Сэр Роберт Александр Уотсон-Уотт KCB FRS FRAeS (13 апреля 1892 г. – 5 декабря 1973 г.) был шотландским радиоинженером и пионером в области радиопеленгации и радиолокационных технологий. [2]
Уотт начал свою карьеру в области радиофизики с работы в Метеобюро , где он начал искать точные способы отслеживания гроз с помощью радиоволн, испускаемых молнией . Это привело к разработке в 1920-х годах системы, позже известной как высокочастотная пеленгация (HFDF или «хафф-дафф»). Хотя в то время она была широко разрекламирована, огромный военный потенциал системы не был раскрыт до конца 1930-х годов. Хафф-дафф позволял операторам определять местоположение вражеского радиопередатчика за считанные секунды, и он стал основной частью сети систем, которые помогли победить угрозу немецких подводных лодок во время Второй мировой войны . По оценкам, хафф-дафф использовался примерно в четверти всех атак на подводные лодки. [ необходима цитата ]
В 1935 году Уотта попросили прокомментировать сообщения о немецком луче смерти , основанном на радио. Уотт и его помощник Арнольд Фредерик Уилкинс быстро определили, что это невозможно, но Уилкинс предложил использовать радиосигналы для обнаружения самолетов на больших расстояниях. Это привело к демонстрации в феврале 1935 года, когда сигналы от коротковолнового передатчика BBC отражались от самолета Handley Page Heyford . [2] [3] Уотт руководил разработкой практической версии этого устройства, которая поступила на вооружение в 1938 году под кодовым названием Chain Home . Эта система предоставила жизненно важную предварительную информацию, которая помогла Королевским военно-воздушным силам в битве за Британию . [1] [4]
После успеха своего изобретения Уотсон Уотт был отправлен в США в 1941 году для консультирования по противовоздушной обороне после нападения Японии на Перл-Харбор . Он вернулся и продолжил руководить разработкой радаров для Военного министерства и Министерства снабжения . Он был избран членом Королевского общества в 1941 году, получил рыцарское звание в 1942 году и был награжден медалью США «За заслуги» в 1946 году.
Уотсон-Уотт [a] [5] родился в Бречине , Ангус, Шотландия , 13 апреля 1892 года. Он утверждал, что является потомком Джеймса Уатта , известного инженера и изобретателя практического парового двигателя , но никаких доказательств его родственных связей обнаружено не было. [6] После окончания начальной школы Дамакр и средней школы Бречин , [7] он был принят в Университетский колледж Данди (тогда часть Университета Сент-Эндрюс и который стал Королевским колледжем Данди в 1954 году, а затем Университетом Данди в 1967 году). Уотсон-Уотт успешно учился, выиграв премию Карнелли по химии и медаль класса за обычную естественную философию в 1910 году. [8]
Он получил степень бакалавра наук в области инженерии в 1912 году и был предложен должность ассистента профессором Уильямом Педди [9] , заведующим кафедрой физики в Университетском колледже Данди с 1907 по 1942 год. Именно Педди вдохновил Уотсона-Уотта изучать радио , или «беспроводную телеграфию», как ее тогда называли, и провел его через то, что фактически было аспирантским курсом по физике радиочастотных генераторов и распространению волн . В начале Первой мировой войны Уотсон-Уотт работал ассистентом на инженерном факультете колледжа. [10]
В 1916 году Уотсон-Уотт хотел работать в Военном министерстве , но ничего очевидного в области коммуникаций не было. Вместо этого он присоединился к Метеорологическому бюро , которое интересовалось его идеями об использовании радио для обнаружения гроз . Молния испускает радиосигнал, поскольку она ионизирует воздух, и его целью было обнаружить этот сигнал, чтобы предупредить пилотов о приближающихся грозах. Сигнал возникает в широком диапазоне частот и может быть легко обнаружен и усилен военно-морскими длинноволновыми установками. Фактически, молнии были серьезной проблемой для связи на этих распространенных длинах волн. [11]
Его ранние эксперименты были успешными в обнаружении сигнала, и он быстро доказал, что может делать это на расстоянии до 2500 км (1500 миль). Местоположение определялось путем вращения рамочной антенны для максимизации (или минимизации) сигнала, таким образом «указывая» на шторм. Удары были настолько мимолетными, что было очень трудно вовремя повернуть антенну, чтобы точно определить местонахождение одного из них. Вместо этого оператор прослушивал множество ударов и разрабатывал грубое среднее местоположение. [11]
Сначала он работал на беспроводной станции метеорологического управления Министерства авиации в Олдершоте , Хэмпшир . В 1924 году, когда военное министерство уведомило, что они хотели бы вернуть себе свой участок в Олдершоте, он переехал в Диттон-парк около Слау , Беркшир . Национальная физическая лаборатория (NPL) уже использовала этот участок и имела два основных устройства, которые сыграли решающую роль в его работе. [11]
Первой была антенна Эдкока , устройство из четырех мачт, которое позволяло определять направление сигнала через разность фаз . Используя пары этих антенн, расположенных под прямым углом, можно было одновременно измерять направление молнии по двум осям. Отображение мимолетных сигналов было проблемой. Это было решено вторым устройством, осциллографом WE-224 , недавно приобретенным у Bell Labs . При подаче сигналов с двух антенн на каналы X и Y осциллографа один удар вызывал появление линии на дисплее, указывающей направление удара. Относительно «медленный» фосфор прибора позволял считывать сигнал только спустя долгое время после того, как удар произошел. [12] Новая система Уатта использовалась в 1926 году и была темой обширной статьи Уотсона-Уотта и Херда. [13]
Радиокоманды Met и NPL были объединены в 1927 году, чтобы сформировать Радиоисследовательскую станцию с Уотсоном-Уоттом в качестве директора. Продолжая исследования, команды заинтересовались причинами «статичных» радиосигналов и обнаружили, что многое можно объяснить тем, что далекие сигналы, расположенные за горизонтом, отражаются от верхних слоев атмосферы. Это было первое прямое указание на реальность слоя Хевисайда , предложенное ранее, но в то время в значительной степени отвергнутое инженерами. Чтобы определить высоту слоя, Уотт, Эпплтон и другие разработали « сквеггер » для разработки дисплея « временной базы », который заставлял точку осциллографа плавно перемещаться по дисплею с очень высокой скоростью. Синхронизируя «сквеггер» так, чтобы точка достигала дальнего конца дисплея в то же время, когда ожидаемые сигналы отражаются от слоя Хевисайда, можно было определить высоту слоя. Эта схема временной базы была ключевой для разработки радара. [14] После дальнейшей реорганизации в 1933 году Уотт стал суперинтендантом радиоотдела Национальной физической лаборатории в Теддингтоне . [ необходима цитата ]
Во время Первой мировой войны немцы использовали Цеппелины в качестве дальних бомбардировщиков над Британией, и оборона боролась, чтобы противостоять этой угрозе. С тех пор возможности авиации значительно улучшились, и перспектива широкомасштабной воздушной бомбардировки гражданских районов вызывала беспокойство правительства. Тяжелые бомбардировщики теперь могли приближаться на высотах, которые не могли достичь зенитные орудия того времени. [15] Поскольку вражеские аэродромы через Ла-Манш потенциально находились всего в 20 минутах полета, бомбардировщики сбросили бы свои бомбы и вернулись на базу до того, как какие-либо истребители-перехватчики смогли бы подняться на высоту. Единственным ответом, казалось, было постоянное патрулирование истребителей в воздухе, но с ограниченным временем полета истребителя это потребовало бы огромных военно-воздушных сил. Альтернативное решение было срочно необходимо, и в 1934 году Министерство авиации создало комитет CSSAD ( Комитет по научному обследованию противовоздушной обороны ) под председательством сэра Генри Тизарда , чтобы найти способы улучшения противовоздушной обороны в Великобритании. [ требуется цитата ]
Слухи о том, что нацистская Германия разработала « луч смерти », способный уничтожать города и людей с помощью радиоволн, были рассмотрены в январе 1935 года Гарри Вимперисом , директором научных исследований Министерства авиации. Он спросил Уотсона-Уотта о возможности создания их версии луча смерти, специально предназначенного для использования против самолетов. [3] Уотсон-Уотт быстро вернул расчеты, выполненные его молодым коллегой Арнольдом Уилкинсом , показывающие, что такое устройство невозможно построить, и опасения относительно нацистской версии вскоре исчезли. Он также упомянул в том же отчете предположение, которое первоначально было сделано ему Уилкинсом, который недавно услышал о том, что самолеты нарушают связь на коротких волнах , о том, что радиоволны могут быть способны обнаруживать самолеты: «Тем временем внимание переключается на все еще сложную, но менее бесперспективную проблему радиообнаружения, и численные соображения по методу обнаружения с помощью отраженных радиоволн будут представлены по мере необходимости». Идея Уилкинса, проверенная Уоттом, была незамедлительно представлена Тизардом в CSSAD 28 января 1935 года. [16]
12 февраля 1935 года Уотсон-Уотт отправил секретную записку о предлагаемой системе Министерству авиации , Обнаружение и определение местоположения самолетов радиометодами . Хотя эта концепция не была столь захватывающей, как смертельный луч, она явно имела потенциал, но Министерство авиации, прежде чем предоставить финансирование, запросило демонстрацию, доказывающую, что радиоволны могут отражаться самолетом. [17] Она была готова к 26 февраля и состояла из двух приемных антенн, расположенных примерно в 6 милях (10 км) от одной из коротковолновых станций вещания BBC в Давентри . Две антенны были сфазированы таким образом, что сигналы, идущие непосредственно со станции, нейтрализовались, но сигналы, приходящие под другими углами, допускались, тем самым отклоняя след на индикаторе ЭЛТ ( пассивный радар ). [18] Это испытание было настолько секретным, что свидетелями его были только три человека: Уотсон-Уотт, его коллега Арнольд Уилкинс и один член комитета, А. П. Роу . Демонстрация прошла успешно: несколько раз приемник показывал четкий ответный сигнал от бомбардировщика Handley Page Heyford, летавшего над местом. Премьер-министр Стэнли Болдуин был тайно информирован о ходе разработки радара. 2 апреля 1935 года Уотсон-Уотт получил патент на радиоустройство для обнаружения и определения местоположения самолета. [3]
В середине мая 1935 года Уилкинс покинул Радиоисследовательскую станцию с небольшой группой, включая Эдварда Джорджа Боуэна , чтобы начать дальнейшие исследования на Орфорд-Несс , изолированном полуострове на побережье Саффолка в Северном море. К июню они обнаруживали самолеты на расстоянии 16 миль (26 км), чего было достаточно для ученых и инженеров, чтобы прекратить все работы над конкурирующими звуковыми системами обнаружения . К концу года дальность достигла 60 миль (97 км), и в декабре были разработаны планы по созданию пяти станций, охватывающих подходы к Лондону. [ необходима цитата ]
Одна из этих станций должна была располагаться на побережье около Орфорд-Несс , а Бодси-Мэнор был выбран в качестве главного центра для всех радиолокационных исследований. Чтобы как можно быстрее установить радиолокационную защиту, Уотсон-Уотт и его команда создали устройства с использованием существующих компонентов, а не создавали новые компоненты для проекта, и команда не тратила дополнительное время на доработку и улучшение устройств. Пока прототипы радаров были в рабочем состоянии, они были запущены в производство. [19] Они провели «полномасштабные» испытания стационарной радиовышки с радаром , пытаясь обнаружить приближающийся бомбардировщик по радиосигналам для перехвата истребителем. [19] [20] Испытания были полностью провалены, истребитель увидел бомбардировщик только после того, как тот прошел мимо своей цели. Проблема была не в радаре, а в потоке информации от трекеров из Корпуса наблюдателей к истребителям, который занимал много шагов и был очень медленным. Генри Тизард , Патрик Блэкетт и Хью Даудинг немедленно принялись за решение этой проблемы, разработав «систему командования и управления противовоздушной обороной» с несколькими уровнями отчетов, которые в конечном итоге отправлялись в одну большую комнату для картографирования. Наблюдатели, следившие за картами, затем сообщали истребителям, что делать, по прямой связи. [19]
К 1937 году первые три станции были готовы, и соответствующая система была подвергнута испытанию. Результаты были обнадеживающими, и правительство немедленно заказало строительство 17 дополнительных станций. Это стало Chain Home , массивом стационарных радарных вышек на восточном и южном побережьях Англии. [19] [20] К началу Второй мировой войны 19 были готовы к битве за Британию , а к концу войны было построено более 50. Немцы знали о строительстве Chain Home, но не были уверены в его назначении. Они проверили свои теории с помощью полета Zeppelin LZ 130 , но пришли к выводу, что станции были новой системой дальней морской связи. [ необходима цитата ]
Еще в 1936 году стало ясно, что Люфтваффе перейдет к ночным бомбардировкам, если дневная кампания не будет успешной. Уотсон-Уотт назначил другого сотрудника Радиоисследовательской станции, Эдварда Боуэна, ответственным за разработку радара, который мог бы переноситься истребителем. Ночное визуальное обнаружение бомбардировщика было хорошим примерно до 300 м, а существующие системы Chain Home просто не обладали необходимой точностью, чтобы подвести истребители так близко. Боуэн решил, что бортовой радар не должен превышать 90 кг (200 фунтов ) по весу или 8 кубических футов (230 л ) по объему и должен требовать не более 500 Вт мощности. Чтобы уменьшить сопротивление антенн, рабочая длина волны не могла быть намного больше одного метра, что было трудно для дневной электроники. Однако к 1940 году радар перехвата самолетов (ИИ) был усовершенствован и сыграл важную роль в конечном итоге в завершении Блица 1941 года. Уотсон-Уотт оправдывал свой выбор неоптимальной частоты для своего радара своим часто цитируемым «культом несовершенства» , который он сформулировал так: «Дайте им третьесортное, чтобы они могли продолжать; второе приходит слишком поздно; лучшее никогда не приходит». [21] [22]
Между 1934 и 1936 годами Уотсон-Уотт был президентом Института профессиональных гражданских служащих , теперь являющегося частью Prospect , «союза профессионалов». Профсоюз предполагает, что в это время он участвовал в кампании за повышение оплаты труда сотрудников Министерства авиации. [23]
В своей работе «Английская история 1914–1945 гг .» историк А. Дж. П. Тейлор воздал глубочайшую хвалу Уотсону-Уотту, сэру Генри Тизарду и их коллегам, которые разработали радар, приписывая им основополагающую роль в победе во Второй мировой войне . [24]
В июле 1938 года Уотсон-Уотт покинул Bawdsey Manor и занял пост директора по развитию коммуникаций (DCD-RAE). В 1939 году сэр Джордж Ли занял должность в DCD, а Уотсон-Уотт стал научным консультантом по телекоммуникациям (SAT) Министерства авиастроения , отправившись в США в 1941 году, чтобы проконсультировать их по поводу серьезных недостатков их противовоздушной обороны, проиллюстрированных атакой на Перл-Харбор . Он был посвящен в рыцари Георгом VI в 1942 году и получил Медаль США за заслуги в 1946 году. [25] [26]
Спустя десять лет после посвящения в рыцари Уотсон-Уотт получил от правительства Великобритании награду в размере 50 000 фунтов стерлингов за вклад в развитие радара. Он основал практику в качестве инженера-консультанта. В 1950-х годах он переехал в Канаду , а затем жил в США, где в 1958 году опубликовал книгу « Три шага к победе». Около 1958 года он появился в качестве таинственного претендента в американской телевизионной программе « Сказать правду» . В 1956 году Уотсон-Уотт, как сообщается, был остановлен за превышение скорости в Канаде полицейским с радаром наперевес . Его замечание было: «Если бы я знал, что вы собираетесь с ним делать, я бы никогда его не изобрел!». [2] После этого он написал ироническое стихотворение («Жестокое правосудие»):
Жаль сэра Роберта Уотсона-Уотта,
странной цели этого радарного заговора
И, таким образом, вместе с другими, которых я могу упомянуть,
жертвы собственного изобретения.
Его магическое всевидящее око
позволило самолетам, летающим в облаках, летать,
но теперь по какой-то иронической прихоти
оно замечает мчащегося автомобилиста
и кусает, несомненно, с юридической остротой,
руку, которая когда-то его создала.
... [27]
3 сентября 2014 года в Бричине принцессой была открыта статуя сэра Роберта Уотсона-Уотта . [31] Днем позже в эфир вышла драма BBC Two « Небесные замки » с Эдди Иззардом в роли Уотсона Уотта. [32]
Коллекция некоторых корреспонденций и документов Уотсона-Уотта хранится в Национальной библиотеке Шотландии . [33] Коллекция документов, относящихся к Уотсону-Уотту, также хранится в Архивной службе Университета Данди . [34]
В его честь зал для брифингов на базе Королевских ВВС в Боулмере был назван аудиторией Уотсона-Уотта. [ необходима ссылка ]
У Уотсона-Уотта была проблемная деловая и финансовая жизнь. [35]
Уотсон-Уотт женился [36] 20 июля 1916 года в Хаммерсмите, Лондон, на Маргарет Робертсон (ум. 1988), дочери чертежника; позже они развелись, и он снова женился в 1952 году в Канаде. [37] Его второй женой была Джин Уилкинсон, которая умерла в 1964 году. [38] Он вернулся в Шотландию в 1960-х годах. [2]
В 1966 году, в возрасте 74 лет, он сделал предложение даме Кэтрин Трефусис Форбс , которой в то время было 67 лет, и которая также сыграла значительную роль в Битве за Британию в качестве основателя Женских вспомогательных воздушных сил , которые поставляли оперативников радарных комнат. Они жили вместе в Лондоне зимой и в «Обсерватории»: летнем доме Трефусис Форбс в Питлохри , Пертшир , в теплые месяцы. Они оставались вместе до ее смерти в 1971 году. Уотсон-Уотт умерла в 1973 году в возрасте 81 года в Инвернессе . Они похоронены вместе на церковном кладбище епископальной церкви Святой Троицы в Питлохри. [2]