雷達(dá)是什么?雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。它是英文Radar的音譯,源于radio detection and ranging的縮寫(xiě),原意為“無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距”,即用無(wú)線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定它們的空間位置。因此,雷達(dá)也被稱為“無(wú)線電定位”。
自然界中有一種動(dòng)物與生俱來(lái)的備有雷達(dá),那就是蝙蝠。蝙蝠為什么能在黑暗中飛行?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(wú)障礙呢?蝙蝠能夠避免碰撞,是借一種天然雷達(dá),不過(guò)是聲波代替電磁波,在原理方面完全相仿。飛行時(shí),蝙蝠口中會(huì)發(fā)出一種頻率極高的聲波,超過(guò)人類的聽(tīng)覺(jué)范圍。這種聲波碰到墻上,就會(huì)折回,蝙蝠的耳膜就能分辨障礙物距離自己的遠(yuǎn)近,而向適宜的方向飛去。蝙蝠傳輸聲波也像雷達(dá)一樣,都是相距極短的時(shí)間而且極有規(guī)則,并且每只蝙蝠,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。
那么,人類發(fā)明雷達(dá)的過(guò)程是怎樣的呢?
雷達(dá)的發(fā)明可以追溯到19世紀(jì)。1887年,德國(guó)科學(xué)家赫茲在證實(shí)電磁波的存在時(shí),就已發(fā)現(xiàn)電磁波在傳播的過(guò)程中遇到金屬物會(huì)被反射回來(lái),正如光會(huì)被鏡面反射一樣。這實(shí)質(zhì)上就是雷達(dá)的工作原理。不過(guò),當(dāng)時(shí)赫茲并沒(méi)有想到利用這一原理來(lái)進(jìn)行無(wú)線電通訊。
1897年的夏天,在波羅的海的海面上,俄國(guó)科學(xué)家波波夫在“非洲號(hào)”巡洋艦和“歐洲號(hào)”練習(xí)船上直接進(jìn)行5千米的通信試驗(yàn)時(shí),通訊突然中斷了,幾分鐘后又恢復(fù)了正常。這種現(xiàn)象連續(xù)幾次出現(xiàn),起初他以為是機(jī)器出現(xiàn)了故障,經(jīng)檢查,一切正常。排除了機(jī)器故障,波波夫注意起其他方面的細(xì)節(jié)。他發(fā)現(xiàn),每當(dāng)聯(lián)絡(luò)艦“伊林中尉號(hào)”在兩艦之間通過(guò)時(shí),通信就會(huì)中斷。波波夫憑著自己敏銳的感覺(jué),立刻意識(shí)到,就是這只船在經(jīng)過(guò)兩艦之間時(shí)擋住了無(wú)線電波。他在工作日記上記載了障礙物對(duì)電磁波傳播的影響,并在試驗(yàn)記錄中提出了利用電磁波進(jìn)行導(dǎo)航的可能性。但令人遺憾的是,他沒(méi)有將此想法付諸實(shí)踐。但是,這可以說(shuō)是雷達(dá)思想的萌芽。
1934年,英國(guó)人沃特森?瓦特受命擔(dān)任英國(guó)皇家無(wú)線電研究所所長(zhǎng),負(fù)責(zé)對(duì)地球大氣層進(jìn)行無(wú)線電科學(xué)考察。一天,他像往常一樣坐在熒光屏前觀察接收回來(lái)的電磁波圖像,突然,他的目光被熒光屏上的一連串亮點(diǎn)吸引住了。從亮度和距離分析,這些光點(diǎn)完全不同于被電離層反射回來(lái)的無(wú)線電回波信號(hào)。原來(lái)這些亮點(diǎn)是被附近一座高樓反射回來(lái)的無(wú)線電信號(hào)。這一發(fā)現(xiàn)使他很興奮,在熒光屏上既然可以清楚地顯示出被建筑物反射的無(wú)線電信號(hào),那么空中的飛機(jī),是不是也可以在熒光屏上得到反映呢?要知道,在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下,除了看見(jiàn)飛機(jī)和聽(tīng)見(jiàn)飛機(jī)的聲音之外,還沒(méi)有一種能提前發(fā)現(xiàn)飛機(jī)的方法。
那個(gè)時(shí)候,正值英國(guó)加緊發(fā)展防空力量時(shí)期,英國(guó)空軍還專門(mén)找了一批聽(tīng)覺(jué)靈敏的盲人采用耳朵搜尋敵機(jī)。當(dāng)瓦特將自己的發(fā)現(xiàn)和想法寫(xiě)成報(bào)告后,空軍部如獲至寶,立即下令撥款試驗(yàn)。根據(jù)上述的設(shè)想,瓦特和一批英國(guó)電機(jī)工程師終于在1935年研制成功第一部能用來(lái)探測(cè)飛機(jī)的雷達(dá)。
到1939年為止,雷達(dá)技術(shù)已達(dá)到了完全實(shí)用的地步。就在這一年,爆發(fā)了第二次世界大戰(zhàn),這項(xiàng)發(fā)明在二戰(zhàn)中顯示出了它的巨大威力,出現(xiàn)了地對(duì)空、空對(duì)地(搜索)轟炸、空對(duì)空(截?fù)簦┗鹂?、敵我識(shí)別功能的雷達(dá)技術(shù)。
雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是白天黑夜均能探測(cè)遠(yuǎn)距離的目標(biāo),且不受霧、云和雨的阻擋,具有全天候、全天時(shí)的特點(diǎn),并有一定的穿透能力。因此,它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備,而且廣泛應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展(如氣象預(yù)報(bào)、資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等)和科學(xué)研究(如天體研究、大氣物理、電離層結(jié)構(gòu)研究等)。