【科學史沙龍】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。