Томас Рид - Рождение машин. Неизвестная история кибернетики

Термин «радар» изначально был аббревиатурой фразы «radio detection and ranging» (радиообнаружение и измерение дальности). Главной задачей радаров было определять расстояние от радиолокационной станции до объекта. К 1940 году и страны «оси», и союзники начали использовать коротковолновые радары. Гораздо более значимая технология микроволновых радаров пока не была открыта, однако это должно было вот-вот случиться. До того как появились атомные бомбы, микроволновый радар считался наиболее мощным секретным оружием, критически важной новой технологией, от которой зависела победа или поражение от стран «оси» [23] William White, «Secrets of Radar Given to World», New York Times, August 15, 1945, 1. .

По словам The New York Times , радар может «видеть сквозь самый густой туман и непроглядную ночь». Принцип его работы прост, это немного похоже на бросок камня в темную дыру и измерение того, как долго он будет лететь до земли: радиостанция посылает радиоволны, цель отражает энергию этих волн, а антенна принимает отраженный сигнал. Время, которое требуется, чтобы получить отраженный сигнал (эхо), и определяет удаленность цели. Электромагнитный импульс радара движется со скоростью света, 299 792 458 метров в секунду. Если объект находится в 24 километрах от радара, его эхо вернется через 0,00016 секунды. Выявленную дальность и направление объекта операторы видят на «экране», круглом дисплее, напоминающем слабо освещенный циферблат часов. На экране изображено несколько концентрических колец, а иногда карта. Цель появляется на экране как маленькая светящаяся точка. Расстояние от точки до центра экрана зависит от того, сколько времени ушло на получение эхо-сигнала. Важно, что радар указывает точное направление цели, независимо от ее удаленности. За это отвечает антенна, которая поворачивается и испускает направленные импульсы, похожие на прожекторы из микроволн. Цель появляется на экране оператора, когда вращающаяся антенна оказывается напротив нее. Высота цели рассчитывается с помощью угла поворота антенны. Конечно, радар улавливает и шумы. Справочники по радарам 1940-х годов включали в себя обширные параграфы по «изучению и интерпретации всех типов контактов в индикаторах радара» [24] Radar Operator’s Manual, Radar Bulletin no. 3 (RADTHREE) (Washington, DC: United States Fleet, Navy Department, 1945), 3–10. . Это было настоящее искусство – правильно считывать размер точки, ее форму, частоту мерцания, флуктуации по высоте, перемещение в диапазоне и азимут. Работа операторов была очень серьезной: если перепутать шум и настоящий сигнал, можно выстрелить в скалу или в дружественный самолет вместо вражеского.

Официальная разработка первого американского серийного радара, SCR‐268, началась в 1936 году. Он был очень неудобен из-за огромных размеров антенн – около 12 метров в ширину и 3 метра в высоту. Кроме того, он был еще и очень неточным из-за того, что работал на длинной, около одного метра, волне. Использовать радар было все равно что изучать землю с высоты птичьего полета без возможности приблизиться, чтобы рассмотреть детали. Теоретически проблема решалась простым переходом на короткие или микроволны. Короткие волны с большой частотой имели критически важное преимущество, ведь чем короче волна, тем уже поисковый луч и тем выше разрешение картинки, которую видит оператор. Новый радар позволил бы приближать карту, не теряя высокого разрешения, и это был бы по-настоящему удобный инструмент. Проблема заключалась в том, что, хотя физики знали о существовании микроволн, никто еще не нашел способа их генерации [25] David Zimmerman, Top Secret Exchange: The Tizard Mission and the Scientific War (Montreal: McGill-Queen’s Press, 1996), 90–91. . Немецкие инженеры сразу признали задачу построения микроволновых радаров технически невозможной [26] George Raynor Thompson and Dixie R. Harris, The Signal Corps: The Outcome (Washington, DC: US Army Center of Military History, 1991), 303. .

МТИ удалось разрешить эту задачу, и в этом есть доля иронии: разрушая Англию, Германия помогла создать мощное оружие, которое помогло ее победить. Свирепые атаки немецких сил на Лондон и юго-восточную Англию привели к тому, что Британия сосредоточила усилия всех своих инженеров на быстрой разработке продукции военного назначения. Научные исследования потеряли часть финансирования, поэтому сэр Генри Тизард, член Комитета по аэронавигационным исследованиям Британии, позволил США проводить изыскания, связанные с британскими секретными экспериментами в области микроволновой технологии. В конце 1939 года исследователи из Бирмингемского университета сделали сенсационное открытие и построили микроволновую пушку, назвав ее «магнетрон» [27] H. A. H. Boot and J. T. Randall, «Historical Notes on the Cavity Magnetron», IEEE Transactions on Electron Devices 23, no. 7 (1976): 724–729. .

Электрические системы наведения требовали меньше навыков от операторов, меньше времени и денег для производства, а в работе позволяли получить большую точность, скорость и гибкость.

Крошечное изобретение было примечательно тем, что могло испускать столь желанные короткие волны и работало в сантиметровом диапазоне. А его миниатюрные размеры позволяли устанавливать его на самолеты и корабли. Магнетрон открывал широкие возможности для военных самолетов: теперь солдаты могли увидеть врага в любое время суток, в то время как враг еще не видел их. Кроме того, мобильные радары позволяли самолетам летать в темноте, а кораблям – маневрировать в густом тумане. И это еще не все: сигнал радара, если он работает с десяти- и трехсантиметровыми волнами, гораздо труднее заглушить, чем длинноволновый сигнал. Это давало большое преимущество – теперь союзники могли заглушить сигнал врага, лишив его ориентиров, и не ослепить при этом свои собственные приборы.

Американская программа разработки радаров кардинально изменилась 28 августа 1940 года – со встречи двух ученых. В ту среду свирепый тропический шторм обрушился на среднеатлантические штаты. Вэнивар Буш обедал с Тизардом в вашингтонском клубе «Космос». Они хорошо поладили, обнаружив общий интерес к практическому применению гражданских исследований. Этот обед послужил толчком к целой серии событий, в результате которых NDRC Буша взяло под контроль исследование микроволн. Армия и флот прекратили свое собственное исследование в этой области еще в 1937 году и не возражали против такого решения. «С магнетроном, – вспоминал Буш, – мы вырвались вперед» [28] David Zimmerman, Top Secret Exchange: The Tizard Mission and the Scientific War (Montreal: McGill-Queen’s Press, 1996, 135. .

В октябре 1940 года была учреждена Радиационная лаборатория МТИ, которая поначалу занимала всего несколько комнат и в которой работало всего несколько десятков исследователей. Буквально за какие-то месяцы лаборатория совершила колоссальный шаг вперед. Инженеры МТИ сделали еще одно блестящее открытие: они использовали обратную связь и скоординировали сервомеханизмы антенны с отраженным импульсом радара, иными словами, создали автоматическое управление гаубицами.