Laboratorul de radiații MIT - MIT Radiation Laboratory

Laboratorul de radiatii , de obicei numit Rad Lab , a fost un cuptor cu microunde și radar laborator de cercetare situat la Massachusetts Institute of Technology (MIT) din Cambridge, Massachusetts (SUA). A fost creat pentru prima dată în octombrie 1940 și a funcționat până la 31 decembrie 1945, când funcțiile sale au fost dispersate către industrie, alte departamente din cadrul MIT și, în 1951, nou-creatul Laborator Lincoln MIT .

Utilizarea microundelor pentru diferite utilizări radio și radar era foarte dorită înainte de război, dar dispozitivele cu microunde existente, cum ar fi klystronul, erau mult prea slabe pentru a fi utile. Alfred Lee Loomis , un milionar și fizician care a condus propriul laborator privat, a organizat Comitetul pentru microunde pentru a lua în considerare aceste dispozitive și pentru a căuta îmbunătățiri. La începutul anului 1940, Winston Churchill a organizat ceea ce a devenit Misiunea Tizard pentru a introduce cercetătorilor americani câteva tehnologii noi pe care Marea Britanie le dezvoltase. Printre acestea se număra magnetronul cavității , un salt înainte în crearea de microunde care le-a făcut practice pentru prima dată.

Loomis a aranjat finanțarea în cadrul Comitetului Național de Cercetare pentru Apărare (NDRC) și a reorganizat Comitetul pentru microunde la MIT pentru a studia magnetronul și tehnologia radar în general. Lee A. DuBridge a fost directorul Rad Lab. Laboratorul s-a extins rapid și, în câteva luni, a fost mai mare decât eforturile Marii Britanii, care se derulaseră de câțiva ani până în acest moment. În 1943, laboratorul a început să livreze un flux de dispozitive mereu îmbunătățite, care ar putea fi produse în număr mare de baza industrială a SUA. La vârf, Rad Lab a angajat 4.000 la MIT și alte câteva laboratoare din întreaga lume și a proiectat jumătate din toate sistemele radar utilizate în timpul războiului.

Până la sfârșitul războiului, SUA dețineau o poziție de conducere în mai multe domenii legate de microunde. Printre produsele lor notabile s-au numărat SCR-584 , cel mai bun radar de instalare a armelor din război și SCR-720 , un radar de interceptare aeriană care a devenit sistemul standard de război târziu atât pentru luptătorii de noapte din SUA, cât și pentru cei din Marea Britanie . De asemenea , ei au dezvoltat H2X , o versiune a britanic H2S bombardament radar care funcționează la lungimi de undă mai scurte în banda X . Rad Lab a dezvoltat, de asemenea, Loran-A , primul sistem de navigație radio la nivel mondial, care inițial a fost cunoscut sub numele de "LRN" pentru Loomis Radio Navigation.

Formare

La mijlocul și sfârșitul anilor 1930, sistemele radio pentru detectarea și localizarea țintelor îndepărtate au fost dezvoltate sub mare secret în Statele Unite și Marea Britanie , precum și în alte câteva națiuni, în special Germania , URSS și Japonia . Acestea au funcționat de obicei la lungimi de undă cu frecvență foarte înaltă (VHF) în spectrul electromagnetic și au purtat mai multe nume de acoperire, cum ar fi Ranging and Direction Finding (RDF) în Marea Britanie. În 1941, Marina SUA a inventat acronimul „RADAR” (RAdio Detection And Ranging) pentru astfel de sisteme; acest lucru a dus în curând la denumirea de „ radar ” și s-a răspândit în alte țări.

Avantajele potențiale ale operării unor astfel de sisteme în regiunea Ultra High Frequency (UHF sau microunde ) au fost bine cunoscute și urmărite în mod viguros. Unul dintre aceste avantaje erau antenele mai mici , o necesitate critică pentru sistemele de detectare a aeronavelor. Principala barieră tehnică în calea dezvoltării sistemelor UHF a fost lipsa unei surse utilizabile pentru generarea de microunde de mare putere . În februarie 1940, cercetătorii John Randall și Harry Boot de la Universitatea Birmingham din Marea Britanie au construit un magnetron cu cavitate rezonantă pentru a satisface această nevoie; a fost repede plasat în cel mai înalt nivel al secretului.

La scurt timp după această descoperire, premierul britanic Winston Churchill și președintele Roosevelt au convenit că cele două națiuni își vor pune în secret secretele tehnice și vor dezvolta împreună multe tehnologii de război necesare urgent. La inițierea acestui schimb la sfârșitul verii anului 1940, Misiunea Tizard a adus în America unul dintre primii magnetroni noi. La 6 octombrie, Edward George Bowen , un dezvoltator cheie al RDF la Telecommunic Research Research Establishment (TRE) și membru al misiunii, a demonstrat magnetronul, producând aproximativ 15.000 de wați (15 kW ) de putere la 3 GHz, adică o lungime de undă de 10 cm.

O întâlnire din martie 1940 la Universitatea din California la Berkeley, referitoare la ciclotronul planificat de 184 inci (4,7 m) ( văzut pe tablă ), de la stânga la dreapta: Ernest O. Lawrence , Arthur H. Compton , Vannevar Bush , James B. Conant , Karl T. Compton și Alfred Lee Loomis

Cercetătorii și oficialii americani au fost uimiți de magnetron, iar NDRC a început imediat planuri pentru fabricarea și încorporarea dispozitivelor. Alfred Lee Loomis , care a condus Comitetul pentru microunde NDRC, a condus la înființarea Laboratorului de radiații la MIT ca un efort anglo - american comun pentru cercetarea microundelor și dezvoltarea sistemului folosind noul magnetron.

Numele „Laborator de radiații”, selectat de Loomis atunci când a ales clădirea pentru acesta în campusul MIT, a fost intenționat înșelător, deși oblic corect, deoarece radarul folosește radiația într-o porțiune a spectrului electromagnetic . S-a ales să se implice că misiunea laboratorului a fost similară cu cea a Laboratorului de radiații al lui Ernest O. Lawrence de la UC Berkeley ; adică că a angajat oameni de știință pentru a lucra la cercetarea fizicii nucleare . La acea vreme, fizica nucleară era considerată relativ teoretică și inaplicabilă pentru echipamentul militar, deoarece acest lucru se întâmpla înainte ca dezvoltarea bombei atomice să înceapă.

Ernest Lawrence a participat activ la formarea Laboratorului Rad și a recrutat personal mulți membri cheie din personalul inițial. Majoritatea cadrelor superioare erau doctoranzi. fizicieni care veneau din funcții universitare. De obicei, nu aveau altceva decât o cunoaștere academică a microundelor și aproape nici un background care să implice dezvoltarea hardware-ului electronic. Cu toate acestea, capacitatea lor de a aborda probleme complexe de aproape orice tip a fost remarcabilă. Mai târziu în viață, nouă membri ai personalului au primit premii Nobel pentru alte realizări.

În iunie 1941, NDRC a devenit parte a noului Birou de Cercetare Științifică și Dezvoltare (OSRD), administrat tot de Vannevar Bush , care a raportat direct președintelui Roosevelt. OSRD a avut acces aproape nelimitat la finanțare și resurse, Laboratorul Rad primind o mare parte pentru cercetare și dezvoltare radar.

Începând din 1942, Proiectul Manhattan a absorbit un număr de fizicieni Rad Lab în instalația din Los Alamos și Lawrence la Berkeley. Acest lucru a fost simplificat de faptul că Lawrence și Loomis au fost implicați în toate aceste proiecte.

Operațiuni

Laboratorul de radiații s-a deschis oficial în noiembrie 1940, folosind 370 m 2 de spațiu în clădirea 4 a MIT și sub finanțarea inițială de 500.000 USD de la NDRC. Pe lângă directorul, Lee DuBridge, II Rabi a fost director adjunct pentru probleme științifice, iar F. Wheeler Loomis (fără legătură cu Alfred Loomis) a fost director adjunct pentru administrație. EG („Taffy”) Bowen a fost desemnat ca reprezentant al Marii Britanii.

Chiar înainte de deschidere, fondatorii au identificat primele trei proiecte pentru Rad Lab. În ordinea priorității, acestea erau (1) un sistem de detectare de 10 cm (numit Airborne Intercept sau AI) pentru avioane de vânătoare , (2) un sistem de 10 cm de țintire a pistolului (numit Gun Laying sau GL) pentru antiaeriene baterii, și (3) o rază lungă de radio de bord sistem de navigație .

Pentru a iniția primele două dintre aceste proiecte, magnetronul din Marea Britanie a fost folosit pentru a construi un set de 10 " panouri "; acest lucru a fost testat cu succes de pe acoperișul clădirii 4 la începutul lunii ianuarie 1941. Toți membrii personalului inițial au fost implicați în acest demers.

În cadrul proiectului 1 condus de Edwin M. McMillan , a urmat un set „proiectat” cu o antenă care utilizează un reflector parabolic de 30 inci (76 cm) . Acesta, primul radar cu microunde construit în America, a fost testat cu succes într-un avion pe 27 martie 1941. A fost apoi dus în Marea Britanie de Taffy Bowen și testat în comparație cu un set de 10 cm dezvoltat acolo.

Pentru sistemul final, personalul Rad Lab a combinat caracteristici proprii și britanice. În cele din urmă a devenit SCR-720, utilizat pe scară largă atât de Corpul Aerian al Armatei SUA , cât și de Forța Aeriană Regală Britanică .

Pentru proiectul 2, a fost selectat un reflector parabolic de 4 picioare și mai târziu de 6 picioare (1,2, apoi 1,8 m) pe o montură pivotantă. De asemenea, acest set ar folosi un computer electromecanic (numit Predictor-correlator) pentru a menține antena îndreptată către o țintă dobândită. Ivan A. Obținerea funcției de lider de proiect. Fiind mult mai complicat decât Airborne Intercept și cerut să fie foarte robust pentru utilizarea pe teren, un GL proiectat nu a fost finalizat decât în ​​decembrie 1941. Acest lucru a fost în cele din urmă lansat ca omniprezent SCR-584 , câștigând mai întâi atenția prin direcționarea focului antiaerian care a doborât aproximativ 85% din bombele zburătoare germane V-1 („bombe buzz”) care atacau Londra.

Proiectul 3, un sistem de navigație pe distanțe lungi, a fost de un interes deosebit pentru Marea Britanie. Aveau un sistem de navigație hiperbolic existent , numit GEE , dar era inadecvat, atât în ​​raza de acțiune, cât și în acuratețe, pentru a sprijini avioanele în timpul bombardamentelor pe ținte îndepărtate din Europa. Când a fost informat de Misiunea Tizard despre GEE, Alfred Loomis a conceput personal un nou tip de sistem care ar depăși deficiențele GEE, iar dezvoltarea LORAN-ului său (un acronim pentru Long Range Navigation) a fost adoptată ca proiect inițial. Divizia LORAN a fost înființată pentru proiect și condusă de Donald G. Fink . Funcționând în porțiunea de joasă frecvență ( LF ) a spectrului radio, LORAN a fost singurul proiect non-microunde al Rad Lab. Încorporând elemente majore ale GEE, LORAN a avut un mare succes și benefic pentru efortul de război. Până la sfârșitul ostilităților, aproximativ 30% din suprafața Pământului era acoperită de stațiile LORAN și folosită de 75.000 de aeronave și nave de suprafață.

În urma atacului japonez asupra Pearl Harbor și a intrării SUA în cel de-al doilea război mondial, munca la Rad Lab s-a extins foarte mult. La apogeul activităților sale, Laboratorul Rad a angajat aproape 4.000 de persoane care lucrează în mai multe țări. Laboratorul Rad a construit și a ocupat inițial faimoasa clădire 20 a MIT . Costând puțin peste 1 milion de dolari, aceasta a fost una dintre cele mai longevive structuri temporare ale celui de-al doilea război mondial.

Activitățile au cuprins în cele din urmă electronica fizică, proprietățile electromagnetice ale materiei, fizica microundelor și principiile comunicării cu microunde, iar Laboratorul Rad a făcut progrese fundamentale în toate aceste domenii. Jumătate din radarele desfășurate de armata SUA în timpul celui de-al doilea război mondial au fost proiectate la Rad Lab, incluzând peste 100 de sisteme diferite de microunde, care costă 1,5 miliarde de dolari . Toate aceste seturi s-au îmbunătățit considerabil pe sistemele VHF pre-cuptor cu microunde de la Laboratorul de Cercetări Navale și Laboratoarele Signal Corps ale Armatei , precum și radarele britanice, cum ar fi Robert Watson-Watt 's Chain Home și seturile RDF aeriene timpurii ale lui Taffy Bowen.

Deși Rad Lab a fost inițiat ca o operațiune anglo-americană comună și multe dintre produsele sale au fost adoptate de armata britanică, cercetătorii din Marea Britanie * au continuat cu dezvoltarea radarului cu microunde și, în special cu cooperarea din Canada, au produs multe tipuri de sisteme. Pentru schimbul de informații, Laboratorul Rad a stabilit o operațiune de sucursală în Anglia, iar un număr de oameni de știință și ingineri britanici au lucrat la sarcini la Laboratorul Rad. * La TRE, unitatea de cercetare în domeniul telecomunicațiilor

Magnetronul cu cavitate rezonantă a continuat să evolueze la Laboratorul Rad. O echipă condusă de II Rabi a extins mai întâi funcționarea magnetronului de la 10 cm (numită banda S), la 6 cm (banda C), apoi la 3 cm (banda X) și, în cele din urmă, la 1- cm (banda K). Pentru a ține pasul, toate celelalte subsisteme radar evoluează continuu. Divizia Transmițătorilor, sub conducerea lui Albert G. Hill , a implicat în cele din urmă un personal de 800 de persoane în aceste eforturi.

Un tip de antenă radical diferit pentru sistemele cu bandă X a fost inventat de Luis W. Alvarez și utilizat în trei noi sisteme: un radar de cartografiere în aer numit Eagle, un sistem de abordare a controlului la sol (GCA) și un microunde la sol Sistem de avertizare timpurie (MEW). Ultimii doi au avut un mare succes și au fost transferați în aplicații postbelice. Eagle a fost în cele din urmă transformat într-un radar de cartografiere foarte eficient numit H2X sau Mickey și utilizat de către US Air Corps și Navy, precum și de către RAF britanic.

Cel mai ambițios efort Rad Lab cu semnificație pe termen lung a fost Project Cadillac. Condus de Jerome B. Wiesner , proiectul a implicat un radar de mare putere transportat într-o capsulă sub un avion TBM Avenger și un centru de informații de luptă la bordul unui portavion. Obiectivul era un sistem de control și avertizare timpurie în aer , oferind marinei SUA o capacitate de supraveghere pentru a detecta aeronavele inamice care zboară la o distanță mai mare de 161 km. Proiectul a fost inițiat la un nivel scăzut la mijlocul anului 1942, dar odată cu apariția mai târziu a amenințărilor japoneze Kamikaze în Teatrul de Operațiuni din Pacific , lucrările au fost accelerate, implicând în cele din urmă 20 la sută din personalul Rad Lab. Un prototip a fost zburat în august 1944, iar sistemul a devenit operațional la începutul anului următor. Deși este prea târziu pentru a afecta efortul final de război, proiectul a pus bazele unor dezvoltări semnificative în anii următori.

Când a început Laboratorul Rad, a fost creat un laborator pentru a dezvolta contramăsuri electronice (ECM), tehnologii de blocare a radarelor și comunicațiilor inamice. Cu Frederick E. Terman ca director, aceasta s-a mutat în curând în campusul Universității Harvard (la doar o milă de MIT) și a devenit Laboratorul de Cercetare Radio (RRL). Separat organizațional de Laboratorul Rad, dar și în cadrul OSRD, cele două operațiuni au avut multe în comun de-a lungul existenței lor.

Închidere

La închiderea Laboratorului de radiații, OSRD a fost de acord să continue finanțarea pentru Divizia de cercetare de bază, care a devenit oficial parte a MIT la 1 iulie 1946, ca Laborator de cercetare de electronică la MIT (RLE). Alte cercetări din timpul războiului au fost întreprinse de Laboratorul MIT pentru Științe Nucleare, care a fost înființat în același timp. Ambele laboratoare au ocupat în principal clădirea 20 până în 1957.

Majoritatea rezultatelor importante ale cercetării Rad Lab au fost documentate într-o compilație cu 28 de volume intitulată MIT Radiation Laboratory Series , editată de Louis N. Ridenour și publicată de McGraw-Hill între 1947 și 1953. Aceasta nu mai este tipărită, ci seria a fost relansată ca un CD-ROM cu două seturi în 1999 ( ISBN  1-58053-078-8 ) de către editorul Artech House . Mai recent, a devenit disponibil online.

Declasificarea postbelică a lucrărilor de la MIT Rad Lab a pus la dispoziție, prin intermediul Seriei, un corp destul de mare de cunoștințe despre electronica avansată. O referință (identitate uitată demult) a atribuit Seriei dezvoltarea industriei electronice postbelice.

Cu eforturile criptologice și criptografice centrate la Bletchley Park și Arlington Hall și la Proiectul Manhattan , dezvoltarea radarului cu microunde la Laboratorul de radiații reprezintă unul dintre cele mai semnificative, secrete și eforturi tehnologice de succes remarcate de relațiile anglo-americane din lume Al doilea război. Laboratorul de radiații a fost numit IEEE Milestone în 1990.

Vezi si

Referințe

Note

General

  • Baxter, James Phinney, III; Oamenii de știință împotriva timpului , MIT Press, 1968
  • Bowen, EG; Zile radar , inst. al Physics Publishing, 1987
  • Brittain, James E .; „Magnetronul și începutul erei cu microunde”, Physics Today , vol. 73, p. 68, 1985
  • Guerlac, Henry E .; Radar în al doilea război mondial , inst. Americană. de fizică, 1987
  • Page, Robert Moris; Originea radarului , Anchor Books, 1962
  • Stewart, Irvin; Organizarea cercetării științifice pentru război; Istoria administrativă a OSRD , Little, Brown, 1948
  • Watson, Raymond C. Jr .; Radar Origins Worldwide , Editura Trafford, 2009
  • Willoughy, Malcom Francis; Povestea lui LORAN în Garda de Coastă a SUA în al doilea război mondial , Arno Pro, 1980
  • Zimmerman, David; Top Secret Exchange: misiunea Tizard și războiul științific , McGill-Queen's Univ. Presă, 1996

linkuri externe

Coordonatele : 42.3619 ° N 71.0905 ° V 42 ° 21′43 ″ N 71 ° 05′26 ″ V /  / 42,3619; -71.0905