沃森·瓦特 :沃森·瓦特

更新时间:2024-09-20 18:07

罗伯特·沃特森·瓦特(Robert Watson-Watt)(13 April 1892 – 5 December 1973),受封为罗伯特爵士(Sir Robert)。苏格兰物理学家,因在英国发展雷达获得声誉。1935年,英国物理学家沃森瓦特爵士(Sir Robert Watson-Watt)成功研制一台实用雷达系统。这个系统结果协助英国在二次大战中,抵御纳粹德国的攻击。

人物经历

罗伯特·亚历山大·沃特森·瓦特爵士(Sir Robert Alexander Watson Watt KCB FRS FRAeS)是苏格兰无线电定向和雷达技术的先驱者。曾就读于圣安德鲁斯大学,后在丹地大学学院任教。曾从事探索雷暴雨气象工作,1935年在主管国家物理实验室无线电方面的工作期间,他开始从事飞机雷达工作,年末已经能对相距112公里的飞机定位,办法是向飞机发射无线电波束,再接收由飞机反射的无线电波,并通过所耗费的时间计算距离。这一成果使他设计出世界上第一个实用雷达系统,成为1940年英国抗击德国的空袭中的决定性因素。他的其它贡献有︰用于研究大气现象的阴极射线探向器;对电磁辐射的研究;用于飞行安全的一些发明。

沃特在气象局开始了他的无线电物理学职业生涯,他开始寻找一种准确的方法来利用闪电发出的无线电追踪雷暴。这导致了20世纪20年代开发了一种后来被称为高频定向发现(HFDF或“huff-duff”)的系统。Huff-duff允许操作员在几秒钟内确定敌方无线电发射机的位置,并成为帮助击败第二次世界大战期间德国潜艇威胁的系统网络的重要组成部分。

在他的发明取得成功后,沃森·瓦特于1941年被派往美国,就偷袭珍珠港后的空中防御进行咨询。他返回后继续领导战争部和供应部的雷达开发工作。他于1941年当选为皇家学会会士,1942年被封为架子鼓,并于1946年获得美国功勋奖章。

沃森·瓦特于1892年4月13日出生在苏格兰安格斯的布雷欣。他声称自己是著名工程师和实用蒸汽机发明家詹姆斯·瓦特的后裔,但没有找到任何家族关系的证据。在就读达姆克尔小学和布雷欣高中后,他被邓迪大学(后来成为邓迪皇后学院,1967年成为邓迪大学)录取。沃森·瓦特在学生时代表现出色,赢得了化学方面的Carnelley奖和1910年普通自然哲学的班级奖牌。

1912年,他获得了工程学学士,并获得了邓迪大学物理学教授威廉·佩迪的助理职位。佩迪鼓励沃森·瓦特研究当时被称为“无线电报”的无线电,带领他进行了无线电频率振荡器和波传播物理的研究。

在1916年,沃森·瓦特想要在战争部找到一份工作,但在通信方面没有明显的工作。于是他加入了气象局,该局对他关于利用无线电探测雷暴的想法很感兴趣。闪电在电离空气时会发出无线电信号,他的目标是检测这个信号,以警告飞行员即将来临的雷暴。他早期的实验成功地检测到了这个信号,并很快证明能够在2500公里的范围内进行。位置是通过旋转一个环形天线来最大化(或最小化)信号来确定的。最初,他在汉普郡奥尔德肖特的空军部气象局工作。1924年,当战争部通知他们希望收回奥尔德肖特的场地时,他搬到了伯克郡斯劳的迪顿公园。国家物理实验室(NPL)已经在这个地方使用,并且有两个主要设备对他的工作起到了关键作用。

第一个是Adcock天线,这是一个由四根桅杆组成的装置,可以通过相位差检测信号的方向。使用成对放置在直角位置的这些天线,可以在两个轴上同时测量闪电的方向。显示这些瞬时信号是一个问题。第二个设备解决了这个问题,这就是最近从贝尔实验室获得的WE-224示波器。通过将两个天线的信号输入示波器的X和Y通道,单次闪电引起显示器上出现一条线,指示了闪电的方向。示波器的相对“缓慢”荧光只允许在闪电发生很久之后才能读取信号。沃特的新系统于1926年开始使用,并成为沃森·瓦特和罗伯特·赫德撰写的一篇广泛论文的主题。1927年,气象局和NPL的无线电团队合并成立了无线电研究站,沃特担任主任。在整个研究过程中,团队对“静电”无线电信号的原因产生了兴趣,并发现很多可以通过大气层上方反射的远距离信号来解释。这是对海维赛德层的第一次直接指示,此前曾有人提出过这个概念,但当时工程师们大多对其不屑一顾。为了确定该层的高度,沃特、阿普尔顿和其他人开发了“squegger”来制作“时间基准”显示,这将导致示波器的点以非常高的速度平稳地移动。通过计时squegger,使得点在预期的信号从海维赛德层反射到达显示器的同时到达显示器的另一端,可以确定该层的高度。这个时间基准电路对雷达的发展至关重要。在1933年的进一步重组后,沃特成为了泰丁顿国家物理实验室无线电部的主任。

主要贡献

罗伯特·沃森-瓦特(Robert Watson-Watt,1892-1973)英国科学家,担任英国国家物理实验室无线电研究室主任,20世纪30年代初曾领导利用无线电波探测电离层的研究。后又开始研制雷达。为英国在不列颠战役获胜立下大功。

ROBERT A. WATSON-WATT和A.F. WILKINS先生 1932年,Watson-Watt突然有了无线电测向的想法。后来他和A.F. Wilkins合写了一篇详细叙述无线电检测并且修正、配合雷达。为了得到拨款,两个人在英国进行了第一次演示。利用在Daventry的英国广播公司短波广播站的传送,他们测量到了从Heyford基地的上下飞行在不同区域的战略轰炸机反射过来的能量。探测达到了8英里。

第二次世界大战期间,沃森-瓦特设计出了世界上第一个实用的雷达警戒系统,有效地抗击了纳粹德国的空袭。1935年4月,Robert Watson-Watt取得英国空防雷达系统的专利。有许多的科学家和工程师都对在第二次世界大战期间,关系盟军的胜利扮演着极重要角色的雷达系统之发展有所贡献。雷达(Radar是收音机 Detec-tion And Ranging的首字母缩略字)通过发送无线电,再测量其反射回来的讯号以侦测远方的物体,如飞机或船只。Robert Watson-Watt爵士最先发展出实用的雷达系统,在第二次世界大战期间用来帮助防御英国,是最伟大的雷达先驱之一。雷达系统所需之基本原理于19世纪80年代即已确立,当时的德国物理学家Heinrich Hertz首度制造出无线电波,将其在他的实验室内传送。

吝惜30万元美金 葬送日本联合舰队

第二次世界大战中,美日海军在太平洋上的较量书写了世界海战史上最惨烈的篇章。然而人们可能不知道,小小的雷达对这场战争的胜负产生了重要影响。日本海军由于吝惜金钱,错过了先于美国拥有雷达的机会,为最终失败埋下了伏笔。

在美国加利福尼亚州的柏卡慈费尔德机场附近,住着一位名叫斯比奇的博士,他是个电学权威,以发明测深仪而闻名国内外。第二次世界大战爆发以后,斯比奇发明了一种通过发送电波捕捉飞机位置和航线的装置,也就是雷达。为了推销自己的发明,他先后与美国陆海军以及民间航空公司进行洽谈,并开价30万美元,但军方和航空公司根本不感兴趣。无奈之下,斯比奇把目光转向了国外。他找到了自己的日本邻居中谷医生,希望中谷能帮忙将装置销往日本。斯比奇对中谷说:“只要有这个装置,飞机在空中的运行状态便可一目了然。假如飞机坠落,也可以确切地知道它坠毁的位置。这对航空公司来说是必不可少的。请你与日本航空联系一下。”

不久,中谷就和日本海军技术研究所的技师田道一雄取得了联系,并把雷达的参考书、部分图纸和照片送给田道。田道翻阅了雷达的资料,意识到这一发明将给日本海军带来巨大的变化。于是,他把资料送到舰政本部,希望他们能够买下这项发明。然而,舰政本部的研究人员却说:“只有从两点发射电波才能确定飞机的位置,这种从一点发射电波的办法是行不通的。因而,轻率地付出30万美元巨资购买它,我们海军是绝不能容许这样做的。”

田道不肯罢休,又向航空本部进谏。航空本部也说:“这种装置是否能制造出来,我们也有疑问。不过从资料看来,它对浅水处的潜艇是有效的。如果能花10万美元买下,是再好不过的了。”随后,这件事情被航空本部搁置下来。一年以后,在田道的再三劝说下,航空本部终于同意花30万美元买下雷达。可是,这部雷达装置已被美国军方买走,结果日本人与这种新式装备擦肩而过。原来,美国谍报机关从英国军方获悉,作为英军的秘密武器,雷达在欧洲战场上发挥了巨大作用,美国决定尽快拥有这种武器。美国军方买下斯比奇的雷达后,很快就将其改造并安装在军舰上。

中途岛战役后,美国军队展开了海上大反攻。随着雷达全面装备舰队,美军取得了越来越多的战果。1942年10月11日夜,号称“东京快车”的日本夜袭舰队,对瓜达尔卡纳尔岛海域的美军发动偷袭,令善于“夜战”的日本海军没想到的是,他们还未发现美舰,就遭到了美舰猛烈的炮火攻击,巡洋舰“古鹰”号沉没,司令官后藤战死,驱逐舰“吹雪”号也被击沉,只有巡洋舰“青叶”号经过奋战勉强脱险,“东京快车”首尝败绩。此后,日本军舰经常在意想不到的情况下遭到打击,特别是日军的潜艇,接二连三地在夜间被击沉。后来,日军终于搞明白,原来是美国军队的雷达发现了自己的舰队。1944年夏天,日本的军舰上也终于安装了雷达,可为时已晚,日本海军的丧钟已经敲响,面对美军的雷达优势,日本人不禁哀叹:“我们因为吝啬30万美元而葬送了帝国海军”。(来源:《环球时报》)

参考资料

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