містить дослідження електромагнітних хвиль і механізмів їх розповсюдження. Він показав, що електричні та магнітні поля розповсюджуються у вигляді хвиль з постійною швидкістю, яка у вільному просторі дорівнює швидкості світла.

1886 р. Німецький фізик Генріх Рудольф Герц (Heinrich Rudolf Hertz) відкрив електромагнітні хвилі, підтвердивши, таким чином, теорію Максвела.

1897 р. Італійський винахідник Гул’єльмо Марконі (Guglielmo Marconi) здійснив першу передачу електромагнітних хвиль на велику відстань. У своїх перших експериментах він використовував проволоку на дерев’яному стовбурі намету. Італійською мовою вершина намету зветься «l’antenna centrale» і від цієї назви походить термін «антена». Марконі вважається піонером радіозв’язку.

1900 р. Винахідник сербського походження Нікола Тесла (Nicola Tesla) припустив, що відбиття електромагнітних хвиль може бути використане для виявлення рухомих металевих об’єктів.

1904 р. Німецький інженер Кристіан Хюльсмейер (Christian Hülsmeyer) винайшов «Телемобілоскоп» для моніторингу руху на воді в умовах поганої видимості. Практично це і є перший радіолокатор. Хюльсмейер подав заявку на винахід у Німеччині, Франції та Великобританії.

1921 р. Американський фізик Альберт Уолес Хал (Albert Wallace Hull) винайшов магнетрон – потужну генераторну лампу.

1922 р. Американські інженери-електрики Альберт Х. Тейлор (Albert H. Taylor) та Лео Янг (Leo C. Young), співробітники Військово-морської лабораторії вперше виявили дерев’яний корабель за допомогою електромагнітних хвиль.

1930 р. Співробітник тієї ж лабораторії Лоуренс А. Хиланд (Lawrence A. Hyland) вперше виявив літак у польоті.

1931 р. В Британії Уїльям А. С. Бутемент (William A. S. Butement) та П. Е. Полард (P. E. Pollard) встановили радіолокатор на кораблі. У якості приймальної та передавальної антен використовувались параболічні відбивачі з рупорними опромінювачами. Хоча робота швидко показала хороші результати, вона була припинена через відсутність державного фінансування.

1933 р. Розвиваючи винайдений у 1931 році сонар (гідроакустичний локатор), Рудольф Кюнхольд (Rudolph Kühnhold) представив експериментальний зразок радіолокатора під назвою «Funkmessgerät». Зразок мав довжину хвилі 48 сантиметрів і потужність передавача більше 40 Ват. На основі цих випробувань був розроблений радіолокатор Freya, який випускався серійно, починаючи з 1938 року.

1935 р. Роберт Уотсон-Уотт (Robert Watson-Watt) (пізніше – сер Роберт) припустив, що радіохвилі можуть використовуватися для виявлення літаків на відстані, та обґрунтував способи практичної реалізації. Почались інтенсивні дослідження, і до 1939 року Британія володіла мережею надсекретних радіопеленгаційних станцій (RDF).

1936 р. Розроблення співробітниками американської компанії General Electric Джорджем Ф. Меткалфом (George F. Metcalf) і Уїльямом К. Ханом (William C. Hahn) клістрону, який стане важливим компонентом багатьох радіолокаторів у якості генераторної лампи або підсилювача.

1939 р. Інженери з університету у Бірмінгемі, Джон Тертон Рендал (John Turton Randall) та Генрі Альберт Говард Бут (Henry Albert Howard Boot), створили невеликий, але потужний радіолокатор, використовуючи багаторезонаторний магнетрон. Цим радіолокатором були оснащені літаки B-17. Тепер вони могли виявляти німецькі підводні човни вночі та в тумані.

1940 р. Розробляються різноманітні радіолокаційні пристрої у США, СРСР, Німеччині, Франції та Японії.

Внаслідок масштабних воєнних дій, в яких авіації відводилась одна з вирішальних ролей, розвиток радіолокаційних технологій під час Другої світової війни відбувається швидкими темпами. Після закінчення війни радіолокаційні технології, поряд з воєнними застосуваннями, почали широко використовуватися і в цивільній сфері.