戰爭與和平:雷達的故事

飛機飛越時真空管收音機上空時,會干擾收音品質,這個發現引領了雷達的誕生,並且在第二次世界大戰期間蓬勃發展,間接影響了戰局發展。時至今日,雷達的原理也衍生出許多日常應用,嘉惠世人。

講師|國立海洋生物博物館特聘講座教授 嚴宏洋
整理撰文|高英哲

雷達的原理可以從十九世紀說起,馬克士威發現電磁可以互相轉換,赫茲接著實際上做出可以發出並接收電磁波的裝置,特斯拉提出利用電磁波反射來進行測距的概念。德國發明家胡世梅耶 (Christian Hülsmeyer) 發明的霧號,可視為現代雷達的濫觴,他在 1934 年製造的的芙蕾亞雷達 (Freya radar) ,則是史上第一台軍用雷達,可偵測到敵機來襲。德國人以芙蕾亞雷達為基礎,在 1938 年進一步研發出符茲堡雷達 (Wurzburg radar) ,可偵測到來襲敵機的距離與高度。

隨著二戰開打,英國人出於要掌握德軍空襲動向的需求,在英倫本島設置了「鏈向」 (Chain Home) 雷達站系統。當時德軍利用羅倫茲波束 (Lorenz beam) ,為轟炸機提供夜間精準導航,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,雙方高來高去的反雷達戰,其原理迄今也仍未過時。

人才最多的美國不遑多讓,電氣工程師佩吉 (Robert Morris Page) 以及楊恩 (Leo C. Young) 在 1937 年,做出了第一台可以沿著單一路徑,進行雙向通訊的第一台脈衝式雷達。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,諸如縮小化的 SCR-720 機載式雷達,攔截 85% 德軍 V-1 火箭的 SCR-584 槍砲瞄準雷達,以及可提供遠距離導向的 LORAN 定位雷達,都是能夠左右戰局的發明。

隨著二戰結束,戰爭應用沒有那麼需求孔急之後,雷達的原理逐漸轉移應用於日常生活之中。史賓塞 (Percy Spencer) 在 1947 年運用雷達的無線電波原理,做出史上第一台微波爐;這台跟人差不多高,重達 340 公斤的龐然巨物,要價 3,000 美元,在當時相當於大學教授的年薪,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,也都是依循著雷達的發展脈絡,衍生而出的「和平紅利」。雷達始於戰爭需求,如今則為人們提供便利生活,科學發明造福造禍,也就是在一線之間。

 

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