Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института
Учредил | Октябрь 1940 г. (84 года назад) |
---|---|
Растворенный | 31 декабря 1945 г. |
Страна | Соединенные Штаты |
Координаты | 42 ° 21'34 "с.ш. 71 ° 05'28" з.д. / 42,3594 ° с.ш. 71,0911 ° з.д. |
Принадлежности | Массачусетский технологический институт , Комитет национальных оборонных исследований |
Радиационная лаборатория , обычно называемая Радабораторией , представляла собой исследовательскую лабораторию микроволнового и радиолокационного излучения , расположенную в Массачусетском технологическом институте (MIT) в Кембридже, штат Массачусетс . Впервые он был создан в октябре 1940 года и действовал до 31 декабря 1945 года, когда его функции были переданы промышленности, другим отделам Массачусетского технологического института, а в 1951 году — вновь созданной Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института .
Использование микроволн для различных радио- и радиолокационных целей было очень желательным до войны, но существующие микроволновые устройства, такие как клистрон, были слишком маломощными, чтобы их можно было использовать. Альфред Ли Лумис , миллионер и физик, возглавлявший собственную частную лабораторию, организовал СВЧ-комитет для рассмотрения этих устройств и поиска улучшений. В начале 1940 года Уинстон Черчилль организовал миссию Тизард , чтобы познакомить американских исследователей с несколькими новыми технологиями, которые разрабатывала Великобритания.
Среди них был резонаторный магнетрон — шаг вперед в создании микроволн, который впервые сделал их практичными для использования в самолетах. Компания GEC изготовила 12 прототипов магнетронов с резонатором на Уэмбли в августе 1940 года, а № 12 был отправлен в Америку вместе с Боуэном через миссию Тизард , где он был показан 19 сентября 1940 года в квартире Альфреда Лумиса. Американский микроволновый комитет NDRC был ошеломлен уровнем производимой мощности. Однако директор Bell Labs Мервин Келли был расстроен, когда после рентгеновского исследования выяснилось, что в нем оказалось восемь отверстий, а не шесть, как показано на планах GEC. Связавшись (по трансатлантическому кабелю) с доктором Эриком Мего, экспертом по электронным лампам GEC, Мего вспомнил, что, когда он попросил 12 прототипов, он сказал, что сделайте 10 с 6 отверстиями, один с 7 и один с 8; а времени вносить поправки в чертежи не было. Для миссии Тизард был выбран № 12 с 8 лунками. Поэтому Bell Labs решила скопировать образец; и хотя ранние британские магнетроны имели шесть полостей, американские имели восемь полостей. [1]
Лумис организовал финансирование Национального комитета оборонных исследований (NDRC) и реорганизовал микроволновый комитет Массачусетского технологического института для изучения магнетронных и радиолокационных технологий в целом. Ли А. Дубридж был директором радиационной лаборатории. Лаборатория быстро расширялась и за несколько месяцев превзошла усилия Великобритании, которые к этому моменту осуществлялись уже несколько лет. К 1943 году лаборатория начала поставлять постоянно совершенствующиеся устройства, которые могли производиться в огромных количествах на промышленной базе США. На пике своего развития в Радационной лаборатории работало 4000 человек в Массачусетском технологическом институте и нескольких других лабораториях по всему миру, и она разработала половину всех радиолокационных систем, использовавшихся во время войны.
К концу войны США заняли лидирующие позиции в ряде областей, связанных с микроволновой печью. Среди их примечательных продуктов были SCR-584 , лучший радар наведения оружия войны, и SCR-720 , бортовой радар перехвата , который стал стандартной системой в конце войны для ночных истребителей как США, так и Великобритании . Они также разработали H2X , версию британского бомбардировочного радара H2S , который работал на более коротких волнах в X-диапазоне . Rad Lab также разработала Loran-A , первую в мире радионавигационную систему, которая первоначально была известна как «LRN» от Loomis Radio Navigation. [2]
Формирование [ править ]
В середине и конце 1930-х годов радиосистемы для обнаружения и определения местоположения удаленных целей разрабатывались под большой секретностью в США и Великобритании , а также в ряде других стран, особенно в Германии , СССР и Японии . Обычно они работали на длинах волн очень высокой частоты (ОВЧ) в электромагнитном спектре и носили несколько прикрытых названий, например, «Дальномерность и пеленгование» (RDF) в Великобритании. В 1941 году ВМС США придумали для таких систем аббревиатуру «РАДАР» (RAdio Detection And Ranging); вскоре это привело к появлению названия « радар » и распространилось на другие страны.
Потенциальные преимущества работы таких систем в диапазоне сверхвысоких частот (УВЧ или СВЧ ) были хорошо известны и активно развивались. Одним из этих преимуществ были антенны меньшего размера , что крайне необходимо для систем обнаружения на самолетах. Основным техническим барьером для разработки систем УВЧ было отсутствие пригодного для использования источника для генерации мощных микроволн . В феврале 1940 года исследователи Джон Рэндалл и Гарри Бут из Бирмингемского университета в Великобритании построили магнетрон с резонансным резонатором , чтобы удовлетворить эту потребность; его быстро поместили на высший уровень секретности.
Вскоре после этого прорыва премьер-министр Великобритании Уинстон Черчилль и президент Рузвельт договорились, что две страны объединят свои технические секреты и совместно разработают многие остро необходимые военные технологии. В начале этого обмена в конце лета 1940 года миссия Тизард привезла в Америку один из первых новых магнетронов. 6 октября Эдвард Джордж Боуэн , ключевой разработчик RDF в Научно-исследовательском институте телекоммуникаций (TRE) и член миссии, продемонстрировал магнетрон, производящий около 15 000 Вт (15 кВт ) мощности на частоте 3 ГГц, то есть на длине волны 10 см. [3]
Американские исследователи и чиновники были поражены магнетроном, и NDRC немедленно начал планировать производство и внедрение этих устройств. Альфред Ли Лумис , возглавлявший микроволновый комитет NDRC, возглавил создание Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института как совместного англо - американского проекта по микроволновым исследованиям и разработке систем с использованием нового магнетрона.
Название «Радиационная лаборатория», выбранное Лумисом, когда он выбирал для нее здание в кампусе Массачусетского технологического института, было намеренно вводящим в заблуждение. [5] хотя и косвенно верно в том смысле, что радар использует излучение в части электромагнитного спектра . Оно было выбрано для того, чтобы подразумевать, что миссия лаборатории аналогична миссии Эрнеста О. Лоуренса в радиационной лаборатории Калифорнийском университете в Беркли ; то есть, что он нанимал ученых для работы над исследованиями в области ядерной физики . В то время ядерная физика считалась относительно теоретической и неприменимой к военной технике, как это было до атомной бомбы начала разработки .
Эрнест Лоуренс был активным участником формирования Рад-лаборатории и лично нанял многих ключевых членов первоначального персонала. Большинство старших сотрудников были докторами наук. физики, пришедшие с университетских должностей. Обычно они имели не более чем академические знания о микроволнах и почти не имели опыта разработки электронного оборудования. Однако их способность решать сложные проблемы практически любого типа была выдающейся. Позже девять сотрудников были лауреатами Нобелевской премии за другие достижения.
В июне 1941 года NDRC стал частью нового Управления научных исследований и разработок (OSRD), которым также руководил Ванневар Буш , который подчинялся непосредственно президенту Рузвельту. OSRD получил практически неограниченный доступ к финансированию и ресурсам, при этом Rad Lab получила большую долю для исследований и разработок радаров.
Начиная с 1942 года, Манхэттенский проект включил ряд физиков Радиационной лаборатории в Лос-Аламос и на объект Лоуренса в Беркли. Это стало проще благодаря участию Лоуренса и Лумиса во всех этих проектах. [6]
Операции [ править ]
Радиационная лаборатория официально открылась в ноябре 1940 года и занимала площадь 4000 квадратных футов (370 м²). 2 ) помещений в здании 4 Массачусетского технологического института и первоначальное финансирование в размере менее 500 000 долларов от NDRC. Помимо директора Ли Дюбриджа, И.И. Раби заместителем директора по научным вопросам был , а заместителем директора по административным вопросам был Ф. Уилер Лумис (не имеющий отношения к Альфреду Лумису). Э.Г. («Тэффи») Боуэн был назначен представителем Великобритании.
Еще до открытия учредители определили первые три проекта Рад-лаборатории. В порядке приоритета это были (1) 10-см система обнаружения (называемая Airborne Intercept или AI) для истребительной авиации , (2) 10-см система прицеливания орудия (называемая Gun Laying или GL) для зенитных самолетов. батареи и (3) бортовая радионавигационная система дальнего действия .
Для инициирования первых двух из этих проектов магнетрон из Великобритании был использован для создания 10-сантиметрового « макета »; это было успешно испытано с крыши здания 4 в начале января 1941 года. В этом проекте были задействованы все члены первоначального состава.
В рамках Проекта 1, возглавляемого Эдвином М. Макмилланом , последовал «спроектированный» комплект с антенной, использующей 30-дюймовый (76 см) параболический рефлектор . Этот первый микроволновый радар, построенный в Америке, был успешно испытан на самолете 27 марта 1941 года. Затем он был доставлен в Великобританию Тэффи Боуэном и испытан в сравнении с разрабатываемой там 10-сантиметровой установкой.
В окончательной системе сотрудники Rad Lab объединили функции своего и британского набора. В конечном итоге он стал SCR-720, широко используемым как Воздушным корпусом армии США Великобритании , так и Королевскими ВВС .
шириной 4 фута, а затем и 6 футов (1,2, затем 1,8 м) Для Проекта 2 был выбран параболический рефлектор на поворотном креплении. Кроме того, в этом наборе будет использоваться электромеханический компьютер (называемый предсказателем-коррелятором), чтобы направлять антенну на обнаруженную цель. Иван А. Геттинг был руководителем проекта. Будучи намного более сложным, чем самолет-перехватчик с воздуха, и требующим очень высокой прочности для использования в полевых условиях, спроектированный GL был завершен только в декабре 1941 года. В конечном итоге он был представлен на вооружении как вездесущий SCR-584 , сначала привлекший внимание за счет управления зенитным огнем, который сбил около 85 процентов немецких летающих бомб Фау-1 («шумящие бомбы»), атаковавших Лондон. [7]
Проект 3 — система дальней навигации — представлял особый интерес для Великобритании. У них была существующая гиперболическая навигационная система под названием GEE , но она была недостаточна как по дальности, так и по точности для поддержки самолетов во время бомбардировок отдаленных целей в Европе. Когда миссия Тизард проинформировала о GEE, Альфред Лумис лично разработал концепцию нового типа системы, которая позволила бы преодолеть недостатки GEE, и разработка его LORAN (аббревиатура от Long Range Navigation) была принята в качестве первоначального проекта. [8] Для проекта было создано подразделение LORAN, которое возглавил Дональд Г. Финк . Работая в низкочастотной ( НЧ ) части радиоспектра, ЛОРАН был единственным немикроволновым проектом Радиационной лаборатории. Включив в себя основные элементы GEE, ЛОРАН оказался весьма успешным и полезным для военных действий. К концу боевых действий около 30 процентов поверхности Земли было покрыто станциями ЛОРАН и использовалось 75 000 самолетов и надводных кораблей. [9]
После нападения Японии на Перл-Харбор и вступления США во Вторую мировую войну работа Радиационной лаборатории значительно расширилась. На пике своей деятельности в Рад-лаборатории в нескольких странах работало около 4000 человек. Радиационная лаборатория построила знаменитое здание 20 Массачусетского технологического института и была первым его обитателем . Это здание стоимостью чуть более 1 миллиона долларов было одним из старейших временных сооружений времен Второй мировой войны, сохранившихся до наших дней.
В конечном итоге деятельность охватила физическую электронику, электромагнитные свойства материи, физику микроволнового излучения и принципы микроволновой связи, и Радационная лаборатория добилась фундаментальных успехов во всех этих областях. Половина радаров, развернутых военными США во время Второй мировой войны, была разработана в Рад-лаборатории, включая более 100 различных микроволновых систем стоимостью 1,5 миллиарда долларов . [10] Все эти комплекты значительно усовершенствованы по сравнению с домикроволновыми системами УКВ от Военно-морской исследовательской лаборатории и лабораториями армейского корпуса связи , а также британскими радарами, такими как -Ватта Роберта Уотсона Chain Home и ранние бортовые комплекты RDF Таффи Боуэна.
Хотя Радаборатория была инициирована как совместная англо-американская операция и многие из ее продуктов были приняты на вооружение британской армии, исследователи в Великобритании* продолжили разработку микроволновых радаров и, в частности, в сотрудничестве с Канадой, произвели множество типов новых радаров. системы. Для обмена информацией Рад-лаборатория открыла филиал в Англии, и ряд британских ученых и инженеров работали над заданиями в Рад-лаборатории. *В TRE, Исследовательском институте телекоммуникаций.
с резонансным Магнетрон резонатором продолжал развиваться в Рад-лаборатории. Группа под руководством И.И. Раби сначала расширила работу магнетрона с 10 см (так называемый S-диапазон) до 6 см (C-диапазон), затем до 3 см (X-диапазон) и, в конечном итоге, до 1-см. см (К-диапазон). Чтобы идти в ногу со временем, все остальные подсистемы радаров также постоянно развивались. Подразделение передатчиков под руководством Альберта Хилла в конечном итоге привлекло к этим усилиям штат из 800 человек.
Радикально другой тип антенны для систем X-диапазона был изобретен Луисом В. Альваресом и использован в трех новых системах: воздушном картографическом радаре под названием Eagle, системе наземного управления (GCA) с слепой посадкой и наземной микроволновой системе. Система раннего предупреждения (MEW). Последние два оказались весьма успешными и были перенесены в послевоенное применение. В конечном итоге Eagle был преобразован в очень эффективный картографический радар под названием H2X или Mickey и использовался ВВС США и ВМС США, а также британскими Королевскими ВВС. [11]
Самым амбициозным проектом Rad Lab, имеющим долгосрочное значение, был проект «Кадиллак». Проект , возглавляемый Джеромом Б. Виснером , включал в себя мощный радар, установленный в капсуле под самолетом TBM Avenger , и центр боевой информации на борту авианосца. Целью была бортовая система раннего предупреждения и управления , обеспечивающая ВМС США возможность обнаружения низколетящих самолетов противника на расстоянии более 100 миль (161 км). Проект был начат на низком уровне в середине 1942 года, но с последующим появлением угроз японских камикадзе на Тихоокеанском театре военных действий работа значительно ускорилась, и в конечном итоге в нее было вовлечено 20 процентов персонала Рад-лаборатории. Прототип поднялся в воздух в августе 1944 года, а в начале следующего года система вступила в эксплуатацию. Хотя этот проект уже слишком поздно, чтобы повлиять на окончательные военные действия, он заложил основу для значительных событий в последующие годы. [12]
Когда была создана Рад-лаборатория, была создана лаборатория для разработки средств электронного противодействия (ECM), технологий для блокировки радаров и средств связи противника. Под руководством Фредерика Э. Термана в качестве директора она вскоре переехала в кампус Гарвардского университета (всего в миле от Массачусетского технологического института) и стала Лабораторией радиоисследовательских исследований (RRL). Организационно отделенные от Радиационной лаборатории, но также находящиеся в составе OSRD, эти два предприятия имели много общего на протяжении всего своего существования.
Закрытие [ править ]
Когда Радиационная лаборатория закрылась, OSRD согласилась продолжить финансирование Отдела фундаментальных исследований, который официально стал частью Массачусетского технологического института 1 июля 1946 года как Исследовательская лаборатория электроники Массачусетского технологического института (RLE). Другими исследованиями военного времени занималась Лаборатория ядерной науки Массачусетского технологического института, основанная в то же время. Обе лаборатории до 1957 года в основном занимали здание 20.
Большинство важных результатов исследований Радиационной лаборатории были задокументированы в 28-томном сборнике под названием « Серия радиационной лаборатории Массачусетского технологического института » под редакцией Луи Н. Риденура и опубликованном МакГроу-Хиллом в период с 1947 по 1953 год. Это больше не издается, но серия была переиздана в виде набора из двух компакт-дисков в 1999 году ( ISBN 1-58053-078-8 ) издательства Artech House. Совсем недавно он стал доступен в Интернете. [13]
Послевоенное рассекречивание работ Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института сделало доступным через серию довольно большой объем знаний о современной электронике. В упоминании (идентификация давно забыта) эта серия приписывалась развитию электронной промышленности после Второй мировой войны.
Благодаря усилиям по криптологии и криптографии , сосредоточенным в Блетчли-Парке и Арлингтон-холле , а также Манхэттенскому проекту , разработка микроволнового радара в Радиационной лаборатории представляет собой одно из самых значительных, секретных и исключительно успешных технологических усилий, порожденных англо-американскими отношениями в мире. Вторая война. В 1990 году радиационная лаборатория была названа вехой IEEE . [14]
См. также [ править ]
- Технологическое сотрудничество союзников во время Второй мировой войны
- Исследовательский институт телекоммуникаций (TRE)
- Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL), Теннесси
- Исследовательская лаборатория электроники Массачусетского технологического института
- диаграмма Смита
- Промышленная лаборатория
Ссылки [ править ]
- ^ Fine 2019 , стр. 56–60.
- ^ Будери, Роберт (1996). Изобретение, изменившее мир . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Саймон и Шустер. стр. 28–51 . ISBN 0-684-81021-2 .
- ^ «Как миссия Тизард проложила путь исследованиям в Массачусетском технологическом институте» . Новости Массачусетского технологического института | Массачусетский технологический институт . 23 ноября 2015 года . Проверено 14 января 2023 г.
- ^ «Ранняя история LBNL доктора Гленна Т. Сиборга» . Архивировано из оригинала 22 сентября 2008 г. Проверено 24 сентября 2008 г.
- ^ «Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института - микроволновое наследие RLE», RLE Currents, т.2, вып. 4, весна 1991 г. , 18,4 МБ PDF. Архивировано 25 февраля 1999 г. в Wayback Machine.
- ^ Конант, Дженнет (2002). Парк Такседо . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Саймон и Шустер. стр. 213–249. ISBN 0-684-87287-0 .
- ^ Конант, Дженнет (2002). пп. 271–272.
- ^ «Миссия Тизарда» . histru.bournemouth.ac.uk . Проверено 14 января 2023 г.
- ^ Конант, Дженнет (2002). пп. 265–267.
- ^ Гелак. Генри Э.; Радар во Второй мировой войне , Ам. Инст. Физика, 1987, стр. 690-691, ISBN 0-88318-486-9
- ^ Будери, Роберт (1996). стр. 135–137, 186–189.
- ^ Браун, Луи (1999). Радиолокационная история Второй мировой войны . Бристоль, Великобритания: Институт физики. п. 197. ИСБН 0-7503-0659-9 .
- ^ «Серия радиационной лаборатории MIT» . Библиотека лаборатории Джефферсона: информационные ресурсы . Проверено 4 марта 2017 г.
- ^ «Вехи: Радиационная лаборатория MIT, 1940-1945» . Сеть глобальной истории IEEE . ИИЭЭ . Проверено 3 августа 2011 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Бакстер, Джеймс Финни, III; Ученые против времени , MIT Press, 1968 г.
- Боуэн, Е.Г.; Радарные дни , Инст. Издательства физики, 1987 г.
- Бриттен, Джеймс Э.; «Магнетрон и начало микроволновой эры», Physics Today , вып. 73, с. 68, 1985 г.
- Хорошо, Норман (2019). Слепая бомбардировка: как микроволновый радар принес союзникам день «Д» и победу во Второй мировой войне . Небраска: Потомакские книги/Издательство Университета Небраски. ISBN 978-1640-12279-6 .
- Герлак, Генри Э.; Радар во Второй мировой войне , Американский институт. физики, 1987 г.
- Пейдж, Роберт Морис; Происхождение радара , Anchor Books, 1962 г.
- Стюарт, Ирвин; Организация научных исследований для войны; Административная история ОСРД , Литтл, Браун, 1948 г.
- Уотсон, Рэймонд С. младший; Radar Origins Worldwide , Trafford Publishing, 2009 г.
- Уиллоуи, Малкольм Фрэнсис; История ЛОРАНА в береговой охране США во Второй мировой войне , Арно Про, 1980 г.
- Циммерман, Дэвид; Совершенно секретный обмен: миссия Тизарда и научная война , Университет Макгилла-Куина. Пресс, 1996 г.
- Серия книг об исторической радиационной лаборатории Массачусетского технологического института ( архив )
- Том 1 – Разработка радиолокационных систем ; Луи Риденур; 1947 год
- Том 2 – Радиолокационные средства навигации ; Джон Холл; 1947 год
- Том 3 — Радиолокационные маяки ; Артур Робертс; 1947 год
- Том 4 — ЛОРАН, Дальняя навигация ; Дж. А. Пирс, А. А. Маккензи, Р. Х. Вудворд; 1948 год
- Том 5 — Генераторы импульсов ; Г.Н. Гласо, Дж.В. Лебакц; 1948 год
- Том 6 — СВЧ-магнетроны ; Джордж Коллинз; 1948 год
- Том 7 - Клистроны и СВЧ-триоды ; Дональд Хэмилтон, Джулиан Книпп, Дж. Б. Хорнер Купер; 1948 год
- Том 8 - Принципы работы микроволновых цепей ; К.Г. Монтгомери, Р.Х. Дике, Э.М. Перселл; 1948 год
- Том 9 — Схемы микроволновой передачи ; Джордж Рэган; 1948 год
- Том 10 — Справочник по волноводам ; Н. Маркувитц; 1951 год
- Том 11 - Техника СВЧ-измерений ; Кэрол Монтгомери; 1947 год
- Том 12 - Теория и конструкция микроволновых антенн ; Сэмюэл Сильвер; 1949 год
- Том 13 - Распространение коротких радиоволн ; Дональд Керр; 1951 год
- Том 14 — Микроволновые дуплексеры ; Луи Смуллин, Кэрол Монтгомери; 1948 год
- Том 15 — Кварцевые выпрямители ; Генри Торри, Чарльз Уитмер; 1948 год
- Том 16 — Миксеры для микроволновой печи ; Роберт Паунд; 1948 год
- Том 17 — Справочник компонентов ; Джон Блэкберн; 1949 год
- Том 18 — Ламповые усилители ; Джордж Вэлли-младший, Генри Уоллман; 1948 год
- Том 19 — Формы сигналов ; Бриттон Ченс, Вернон Хьюз, Эдвард МакНикол-младший, Дэвид Сэйр, Фредерик Уильямс; 1949 год
- Том 20 – Электронные измерения времени ; Бриттон Ченс, Роберт Халсайзер, Эдвард МакНикол-младший, Фредерик Уильямс; 1949 год
- Том 21 — Электронные инструменты ; Иван Гринвуд-младший, Дж. Вэнс Холдэм-младший, Дункан Макрей-младший; 1948 год
- Том 22 — Дисплеи на электронно-лучевой трубке ; Теодор Соллер, Мерл Стар, Джордж Вэлли-младший; 1948 год
- Том 23 — СВЧ-приемники ; С.Н. Ван Вурхис; 1948 год
- Том 24 — Пороговые сигналы ; Джеймс Лоусон, Джордж Уленбек; 1950 год
- Том 25 - Теория сервомеханизмов ; Хьюберт Джеймс, Натаниэль Николс, Ральф Филлипс; 1947 год
- Том 26 — Радарные сканеры и обтекатели ; В.М. Кэди, М.Б. Карелиц, Луи Тернер; 1948 год
- Том 27 - Вычислительные механизмы и связи ; Антонин Свобода; 1948 год
- Том 28 — Указатель ; Кейт Хенни; 1953 год
Внешние ссылки [ править ]
- Архивы Массачусетского технологического института: празднование истории здания 20
- Научно-исследовательская лаборатория истории электроники
- Сеть глобальной истории IEEE - Коллекция устной истории лаборатории MIT Rad
- Список из 28 томов серии радиационной лаборатории Массачусетского технологического института