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091.1940年:雷达

工程学之书 马歇尔·布莱恩 1331 2021-04-06 07:33

  091.1940年:雷达

  海因里希·赫兹(Heinrich Hertz,1857—1894)

  罗伯特·沃森—瓦特(Robert Watson-Watt,1892—1973)

  阿诺德·弗雷德里克·威尔金斯(Arnold Frederic Wilkins,1907—1985)

  爱德华·乔治·鲍恩(Edward George Bowen,1912—1991)

  日本的声音探测器,因为雷达的发明而被废弃。

  高压蒸汽机(1800年),集束炸弹(1965年),F-117隐形战斗机(1983年),自动驾驶汽车(2011年)

  在第一次世界大战的时候,飞机是一个新发明,它成为了战争中最大的威胁。同时,士兵也可以通过发射炮弹来击落飞机,他们需要大量的预警,因为飞机非常快。问题是,人们当时没有一种很好的方式能够远距离感受到飞机的到来。当时最好的技术是使用巨大的喇叭耳朵,当飞机接近的时候,能够听到飞机的声音。今天,这些做法看上去都特别荒谬,因为它们并不太管用。然而,到了第二次世界大战时期,技术有了一些发展。

  “雷达”一词全称为无线电检测和测距。关于雷达的研究早在1886年就开始了,当时德国物理学家海因里希·赫兹证实了电磁波的存在。然而,直到第二次世界大战,雷达才被用于远距离检测飞机。1940年,英国配置了“链向系统”(The Chain Home System)。罗伯特·沃森—瓦特(他是发明了蒸汽机车的詹姆斯·瓦特的后裔)、阿诺德·弗雷德里克·威尔金斯和物理学家爱德华·乔治·鲍恩发明了一种方法,就是用雷达系统以英国为中心向外检测大概100英里(160千米)的飞机。这个系统在不列颠战役中变得极其重要,因为当时德国试图通过空战迫使英国投降。

  雷达基于一个非常简单的原理:发出脉冲无线电波,然后寻找反射回来的无线电波。通过测量反射往返时间的长度,便可以估计出距离。类似示波器的显示器在屏幕上显示反射能量的光点。有趣的是,链向系统包含了一种逐步改进的工程学哲学。第一次尝试远不完美或不理想,但是它在接收反射并提供距离和方向上已经足够好了。随着时间的推移,开发和安装了改进的雷达系统。发射功率增加后,增大了检测范围。新系统能够在更接近地面的位置检测到飞机,也有了旋转天线和更好的显示系统。

  电子工程师为人类发明了一套全新的感知系统。今天,我们依然在许多应用中使用雷达,包括自动驾驶汽车。■ 工程学之书

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