书城科普读物人类生命科技发明发现(走进科学丛书)
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第33章 雷达的发明与演变

现代科学技术的发展,使得现代战争几乎成了高科技的对抗,电子技术更是日益显示出重要性。没有先进的电子设备,军队就会像“瞎子”和“聋子”一样,处处被动,处处挨打,即使武器再精良、兵力再多也可能吃败仗。

被称作“千里眼”的雷达就是现代战争中最重要的电子设备之一。它是第二次世界大战中的新发明。“雷达”这个词是从英文缩略词radar翻译过来的,原来的意思是指“无线电探测和定位”。雷达能在军事、气象、导航等多个领域发挥重要用途。它工作的基本原理是利用电磁波一遇到物体时就会像回声一样被反射回来的特性。当雷达系统向空间发射一束电磁波后,其中的一部分遇到物体便会反射回来,形成反射回波,反映在雷达指示器上。观测者通过测量和计算,就可以探测出远方的目标,并能精确测定出目标的方位、速度和距离。

早在1887年,德国科学家亨利希·鲁道夫·赫兹证实电磁波存在以后,科学文献就经常提到将电磁波用于目标探测的问题。1897年,俄国物理学家波波夫在实验时观察到电磁波被船只反射回来的现象,便提出可将这个现象用于军事探测(如探测敌船)。但是他的建议没能引起有关部门的重视。直到1922年意大利工程师马可尼发表有关论文,美国海军研究室才用实验验证了这一设想,研制出了收发装置分离的连续波雷达。

美国从1925年开始研究利用脉冲调制技术,作为探测目标距离的手段。1935年12月,英国首先开始建造第一座飞机雷达站,开始了雷达技术的实用发展阶段。1936年4月,美国研制成功第一台脉冲式雷达装置,探测距离达到4公里。到了1938年,美国研制的防空袭雷达已经得到了实际应用。

20世纪30年代,英、法、德、美等国都在大力进行雷达的研制工作,其中英国、德国和美国的研究工作更是带有明确的军事目的。法国开始时只将雷达用于船只探测冰山,但当战争迫在眉睫时,他们也很快将雷达的实际应用转向军事化。德国最早便开始研究船只的雷达探测系统,很快又发展了飞机的雷达探测系统,1939年已经有了对入侵飞机的早期雷达报警系统,紧接着又出现了船只雷达报警系统。到了1945年左右,德军就已经能够利用雷达系统精确地引导高射炮射击目标。

在第二次世界大战中,雷达真正发挥了国防“千里眼”的作用。1940年,雷达无线网使英国在英德不列颠空战中免遭灭顶之灾;而一年后,由于珍珠港盟军指挥官对雷达屏幕上日军大举进攻的飞机信号置之不理,造成了珍珠港变成一片火海。也是在二战中,英美科学家共同研制成功了一种精度更高、体积更小的微波机载雷达,使盟军飞行员在对德空战中占据了明显的优势。

二战结束后,科学家们开始尝试着将雷达应用于科研。1946年,美国成功地探测到了从月球反射回来的雷达信号。此外,雷达还可以用作导航工具,或者作为防止船只以及飞机碰撞的常规监控手段,警察则用它测定汽车的速度。

高速飞机的出现对雷达的设备装置和应用技术都提出了新的要求。显然,将计算机和雷达结合起来可以解决雷达自动侦察的问题,即人们利用雷达探测各方面入侵的飞机攻击情况,并将探测得到的信号及时传递给计算机,计算机就能够很快决定出动什么飞机来完成拦截任务。等到洲际导弹研制成功之后,雷达又满足了防御方尽早报警的需要。它可以帮助计算机迅速确定导弹的飞行轨道、攻击目标和到达的时间,对于入侵的洲际导弹至少可以在导弹击中目标的15分钟之前发出警报。

20世纪60年代,雷达在航天事业中发挥了重要的作用。如在人类登月活动和空间飞船对接活动中,雷达同计算机配合,出色地完成了跟踪、定位等多项艰巨的任务。同时,雷达还与数学、物理学、生物学等基础学科以及空间科学技术、医学技术等许多领域有着十分密切的关系。

科学的发展是永无止境的。正是由于与人类社会各方面有着密切的血肉联系,使得雷达电子科技具有极其旺盛的生命力,并在越来越广阔的范围内不断向前发展。