戰爭與和平:雷達的應用

■雷達的應用最初都是為了戰爭需求而生,直到戰後才衍生成為許多便利民生的發明。在當兵時閒來無事,研究雷達上了癮的嚴宏洋老師,為我們細數雷達發展史上的重要人物與里程碑。 

講者|中央研究院臨海研究站 嚴宏洋研究員
撰文|高英哲

第一個做出類似現代雷達的,是德國發明家胡世梅耶 (Christian Hülsmeyer) 。他運用特斯拉所提出,電磁波遇物會反射的原理,發明了一種特製鈴鐘;船隻以霧號發出的聲波,打到鈴鐘之後就會發出聲響,更清楚地提示船隻的存在。胡世梅耶後來更成立公司,在 1934 年製造出波長 2.5 公尺的芙蕾亞雷達 (Freya radar) ;這台最早的軍用雷達無法測距,不過德國人很厲害,沒幾年就研發出可用來測距,波長 50 公分的艦載式海拍雷達 (Seetakt radar) ,為戰艦開砲測距之用。 1938 年研發出來的符茲堡微波雷達 (Wurzburg radar) ,更可偵測到 8 公里外的船隻,以及 500 公尺高、 30 公里外的飛機。留學德國的日本人伊藤庸二,把德國的雷達技術帶回日本,奠定了日本自行研發雷達的基礎。

做為納粹德國的對手,英國人在雷達發展上也不遑多讓,他們在英倫本島設置了「鏈向」 (Chain Home) 雷達站系統,可監測 150 公里以外的德軍空襲動向。對於德軍用羅倫茲波束 (Lorenz beam) 為轟炸機提供導航的手段,英國物理學家瓊斯 (R. V. Jones) 也發明了以反制波加以干擾,用錫箔紙混淆雷達功能等等手段,這些原理在今日的反雷達戰仍在運用。

人才最多的美國早在 1922 年,就有電氣工程師泰勒 (Albert H. Taylor) 和楊恩 (Leo C. Young) 等人,提出用雷達原理偵測船隻的想法;雖然他們的點子未獲長官青睞,不過他們還是跟海蘭 (Lawrence A. Hyland) 以及佩吉 (Robert Morris Page) 等人合作,研發出世上第一台脈衝式雷達。這台雷達有功率不足的缺點,英國人藍道 (John Randall) 和伯特 (Harry Boot) 帶著他們發明的空腔磁控管前往美國,由波溫 (Edward George Bowen) 完成一台 15 千瓦的高功率雷達。波溫任職的麻省理工輻射實驗室 (Rad Lab) ,在二戰時有好幾項關鍵性的雷達研發計畫,包括 SCR-720 機載式雷達、 SCR-584 槍砲瞄準雷達、以及 LORAN 定位雷達,都是能夠左右戰局的進展。

講了這麼多雷達的戰爭應用,在二戰過後英雄無用武之地,總算可以來為人類謀些福祉。史賓塞 (Percy Spencer) 在 1947 年做出第一台微波爐,這台跟人差不多高,重達 340 公斤的龐然巨物,要價 3,000 美元,在當時幾乎可以買一棟房子了,跟我們今日幾千塊台幣就能買到的輕巧微波爐,不可同日而語。巴丁 (John Bardeen) 、肖克利 (William Shockley) 以及布拉頓 (Walter Brattain) 發明半導體,湯斯 (Charles Townes) 和戈登 (James Gordon) 發明微波發射器,珀塞爾 (Edward Purcell) 發明磁振造影,這些今日對我們生活影響無遠弗屆的發明,也確實是依循著雷達的發展脈絡衍生而成。雷達可以用來彼此爭戰,也可以用來便利生活,端看人們想要過的是什麼樣的日子。

 

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