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技術:「千里眼」的發明

雷達是什麼?雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。它是英文Radar的音譯,源於radio detection and ranging的縮寫,原意為「無線電探測和測距」,即用無線電的方法發現目標並測定它們的空間位置。因此,雷達也被稱為「無線電定位」。

自然界中有一種動物與生俱來的備有雷達,那就是蝙蝠。蝙蝠為什麼能在黑暗中飛行?不論如何黑暗,如何狹窄的地方,絕不碰壁。它怎樣知道前面有無障礙呢?蝙蝠能夠避免碰撞,是借一種天然雷達,不過是聲波代替電磁波,在原理方面完全相仿。飛行時,蝙蝠口中會發出一種頻率極高的聲波,超過人類的聽覺範圍。這種聲波碰到牆上,就會折回,蝙蝠的耳膜就能分辨障礙物距離自己的遠近,而向適宜的方向飛去。蝙蝠傳輸聲波也像雷達一樣,都是相距極短的時間而且極有規則,並且每隻蝙蝠,有其固有的頻率,這樣它們可分清自己的聲音,不至互相擾亂。

那麼,人類發明雷達的過程是怎樣的呢?

雷達的發明可以追溯到19世紀。1887年,德國科學家赫茲在證實電磁波的存在時,就已發現電磁波在傳播的過程中遇到金屬物會被反射回來,正如光會被鏡面反射一樣。這實質上就是雷達的工作原理。不過,當時赫茲並沒有想到利用這一原理來進行無線電通訊。

1897年的夏天,在波羅的海的海面上,俄國科學家波波夫在「非洲號」巡洋艦和「歐洲號」練習船上直接進行5千米的通信試驗時,通訊突然中斷了,幾分鐘後又恢復了正常。這種現象連續幾次出現,起初他以為是機器出現了故障,經檢查,一切正常。排除了機器故障,波波夫注意起其他方面的細節。他發現,每當聯絡艦「伊林中尉號」在兩艦之間通過時,通信就會中斷。波波夫憑著自己敏銳的感覺,立刻意識到,就是這隻船在經過兩艦之間時擋住了無線電波。他在工作日記上記載了障礙物對電磁波傳播的影響,並在試驗記錄中提出了利用電磁波進行導航的可能性。但令人遺憾的是,他沒有將此想法付諸實踐。但是,這可以說是雷達思想的萌芽。

1934年,英國人沃特森?瓦特受命擔任英國皇家無線電研究所所長,負責對地球大氣層進行無線電科學考察。一天,他像往常一樣坐在熒光屏前觀察接收回來的電磁波圖像,突然,他的目光被熒光屏上的一連串亮點吸引住了。從亮度和距離分析,這些光點完全不同於被電離層反射回來的無線電回波信號。原來這些亮點是被附近一座高樓反射回來的無線電信號。這一發現使他很興奮,在熒光屏上既然可以清楚地顯示出被建築物反射的無線電信號,那麼空中的飛機,是不是也可以在熒光屏上得到反映呢?要知道,在當時的技術條件下,除了看見飛機和聽見飛機的聲音之外,還沒有一種能提前發現飛機的方法。

那個時候,正值英國加緊發展防空力量時期,英國空軍還專門找了一批聽覺靈敏的盲人採用耳朵搜尋敵機。當瓦特將自己的發現和想法寫成報告後,空軍部如獲至寶,立即下令撥款試驗。根據上述的設想,瓦特和一批英國電機工程師終於在1935年研製成功第一部能用來探測飛機的雷達。

到1939年為止,雷達技術已達到了完全實用的地步。就在這一年,爆發了第二次世界大戰,這項發明在二戰中顯示出了它的巨大威力,出現了地對空、空對地(搜索)轟炸、空對空(截擊)火控、敵我識別功能的雷達技術。

雷達的優點是白天黑夜均能探測遠距離的目標,且不受霧、雲和雨的阻擋,具有全天候、全天時的特點,並有一定的穿透能力。因此,它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備,而且廣泛應用於社會經濟發展(如氣象預報、資源探測、環境監測等)和科學研究(如天體研究、大氣物理、電離層結構研究等)。

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