K vítězství Spojenců ve druhé světové válce nepřispěli jen vojáci a jejich generálové. Rozhodovala také technologická invence vědců a inženýrů. Jedním ze zásadních vynálezů, sloužících k odhalení blížících se letadel či lodí, byl radar. Prakticky první použitelný radarový systém vyvinul Sir Robert Watson-Watt, který tak pomohl Británii efektivně čelit náletům německých bombardérů.
Slovo radar je zkratkou anglického RAdio Detection And Ranging, tedy radiová detekce a zaměřování. Radarové systémy dokáží vysíláním radiových vln a měřením odraženého signálu snadno odhalit vzdálené objekty, a to jak ve vzduchu, tak i na moři.
Základní principy potřebné pro jejich funkci experimentálně potvrdil už v 80. letech 19. století německý fyzik Heinrich Hertz (1857 – 1894), který ve své laboratoři poprvé generoval a detekoval radiové vlny. Svými pokusy dokázal Maxwellův teoretický předpoklad, že neviditelné vlny jsou formou elektromagnetického záření, a zatímco některými materiály beze změn procházejí, od jiných se odrážejí zpět ke svému zdroji. Radiové vlny byly krátce po svém objevu využity v praxi. Už v roce 1901 uskutečnil italský fyzik Guglielmo Marconi (1874 – 1937) bezdrátovou komunikaci přes Atlantský oceán.
Nejblíže k sestrojení prvního radarového systému pak byli výzkumníci amerického námořnictva, kteří pomocí odrazů radiových vln detekovali lodě. Jejich vynález byl však tehdy přehlížen a výzkum dále nepokračoval. První radarové systémy proto spatřily světlo světa až ve 20. a 30. letech 20. století.
Sir Robert Watson-Watt se narodil 13. dubna 1892 ve skotském Brechinu. Sám o sobě prohlašoval, že k jeho předkům patří završitel vynálezu parního stroje James Watt (1736 – 1819), ale pro toto tvrzení neexistuje žádný historický doklad.
V roce 1912 absolvoval University College v Dundee, kde po dokončení studia pracoval jako asistent profesora Williama Peddieho. A právě Peddie ho přivedl ke studiu fundamentálních principů bezdrátové telegrafie a radiových vln.
V roce 1915 nabídl pozdější vynálezce radaru své služby britskému ministerstvu války, ale nenašla se pro něj žádná vhodná pozice v oblasti komunikací. Nakonec získal své první zaměstnání mimo akademickou sféru na meteorologickém úřadu, kde se věnoval vývoji systémů pro detekci bouřek. Blesky při průchodu atmosférou ionizují vzduch a vytvářejí radiové signály, které Watson-Watt dokázal zachytit, využít k určení polohy bouřek a jejich vývoje v čase.
V roce 1934 se na Roberta Watsona-Watta obrátilo ministerstvo letectví s žádostí o odborný posudek. V té době se šířily zvěsti, že Němci vyvinuli tzv. paprsek smrti, který by měl být schopný bezkontaktně usmrtit člověka až na vzdálenost 100 metrů. Watson-Watt dostal za úkol přezkoumat možnost existence takového zařízení. Ve své zprávě pak označil smrtící paprsek za vysoce nepravděpodobný vynález a závěrem napsal, že než se věnovat radiové destrukci, je lepší zabývat se obtížným ale méně beznadějným problémem rádiové detekce.
O rok později v únoru 1935 pak Watson-Watt předvedl výboru ministerstva letectví prototyp radiového detekčního systému. Ministerstvo bylo jeho výsledky ohromeno a přislíbilo prostředky pro další vývoj a výzkum v oblasti radiové detekce letadel. V dubnu 1935 byl Watson-Wattův radiolokační systém patentován a krátce poté začal využívat pulzní radiové vlny k detekci letadel až na vzdálenost 130 km.
Podél pobřeží Anglie pak byla podle jeho návrhu urychleně vybudována síť radarových stanic známých pod názvem Chain Home. Systém úspěšně varoval královské letectvo RAF před blížícími se nepřátelskými bombardéry a sehrál tak zásadní roli při obraně Spojeného království proti německé Luftwaffe během bitvy o Británii.
Jistou nevýhodou Watson-Wattova radaru byla použitá poměrně dlouhá vlnová délka kolem 12 metrů (frekvence zhruba 25 MHz), která limitovala přesné zaměření nepřátelských letadel. Radiové vlny se totiž obvykle odrážejí jen od objektů větších, než je jejich vlnová délka. Rozlišení zhruba 12 metrů tedy bylo vzhledem k velikosti letadel poměrně hrubé.
Nepřesné zaměřování tolik neomezovalo stíhací piloty ve dne, kdy nepřátelské bombardéry na kratší vzdálenosti viděli, ale o to větším problémem se stávalo při stále častějších nočních náletech. Pro přesnou noční lokalizaci německých letounů bylo zapotřebí radaru pracujícího na řádově kratších vlnových délkách, který by byl zároveň natolik kompaktní, aby jej mohla nést i stíhací letadla.
První radary byly do britských letadel instalovány na začátku roku 1940, a to díky britským inženýrům Harrymu Bootovi (1917 – 1983) a Johnu Randallovi (1905 – 1984), kteří vynalezli speciální elektronku, tzv. dutinový magnetron.
Ten dokázal generovat zpočátku výkon asi 400 wattů a brzy podstatně více na vlnových délkách kolem 10 centimetrů (frekvence zhruba 3 GHz). Takto krátké vlny se odrážejí i od relativně malých objektů (typicky směrových kormidel letadel) a při daném výkonu umožňují přesnou detekci na vzdálenosti v řádech kilometrů.
Výroba magnetronů pak začala jako společný projekt Velké Británie a USA v rámci MIT Radiation Laboratory, která se rychle stala jedním z největších válečných projektů. Převaha Spojenecký vojsk v radarové technologii je tak považována za jeden z klíčových faktorů vítězství ve druhé světové válce.
Radarové systémy však během druhé světové války využívali i Němci a Japonci. Německý systém Freya byl v počáteční fázi dokonce technicky pokročilejší, protože pracoval s vlnovou délkou 1,2 metru (frekvence zhruba 250 Mhz). Třetí říši se však nepodařilo vytvořit celý obranný systém, jakým byl britský radar, a další technologický vývoj už neprobíhal tak rychle jako v případě Spojenců.
Po válce bylo nalezeno mnoho mírových využití radiolokace, dnes zásadní technologie pro řízení leteckého provozu a předcházení katastrof komerčních letadel. Další radary se uplatňují v meteorologii při sledování počasí. Dutinový magnetron, původně vyvinutý pro radar, se dnes navíc nachází skoro v každé domácnosti, protože tuto elektronku využívají k ohřevu potravin mikrovlnné trouby.
Navíc, mnoho řidičů už policejní radar přistihl při překročení maximální povolené rychlosti. Traduje se, že takto přišel k pokutě i sám otec radaru Robert Watson-Watt, který byl za svůj vynález povýšen do šlechtického stavu už v roce 1942.
Mohlo by vás také zajímat:
Computers:
První programátorky, které připravily cestu strojům
Mrtvá i živá. Schrödingerův paradox slaví 90 let
Michal
Vališka: Jít tam, kde není úplně jasno