В этом году исполнился 81 год исторической воздушной битве за Британию, Battle of Britain (июль–октябрь 1940 года). Королевские ВВС (Royal Air Force) тогда не только отразили атаки немецкой авиации, но и лишили противника возможности возобновить массированные бомбардировки территории. Эта победа многим обязана системе радиолокационных станций, созданной еще до Второй мировой.
Идея использования волн Герца (так когда-то называли радиоволны) для отслеживания движущихся объектов ненамного моложе самой радиосвязи. Через девять лет после первых опытов Маркони и Попова она пришла в голову 22-летнему Христиану Хюльсмейеру, работнику компании Siemens из Дюссельдорфа. Он не имел технического образования, но весьма интересовался электрическими новинками, в частности радиоаппаратурой. В 1904 году он собрал, испытал и запатентовал устройство, которое назвал телемобилоскопом. Согласно патентной заявке, это был «аппарат, излучающий и принимающий волны Герца и предназначенный для обнаружения находящегося на их пути металлического тела, например поезда или корабля, и предупреждения о его появлении». 17 или 18 мая Хюльсмейер впервые публично представил его в Кельне на мосту через Рейн. На демонстрации присутствовали представители судовых компаний, журналисты и многочисленные зеваки. Об эффектном эксперименте без задержки сообщили и европейские, и американские газеты.
Аппарат Хюльсмейера состоял из искрового генератора радиоволн, излучающей антенны с металлическим фокусирующим рефлектором, приемной антенны с еще одним рефлектором и когерера в качестве ресивера. С помощью электрического звонка он оповещал о приближении речных пароходов. Прибор даже приблизительно указывал направление на объект, но, конечно, не мог определить его удаленность и скорость. Строго говоря, это был не радиолокатор, а только радиодетектор.
Первая британская радарная сеть нисколько не походила на современные радиолокаторы. Привычных вращающихся антенн не было и в помине (они появились позднее). Импульсы 13,6-метровых радиоволн протяженностью 20 микросекунд с 40-миллисекундными промежутками излучались кабельными антеннами, подвешенными на решетчатых стальных башнях 110-метровой высоты (по четыре на каждую станцию). Приемные антенны монтировались на расположенных поодаль (чтобы избежать интерференции) 70-метровых башнях из деревянных конструкций. Сначала мощность каждого передатчика составляла 350 кВт, позднее ее довели до 750 кВт. Станции располагались вдоль побережья цепочкой, давшей название всей системе – Chain Home. По нынешним понятиям, ее разрешающая способность была смехотворной – около 3 км, и к тому же радары практически не замечали низколетящие объекты. Однако в хорошую погоду они засекали воздушные армады Геринга уже в небе над Францией, что обеспечивало британским ПВО 20-минутное предупреждение. В тех условиях это имело огромное значение. В течение трехмесячной Битвы за Британию немцы потеряли почти половину своих боевых самолетов – 1882 машины из 4074. И хотя общие потери королевских ВВС были лишь немногим меньше (1547 машин), немцы лишились гораздо большего числа летчиков (544 английских пилота против более чем 3500 погибших и плененных немцев). В дальнейшем активность немецких ВВС в воздушном пространстве Британии резко упала и со временем сошла на нет. Этому помогла новая радарная сеть Chain Home Low, где уже применялись вращающиеся антенны, испускавшие полутораметровые радиоволны. А с 1941 года работающие на 50-сантиметровых волнах радиолокаторы появились и на кораблях королевского флота. Битва за Британию была выиграна, хотя и очень дорогой ценой.
Хюльсмейер предлагал устанавливать такие приборы на кораблях, чтобы предупреждать столкновения в условиях скверной видимости. Позднее он даже придумал устройство для автоматической оценки расстояния до объекта по углу наклона приемной антенны, но так его и не сделал. Да и сам телемобилоскоп проработал недолго. Им не заинтересовались ни пароходные компании, ни моряки кайзеровского флота. Общее мнение сводилось к тому, что о сближении судов достаточно сигнализировать гудками и что аппаратура Хюльсмейера сложна, не слишком надежна и практически бесполезна. Не помогло даже то, что на испытаниях в Голландии прибор показал очень приличную дальность в 3 км. Летом 1905 года изобретателю отказала в поддержке и фирма Telefunken, после чего он поставил крест на своем детище. Хюльсмейер дожил до 1957 года, запатентовал 180 изобретений, но к своей первой работе больше не возвращался. Впрочем, когда после Второй мировой войны весь мир убедился в возможностях радиолокации, Хюльсмейер был признан на родине выдающимся изобретателем.
Конечно, сейчас ясно, что никто не смог бы сконструировать настоящий радар на базе радиотехнологии первого поколения, основанной на искровых генераторах и когерерах или магнитных детекторах. Хюльсмейера осенила великолепная идея, но без мощной вакуумной (а потом и твердотельной) электроники она обещала немногое — в этом германские военно-морские эксперты не ошиблись. Потомкам остался лишь его прибор, выставленный ныне в Немецком музее в Мюнхене.
За океаном
Осенью 1922 года Альберт Хойт Тейлор и Лeo Янг из Лаборатории авиационной радиотехники ВМФ США засекли с помощью радиоволн проходившее по Потомаку деревянное судно. На одном берегу стоял передатчик с антенной, непрерывно излучавшей волны длиной 5 м, а на противоположном — приемник. Когда корабль оказывался между приборами, приемная антенна получала два сигнала — прямой и отраженный. В результате интерференции исходное излучение модулировалось по амплитуде, и на ровный тон принимаемого сигнала накладывались помехи. Подобно прибору Хюльсмейера, это был не локатор, а всего лишь детектор.
Тейлор и Янг представили заявку на продолжение своих работ, но одобрения не получили. Через год Тейлор стал начальником радиоотдела свежеучрежденной Лаборатории военно-морских исследований (Naval Research Laboratory, NRL), и ему пришлось заниматься совсем другими проектами. Однако летом 1930 года его ассистент Лоуренс Хайленд выяснил, что с помощью радиоволн можно обнаруживать самолеты. Это случилось по чистому везению: между антеннами передатчика и приемника находилось летное поле. Тогда-то Тейлор и убедил начальство в необходимости работы над интерференционными детекторами. Этими приборами в NRL занимались три года, а потом (по причине явной неудачи) принялись за настоящие радиолокаторы, принимающие отраженные от объекта радиоимпульсы. Созданный под руководством Роберта Пейджа первый экспериментальный импульсный радар испытали лишь в 1936 году. В июне он отловил самолет с 40-км дистанции.
В 1917 году великий Никола Тесла в интервью, опубликованном в весьма уважаемом журнале The Electrical Experimenter, в целом вполне правильно сформулировал принцип радиолокации и особо отметил, что этот метод позволит отслеживать положение и скорость движущихся объектов. Правда, Тесла полагал более перспективным использование стоячих волн (в этом он ошибся), однако допускал и применение радиоимпульсов. Сам он в этом направлении не работал, но через много лет его идея нашла последователя в лице французского радиоинженера Эмиля Жирардо, который в 1934 году запатентовал прибор для радиолокации. Год спустя он установил свой прибор на «Нормандии» – самом большом трансатлантическом лайнере того времени. В 1939 году группа Жирардо смонтировала первую во Франции станцию радарного наблюдения за воздушным пространством, предупреждавшую силы парижской ПВО о немецких налетах. В июне 1940 года, перед самым падением Парижа, французы уничтожили свою аппаратуру, чтобы она не попала в руки врага. На фото - антенна первого американского серийного радара SCR-268 с дальностью обнаружения 35 км.
В последующие годы развитие радиолокационной аппаратуры в США заметно ускорилось, но на оперативное дежурство она встала только после начала Второй мировой: на военных кораблях в 1940 году, на сухопутных постах ПВО - с зимы 1941-го. Как раз тогда американские военные и изобрели слово «радар», это была аббревиатура RAdio Detection And Ranging (обнаружение и оценка дальности с помощью радио).