Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института - MIT Radiation Laboratory

В Радиационная лаборатория, обычно называемый Rad Lab, был микроволновая печь и радар исследовательская лаборатория, расположенная в Массачусетский Институт Технологий (MIT) в Кембридж, Массачусетс (НАС). Впервые он был создан в октябре 1940 г. и работал до 31 декабря 1945 г., когда его функции были переданы промышленности, другим отделам Массачусетского технологического института, а в 1951 г. Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института.

Использование микроволн для различных радио- и радиолокационных целей было очень желательно до войны, но существующие микроволновые устройства, такие как клистрон были слишком маломощны, чтобы быть полезными. Альфред Ли Лумис, миллионер и физик, возглавлявший свою собственную лабораторию, организовал Комитет по СВЧ для рассмотрения этих устройств и поиска улучшений. В начале 1940 г. Уинстон Черчилль организовал то, что стало Миссия Тизарда познакомить американских исследователей с несколькими новыми технологиями, которые разрабатывала Великобритания. Среди них был резонаторный магнетрон, шаг вперед в создании микроволновых печей, впервые сделавший их практичными.

Лумис организовал финансирование в рамках Национальный комитет оборонных исследований (NDRC) и реорганизовал Комитет по СВЧ в Массачусетском технологическом институте для изучения магнетронных и радарных технологий в целом. Ли А. ДюБридж работал директором Rad Lab. Лаборатория быстро расширялась и в течение нескольких месяцев превысила усилия Великобритании, которые к этому моменту прилагались несколько лет. К 1943 году лаборатория начала поставлять поток постоянно улучшающихся устройств, которые могли быть произведены в огромных количествах на промышленной базе США. На пике своего развития Rad Lab наняла 4000 человек в Массачусетском технологическом институте и нескольких других лабораториях по всему миру и разработала половину всех радарных систем, используемых во время войны.

К концу войны США занимали лидирующие позиции в ряде областей, связанных с микроволновой печью. Среди их заметных продуктов были SCR-584, самый лучший радар наводки войны, и SCR-720, радиолокационная станция перехвата это стало стандартной системой в конце войны как для США, так и для Великобритании. ночные истребители. Они также разработали H2X, версия британского H2S бомбардировочный радар, работавший на более коротких волнах в Группа X. Rad Lab также разработала Лоран-А, первая всемирная радионавигационная система, которая первоначально была известна как «LRN» от Loomis Radio Navigation.[1]

Формирование

В середине и конце 30-х годов ХХ века в атмосфере секретности разрабатывались радиосистемы для обнаружения и определения местоположения удаленных целей. Соединенные Штаты и Великобритания, а также в некоторых других странах, особенно Германия, то СССР, и Япония. Обычно они работали в Очень высокая частота (VHF) длины волн в электромагнитном спектре и носили несколько укрывных названий, таких как определение дальности и пеленгации (RDF) в Великобритании. В 1941 году ВМС США придумали для таких систем аббревиатуру «RADAR» (радиообнаружение и дальность); это вскоре привело к названию 'радар 'и распространился на другие страны.

Потенциальные преимущества использования таких систем в Сверхвысокая частота (УВЧ или микроволновая печь ) были хорошо известны и активно преследовались. Одно из этих преимуществ было меньше антенны, критическая потребность в системах обнаружения на самолетах. Основным техническим препятствием для разработки систем УВЧ было отсутствие пригодного для использования источника для генерации большой мощности. микроволны. В феврале 1940 г. исследователи Джон Рэндалл и Гарри Бут в Бирмингемский университет в Великобритании построили резонансный резонаторный магнетрон чтобы восполнить эту потребность; его быстро поместили в режим высшей 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 крайне необходимые технологии ведения войны. В начале этого обмена в конце лета 1940 г. Миссия Тизарда привез в Америку один из первых новых магнетронов. 6 октября Эдвард Джордж Боуэн, ключевой разработчик RDF на Учреждение телекоммуникационных исследований (TRE) и участник миссии продемонстрировали магнетрон мощностью около 15000 ватт (15 кВт ) мощности на частоте 3 ГГц, то есть на длине волны 10 см.

Встреча в марте 1940 года в Калифорнийском университете в Беркли по поводу запланированного 184-дюймового (4,7 м) циклотрон (видно на доске),[2] слева направо: Эрнест О. Лоуренс, Артур Х. Комптон, Ванневар Буш, Джеймс Б. Конант, Карл Т. Комптон, и Альфред Ли Лумис

Американские исследователи и официальные лица были поражены магнетроном, и NDRC немедленно приступил к планам по производству и внедрению устройств. Альфред Ли Лумис, который возглавлял комитет NDRC по микроволновому излучению, возглавил создание Радиационной лаборатории в Массачусетском технологическом институте как объединенного Англо -Американец усилия по микроволновым исследованиям и разработке систем с использованием нового магнетрона.

Название «Радиационная лаборатория», выбранное Лумисом, когда он выбрал для нее здание в кампусе Массачусетского технологического института, было намеренно обманчивым.[3] хотя и косвенно верно в том смысле, что радар использует излучение в части электромагнитный спектр. Это было выбрано, чтобы подразумевать, что миссия лаборатории аналогична миссии лаборатории. Эрнест О. Лоуренс с Радиационная лаборатория в Калифорнийский университет в Беркли; то есть, что он нанял ученых для работы над ядерная физика исследование. В то время ядерная физика считалась относительно теоретической и неприменимой к военной технике, как это было раньше. Атомная бомба разработка началась.

Эрнест Лоуренс был активным участником создания Rad Lab и лично нанял многих ключевых членов первоначального штата. Большинство старших сотрудников были докторами наук. физики, пришедшие с университетских позиций. Обычно у них не было ничего, кроме академических знаний о микроволновых печах, и почти не было опыта в разработке электронного оборудования. Однако их способность решать сложные проблемы практически любого типа была выдающейся. Позже девять сотрудников получили награду. Нобелевская премия для других достижений.

В июне 1941 года NDRC стала частью нового Управление научных исследований и разработок (OSRD), также администрируется Ванневар Буш, который подчинялся непосредственно президенту Рузвельту. OSRD получил почти неограниченный доступ к финансированию и ресурсам, а Rad Lab получила большую долю на исследования и разработки радаров.

Начиная с 1942 г. Манхэттенский проект поглотил ряд физиков Rad Lab в Лос-Аламос и объект Лоуренса в Беркли. Это стало проще благодаря тому, что Лоуренс и Лумис были вовлечены во все эти проекты.[4]

Операции

Радиационная лаборатория официально открылась в ноябре 1940 года на площади 4000 квадратных футов (370 кв.2) площади в здании 4 Массачусетского технологического института и менее 500 000 долларов США при первоначальном финансировании от NDRC. Помимо режиссера Ли ДюБриджа, И. И. Раби был заместителем директора по научным вопросам, а Ф. Уиллер Лумис (не имеющий отношения к Альфреду Лумису) был заместителем директора по административным вопросам. Э. Г. ("Ириска") Боуэн был назначен представителем Великобритании.

Еще до открытия основатели определили первые три проекта Rad Lab. В порядке приоритета это были (1) 10-сантиметровая система обнаружения (называемая Airborne Intercept или AI) для самолет истребитель, (2) 10-сантиметровая система прицеливания (называемая Gun Laying или GL) для зенитный батареи, и (3) дальний бортовой радио система навигации.

Для инициирования первых двух из этих проектов на магнетроне из Великобритании был построен 10-сантиметровый двигатель.макет "набор; это было успешно испытано с крыши здания 4 в начале января 1941 года. Все члены первоначального персонала были вовлечены в это усилие.

В рамках проекта 1 под руководством Эдвин М. Макмиллан, "инженерный" комплект с антенной, использующей 30-дюймовый (76 см) параболический отражатель последовал. Этот первый микроволновый радар, построенный в Америке, был успешно испытан на самолете 27 марта 1941 года. Затем Тэффи Боуэн доставил его в Великобританию и проверил в сравнении с разрабатываемым там 10-сантиметровым комплектом.

Для окончательной системы сотрудники Rad Lab объединили особенности своей собственной и британской сборки. В конечном итоге он стал SCR-720, который широко использовался как Воздушный корпус армии США и британский королевские воздушные силы.

Для Проекта 2: 4 фута и более поздних 6 футов шириной (1,2, затем 1,8 м) параболический отражатель было выбрано поворотное крепление. Кроме того, в этом наборе будет использоваться электромеханический компьютер (называемый предсказателем-коррелятором), чтобы удерживать антенну наведенной на обнаруженную цель. Иван А. Получение служил руководителем проекта. Будучи гораздо более сложным, чем бортовой перехватчик, и требовал, чтобы он был очень прочным для использования в полевых условиях, сконструированный GL не был завершен до декабря 1941 года. В конечном итоге он был принят как повсеместный SCR-584, сначала привлекли внимание, направив зенитный огонь, сбивший около 85 процентов немецких Летающие бомбы Фау-1 («жужжащие бомбы») атакуют Лондон.[5]

Особый интерес для Великобритании вызвала система дальней навигации Project 3. У них был гиперболическая навигация система, называемая GEE, но он был недостаточен как по дальности, так и по точности для поддержки самолетов во время бомбардировок удаленных целей в Европе. Когда Миссия Тизарда проинформировала о GEE, Альфред Лумис лично разработал концепцию нового типа системы, которая преодолела бы недостатки GEE, и разработал его систему. ЛОРАН (аббревиатура от Long Range Navigation) был принят в качестве первоначального проекта. Для проекта было создано подразделение LORAN, которое возглавил Дональд Г. Финк. Работа на низкой частоте (LF ) части радиочастотного спектра, LORAN был единственным не микроволновым проектом Rad Lab. Включив основные элементы GEE, LORAN был очень успешным и полезным для военных действий. К концу боевых действий около 30 процентов поверхности Земли было покрыто станциями LORAN и использовалось 75 000 самолетов и надводных судов.[6]

Вслед за японцами Нападение на Перл-Харбор и с вступлением США во Вторую мировую войну работа в Rad Lab значительно расширилась. На пике своей деятельности в Rad Lab работало около 4000 человек в нескольких странах. Rad Lab построила и была первым владельцем знаменитого Корпус 20. Это было одно из самых долго сохранившихся временных сооружений времен Второй мировой войны, стоимостью чуть более 1 миллиона долларов.

В конечном итоге деятельность охватила физическую электронику, электромагнитные свойства вещества, микроволновую физику и принципы микроволновой связи, и Rad Lab добилась фундаментальных успехов во всех этих областях. Половина радаров, развернутых вооруженными силами США во время Второй мировой войны, была разработана в Rad Lab, в том числе более 100 различных микроволновых систем стоимостью 1,5 доллара. миллиард.[7] Все эти наборы значительно улучшились на СВЧ-системах, УКВ-системах от Лаборатория военно-морских исследований и армия Лаборатории сигнального корпуса, а также британские радары, такие как Роберт Уотсон-Ватт с Сеть Главная и первые бортовые комплекты RDF Таффи Боуэн.

Хотя Rad Lab 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, особенно в сотрудничестве с Канадой, создали много типов новых системы. Для обмена информацией Rad Lab открыла филиал в Англии, и несколько британских ученых и инженеров работали над заданиями в Rad Lab. * В T.R.E., Исследовательский центр электросвязи

Резонансный-резонаторный магнетрон продолжала развиваться в Rad Lab. Коллектив под руководством И.И. Раби сначала расширил работу магнетрона с 10 см (так называемый S-диапазон) до 6 см (C-диапазон), затем до 3 см (X-диапазон) и, наконец, до 1 см (K-диапазон). ). Чтобы идти в ногу, все остальные подсистемы радаров также постоянно развивались. Подразделение передатчиков, под Альберт Г. Хилл, в итоге привлек к этим усилиям штат из 800 человек.

Принципиально другой тип антенны для систем X-диапазона был изобретен Луис В. Альварес и используется в трех новых системах: бортовом картографическом радаре Eagle, системе наземного контроля вслепую (GCA) и наземной системе микроволнового раннего предупреждения (MEW). Последние два были очень успешными и использовались в послевоенное время. В конечном итоге Eagle был преобразован в очень эффективный картографический радар под названием H2X или Микки и используется ВВС и ВМС США, а также британскими ВВС.[8]

Самым амбициозным проектом Rad Lab, имеющим долгосрочное значение, был проект Cadillac. Во главе с Джером Б. Визнер, проект включал в себя радар большой мощности, установленный в капсуле под ТБМ Мститель самолет и Центр боевой информации на борту авианосца. Целью было воздушное раннее предупреждение и контроль Система, обеспечивающая ВМС США возможность наблюдения для обнаружения низколетящих самолетов противника на дальности более 100 миль (161 км). Проект был начат на низком уровне в середине 1942 года, но с более поздним появлением японцев Камикадзе угрозы в Тихоокеанский театр военных действий, работа была значительно ускорена, и в конечном итоге в ней приняли участие 20% сотрудников Rad Lab. Опытный образец поднялся в воздух в августе 1944 года, и система вступила в строй в начале следующего года. Хотя уже слишком поздно, чтобы повлиять на окончательные военные усилия, проект заложил основу для значительных разработок в последующие годы.[9]

В начале работы Rad Lab была создана лаборатория для разработки электронные средства противодействия (ECM), технологии блокировки радаров и средств связи противника. С Фредерик Э. Терман как директор, это скоро перешло в Гарвардский университет кампус (всего в миле от Массачусетского технологического института) и стал Лаборатория радиоисследований (РРЛ). Организационно отделенные от Rad Lab, но также входящие в состав OSRD, эти две операции имели много общего на протяжении всего своего существования.

Закрытие

Когда Радиационная лаборатория закрылась, OSRD согласился продолжить финансирование Отдела фундаментальных исследований, который официально стал частью MIT 1 июля 1946 года, поскольку Исследовательская лаборатория электроники Массачусетского технологического института (RLE). Другими исследованиями военного времени занималась Лаборатория ядерных наук Массачусетского технологического института, основанная в то же время. Обе лаборатории в основном занимали здание 20 до 1957 года.

Большинство важных результатов исследований Rad Lab были задокументированы в 28-томном сборнике, озаглавленном Серия радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, Отредактировано Луи Н. Риденур и издавалась McGraw-Hill между 1947 и 1953 годами. Это больше не печатается, но серия была переиздана в виде двухкомпонентного издания.CD-ROM установлен в 1999 г. (ISBN  1-58053-078-8) издателем Артек Хаус. Совсем недавно он стал доступен в Интернете.[10]

Послевоенное рассекречивание работ в Rad Lab Массачусетского технологического института сделало доступным через серию довольно большой объем знаний о продвинутой электронике. Ссылка (идентичность давно забыта) приписывает серии развитие электронной промышленности после Второй мировой войны.

С криптология и криптографический усилия сосредоточены на Bletchley Park и Арлингтон Холл и Манхэттенский проект, развитие СВЧ радар в Радиационной лаборатории представляет собой одно из самых значительных, секретных и исключительно успешных технологических достижений, порожденных англо-американскими отношениями во время Второй мировой войны. Радиационная лаборатория была названа IEEE Milestone в 1990 г.[11]

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ Будери, Роберт (1996). Изобретение, изменившее мир. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Саймон и Шустер. стр.28–51. ISBN  0-684-81021-2.
  2. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2008-09-22. Получено 2008-09-24.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  3. ^ "Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института - микроволновое наследие РЛЭ", РЛЭ Токи, т.2, вып. 4 января 1991 г. в PDF-формате 18,4 МБВ архиве 25 февраля 1999 г. Wayback Machine
  4. ^ Конант, Дженнет (2002). Смокинг парк. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Саймон и Шустер. С. 213–249. ISBN  0-684-87287-0.
  5. ^ Конант, Дженнет (2002). С. 271–272.
  6. ^ Конант, Дженнет (2002). С. 265-267.
  7. ^ Гелак. Генри Э .; Радар во Второй мировой войне, Являюсь. Inst. Физика, 1987, с. 690-691, ISBN  0-88318-486-9
  8. ^ Будери, Роберт (1996). С. 135-137, 186-189.
  9. ^ Браун, Луи (1999). Радарная история Второй мировой войны. Бристоль, Великобритания: Институт физики. п. 197. ISBN  0-7503-0659-9.
  10. ^ "Серия радиационной лаборатории MIT". Библиотека Jefferson Labs: информационные ресурсы. Получено 4 марта, 2017.
  11. ^ "Вехи: Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института, 1940-1945 гг.". Сеть глобальной истории IEEE. IEEE. Получено 3 августа 2011.

Общий

  • Бакстер, Джеймс Финни, III; Ученые против времени, MIT Press, 1968 г.
  • Bowen, E.G .; Радарные дни, Инст. Физики, 1987 г.
  • Бриттен, Джеймс Э .; «Магнетрон и начало эпохи микроволнового излучения». Физика сегодня, т. 73, стр. 68, 1985 г.
  • Герлак, Генри Э .; Радар во Второй мировой войне, Американский институт физики, 1987
  • Пейдж, Роберт Морис; Происхождение радара, Якорные книги, 1962 г.
  • Стюарт, Ирвин; Организация научных исследований для войны; Административная история ОСРД, Маленький, коричневый, 1948
  • Watson, Raymond C., Jr .; Radar Origins в мире, Trafford Publishing, 2009 г.
  • Уиллоуи, Малком Фрэнсис; История ЛОРАНА в береговой охране США во время Второй мировой войны, Арно Про, 1980
  • Циммерман, Дэвид; Совершенно секретный обмен: миссия Тизарда и научная война, McGill-Queen's Univ. Пресса, 1996 г.

внешняя ссылка

Координаты: 42 ° 21′43 ″ с.ш. 71 ° 05′26 ″ з.д. / 42,3619 ° с. Ш. 71,0905 ° з. / 42.3619; -71.0905