一项失败的实验，一个改变世界的发明，沃森瓦特创造了什么

Posted 2022-12-28 射线

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一项失败的实验，一个改变世界的发明，沃森瓦特创造了什么

有心栽花花不开，无意插柳成荫。上帝很喜欢开玩笑，他把人类苦苦追求的像抹布一样扔掉，又出其不意馈赠给人类另一座宝藏。 1920年代，刚从一战中爬出来不久的英国正处于焦虑中。长久以来，英国一直是欧洲大陆的孤岛，借助英吉利海峡天堑和强大舰队，数百年来没遭受过本土危机。然而一战中，庞大的德国飞艇像巨兽一般飞越海峡，狞笑着扔下炸弹，让英国人极度震撼。一战齐伯林飞艇轰炸伦敦 1932年，温斯顿•丘吉尔访问欧洲，亲眼目睹了德国飞机工业的迅速发展。希特勒上台后，更是疯狂扩军，让英国如坐针毡。时任英国首相斯坦利•鲍德温在演讲中说：不管如何拦截，轰炸机总能飞过去。” 英国空军不服，于是在1934年做了一次实验。实验中，350架飞机分成两派，一派模拟空袭，另一派拦截。结果让人沮丧，尽管战斗机提前获知信息，但仍有70%的轰炸机毫无障碍的击中目标。很多战斗机连轰炸机的影子都没看到，目标就炸毁了。防御失败，轰炸无解！一时间，英国上下人心惶惶。连一向坚毅的丘吉尔，也在《纳粹德国的威胁》中抱怨：皇家空军无法保护英国免受空袭威胁。在英国上空飞行的德国戈塔G轰炸机人们提出三种方案：1、增强远程轰炸机力量，以轰炸吓阻轰炸，所谓「 ”最好的防御是进攻”；2、通过外交方式限制德国发展；3、提升本土防御能力。前两种方式都失败了，组建庞大轰炸机群需要大量资金，英国经济难以承受。而纳粹思想日益高涨的德国也像桀骜的野马一般越来越难驾驭。恰在此时，英国高层得到消息，说德国和日本正在研究「 ”死亡射线”项目。已知德国至少有两个「 ”死亡射线”研究小组，日本有一个。消息没错，德国恩斯特•希博尔德博士确实在德累斯顿的等离子体物理实验室进行相关实验。而日本为了全面战争，也在寻找优势武器。他们注意到特斯拉的「 ”射线武器”，认为有重大价值。特斯拉在实验室中山本五十六找到曾在德国参与原子弹、磁控管研究的日本物理学家伊藤，让他开展新武器研究。伊藤用磁控管制造大功率无线电波，妄图制造出能破坏装备、杀伤人员，让内燃机停转的武器，代号Ku-Go。日本KU-GO项目部件实验获得了部分成功，造成一些小型鼠类和兔子的机体损伤，但对内燃机毫无效果。正当他准备进一步加大功率时，日军在太平洋战场惨败，项目终止。这也是最接近「 ”死亡射线”的武器。「 ”死亡射线”今天听起来很陌生，但在1920年代，它是风靡全球的科幻概念。很多科幻小说中都有「 ”死亡射线”的描写，就像今天我们谈论三体「 ”黑森林理论”一样。俄国作家阿列克谢•托尔斯泰，1926年写过科幻小说《加林的死亡射线》。死亡射线示意人们既新奇又害怕，很多人顺势宣称自己发明了「 ”死亡射线”，也包括天才发明家尼古拉•特斯拉。特斯拉说，他能用比头发丝还细的射线束，将成千上万匹马力传送到200英里之外，没什么阻挡得了。但他只提出了想法，没有实物。特斯拉的沃登克里弗无线电传输塔另一位发明家哈里·马修斯声称做出了实物，并试图卖给陆军部，后来证明是一场骗局。迫于英国本土防空形势的严峻，英国高层也十分关注射线武器。如果能用它击落远处敌机，引爆炸弹，关闭引擎，那真是再好不过了。 1934年，英国成立防空科学调查委员会（CSSAD），由亨利•蒂扎德领衔。防空科学调查委员会经过研究，委员会觉得射线武器不太靠谱。但也不甘心，于是开出1000英镑的高额悬赏，奖给任何能制造出合格「 ”死亡射线”武器的人。标准是：在100码外杀死一只绵羊。当然，这笔奖金没有任何人拿到。委员会又找到国家物理实验室的电气工程师罗伯特•沃森-瓦特，希望能从他这里得到更专业的分析。沃森-瓦特背景不俗，他是著名蒸汽机发明者——詹姆斯•瓦特的后代，1892年生于苏格兰布里金市。当时，他正在气象部门研究雷暴探测技术，希望用无线电波探测闪电，帮助飞行员躲避雷击。罗伯特•沃森-瓦特沃森-瓦特和助手阿诺德•威尔金斯经过缜密计算，得出确切结论：「 ”死亡射线”不成立，谁也不能集中那么大的能量瞬间传送到远距离。我们做不到，德国人一样做不到。委员会审核了数据，结果完全正确，所以「 ”死亡射线”项目就此作罢。有心栽的花枯萎了，无意插下的柳枝却发出了新芽。沃森-瓦特是无线电专家，对无线电测向导航颇有研究，对其他国家的无线电研究也很熟悉。比如美国工程师泰勒、扬格，打算在军舰上安收发机搜索敌舰；英国阿普利顿用无线电测量电离层；俄国「 ”无线电之父”波波夫在巡洋舰上做无线电通信试验等。所有信息交汇在一起，改变历史的时刻即将到来。英国海岸的本土链雷达网助手威尔金斯建议，虽然「 ”死亡射线”不成立，但如果用无线电波探测飞机，建立一个预警网络，敌机来袭时就可以提前拦截了。这主意很棒！为了向空军展示可行性，1935年2月沃森-瓦特做了一场实验。他们用达文特里地区的BBC广播站作发射台，又在10公里外安装了接收天线，然后让空军飞机在附近飞行。很快，仪器上显示了飞机反射信号，他们逮住了12.8公里外飞行的「 ”黑福德”轰炸机！「 ”黑福德”轰炸机空军高层十分高兴，他们正为空袭烦恼不已，再不解决就抑郁了。 4000英镑经费很快拨出，随后又追加了10000英镑，这在当时是笔巨款。出于保密需要，他们把新设备称为「 ”无线电测向仪（RDF）”。就这样，沃森-瓦特带领团队辛勤的工作，很快推出了AMES-1型远程雷达。雷达部分零件这个雷达非常庞大，发射天线布置在120米高的钢制铁塔上，多座铁塔呈直线排列。能发射波长13米，频率20--30兆赫的电磁波，功率350千瓦。不过天线不能转动，只能覆蓋前方100度区域。接收天线则安装在另外几座菱形排列的，80多米高的木塔上。左：发射塔右：接收塔随后，他们又搞出了AMES-2型低空链向雷达，发射200兆赫高频电波，能探测低空150~200米的目标，补充1型雷达的盲区。二战中，德军曾从30米超低空突防。1940年2月，英国伯明翰大学发明谐振腔式磁控管，雷达性能大幅提高。新雷达能从50公里外，发现20~70米高度的飞机，英国随即建立了超低空链向雷达网。 1942年，11型雷达搬上越野卡车，进一步提高了机动性。还有能360度全方位覆蓋的7型雷达等。 11型雷达到1939年，英国已沿海岸线建了19座警戒雷达站，组建了世界上最早的防空雷达预警网，让英国重新变成孤岛。战争很快来临，希特勒征服西欧，又将魔爪伸向英国。1940年7月，不列颠空战打响。纳粹集结了2600多架战机，妄图用轰炸逼迫英国投降，而英国只有700架战斗机，500轰炸机，形势万分紧急。「 ”本土链”雷达网发挥作用，它出色的侦测到德军飞机，为英国战机赢得了宝贵的20分钟预警时间，拦截效率大增。不列颠空战经过艰苦战斗，英国空军以少胜多，纳粹德国损失了1184架飞机，不得不放弃行动。到二战结束时，「 ”本土链”雷达站已经有50多座。其实在战争中，雷达站也曾遭到轰炸。可惜德军以为是海军远程通讯天线，转移了目标，犯下大错。英国与美国分享技术，1940年，美海军科学家将此技术命名为「 ”无线电探测和测距（radio detection and ranging）”，简称「 ”雷达（radar）”。雷达站沃森-瓦特为打击纳粹做出了重大贡献，在1942年被封为爵士，获得骑士勋章。晚年的瓦特在加拿大待了一段时间。1956年他开车超速，被拿着雷达测速仪的警察逮到，吃了罚单。和风漫谈原创，禁止抄袭。沃森-瓦特无奈又生气的调侃道：「 ”如果我知道你拿它做什么，我永远不会发明它！”为此还写了一首诗大发牢骚，真是个有意思的老头。时至今日，从天空到海洋，从万里之外到你我身边，雷达已无处不在。它深刻的改变了亿万人的生活，被誉为「 ”二十世纪最伟大的发明”之一。谁又能想到，它只是一次失败发明的「 ”副产品”呢？造物弄人，悲喜交加啊！和风漫谈原创文字，欢迎关注。图片来自网络，个人观点，仅供参考。