雷达是如何工作的:因战争而闻名的技术

雷达利用无线电波使我们能够看到周围的东西，即使我们的眼睛看不到。

雷达是二战中最重要的技术突破之一。这项技术帮助英国及其盟友在1940年英国空战中取得胜利。

雷达是无线电探测和测距的缩写，是一种利用无线电波来定位物体的探测系统。据地球观测实验室称，如今无线电波仍被广泛使用，但随着技术的进步，人们现在经常利用微波。这些是在无线电频谱的更高频率端，提供更准确的读数。

雷达的发明

虽然这种用火进行的试验使雷达家喻户晓，但它背后的技术起步要早得多，而且主要是研究电磁波。

电磁波是一种无处不在的能量形式，它可以以多种形式存在，如无线电波、微波、x射线、伽马射线和紫外线(阳光)。电磁波也构成了移动电话和无线计算机网络运作的基础。

早在1885年，是苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出了无线电波可以被金属物体反射的想法，就像光波一样。

几年后，德国物理学家海因里希·赫兹开始证明这一点。在1888年进行的一项实验中，他发现它们确实被反射回来了。作为第一个应用麦克斯韦理论的人，电磁波的频率单位以他的名字命名为赫兹。1904年，一位名叫Christian Hülsmeyer的德国工程师获得了一项名为“障碍物探测器和船舶导航装置”的专利。这不是一个朗朗上口的名字，但尽管如此，一种早期的雷达系统诞生了。

据《大英百科全书》介绍，尽管如此，直到20世纪30年代才出现了对这种技术的需求，这主要是因为远程军事轰炸机的发明，促使各国投资于一种能够探测并提供早期预警的系统。

当时世界上所有的大国都在继续研究，但只有美国和英国能够完善这项技术。苏格兰物理学家罗伯特·沃特森-瓦特爵士被称为“雷达之父”，根据皇家学会的说法，他继承了前人的研究成果，创造了一个可行的系统，奠定了现代雷达的基础。

雷达是如何工作的?

一个典型的系统有四个主要组成部分，它们是:

?发射机:无线电脉冲的来源。

?天线:需要发送脉冲到天空且它被反射回来时接受它。

?开关:这告诉天线何时发送或接收脉冲。

?接收器:需要检测和转换脉冲，并返回到视觉格式，以供操作员读取。

把人工无线电波引向物体的过程称为照明。虽然无线电波对人眼和光学相机都是看不见的。根据美国国家航空航天局的说法，它们的发射速度大约为每秒3亿米—这是光速。

根据澳大利亚气象局的说法，一些反射的无线电波(回声)被指向雷达，在那里它们被接收和放大，数据由熟练的操作人员在计算机的帮助下进行解释。一旦返回，它们会提供诸如距离和方位等信息。

与伽马射线和X射线不同，无线电波的产生成本很低，可以穿过雪、雾和雾，而且很安全。

据《大英百科全书》记载，雷达可以用来探测船只、飞机、卫星，以及附近的居民区。警察则用雷达测速枪来计算车速，如果车速过快，就会被开出超速罚单。气象学家还使用雷达来绘制和跟踪世界各地的天气系统。

不列颠之战

据英国皇家空军博物馆网站介绍，英国皇家空军在不列颠之战期间，利用无线电波雷达探测到来袭的德国飞机。

该系统会从散布在英国南部和东部的雷达塔上发出这些电波，这些电波会一直传播，直到它们撞上什么东西，比如一架来袭的飞机，然后被反射回来，由接收器接收。根据英国皇家空军的说法，熟练的操作人员通过计算电波返回所需的时间，可以计算出来袭的敌机的高度、距离和方位。

通过这样做，英国皇家空军有足够的时间紧急起飞自己的飞机来应对即将到来的威胁。根据英国广播公司发布的一名雷达操作员的描述，在正确的地点和正确的时间帮助英国赢得了战斗，并对第三帝国的入侵计划给予了致命的打击。

多普勒雷达

据《大英百科全书》记载，毫无疑问，战后雷达技术的最大进步之一是多普勒雷达。随着防御轰炸机的需求消失，改进这项技术的新动力是用它来跟踪天气。

普通雷达可以计算出距离和位置，而多普勒也可以告诉我们物体的速度信息。它根据多普勒效应原理工作，即物体向你移动时产生的波会被挤压得更近，而远离你时产生的波会扩散开来。

根据美国国家海洋和大气管理局的说法，这是用于跟踪不断移动的天气系统。

它们也可以收集大量的信息，所以现代多普勒雷达依赖于不断增强的处理能力。多普勒雷达也可以在警察的测速枪中找到!