Транспонирующий радар Rebecca/Eureka был радионавигационной системой ближнего действия , используемой для выброски десантных войск и их снабжения. Он состоял из двух частей: бортовой трансивера и антенной системы Rebecca и наземного транспондера Eureka . Rebecca вычисляла дальность до Eureka на основе времени ответных сигналов и ее относительного положения с помощью высоконаправленной антенны. Название «Rebecca» происходит от фразы « Распознавание маяков ». Название «Eureka» происходит от греческого слова, означающего « Я нашел это! ».
Система была разработана в Великобритании в Telecommunications Research Establishment Робертом Ханбери Брауном и Джоном Уильямом Саттоном Принглом . Rebecca по сути была радаром ASV, подходящим для нового вещательного блока, в то время как система Eureka была совершенно новой. Первоначальное производство началось в 1943 году, и система использовалась для сбрасывания грузов бойцам сопротивления в оккупированной Европе после поставки переносного блока Eureka. Военно-воздушные силы США также начали производство в США, и оба образца могли использоваться взаимозаменяемо. Со временем Rebecca/Eureka нашли ряд других применений, включая слепое бомбометание, подход к аэродрому и в качестве средства слепой посадки в форме BABS ( Beam Approach Beacon Signal).
Поскольку многие системы военного времени использовали схожие дисплеи, была введена система Lucero , позволяющая отправлять соответствующие сигналы для опроса любой из этих систем, что позволяет использовать один дисплей любого типа для H2S , ASV, AI , Rebecca и BABS.
Rebecca/Eureka во многом обязана своим существованием усилиям Роберта Ханбери Брауна , астронома и физика, который работал с группой AMES Министерства авиации над разработкой радара. В 1940 году Браун руководил разработкой новой версии радара AI Mk. IV , которая включала индикатор пилота , более известный сегодня как C-scope . Этот дисплей напрямую отображал относительное положение истребителя и его цели, как если бы пилот смотрел через прицел. Была надежда, что это значительно облегчит проблемы, с которыми сталкивались операторы радаров, пытаясь передать инструкции со своих приборов пилоту, особенно на близком расстоянии. [1]
Прототипы стали доступны в конце 1940 года, а первые серийные образцы прибыли в январе 1941 года. Во время испытательного полета в феврале самолет летел на высоте 20 000 футов (6,1 км), когда у Ханбери Брауна отказал кислород, и он потерял сознание. Летчик-испытатель Питер Чемберлен понял, что произошло, и быстро посадил самолет. Браун очнулся в машине скорой помощи. [2] Этот несчастный случай, как и многие предыдущие полеты на большой высоте, усугубил травму уха, которую он получил на авиабазе Мартлшем-Хит в 1939 году, и весной он был госпитализирован для операции мастоидэктомии в Брайтоне . Операция прошла успешно, но послеоперационная инфекция привела к тому, что он оглох на оба уха, и потребовалось несколько последующих визитов. [2]
К тому времени, как он вернулся в исследовательский центр AMES, который теперь находится в Уорт-Матраверс и переименован в Исследовательский институт телекоммуникаций (TRE), основные исследования ранних наборов ИИ были завершены в пользу новых систем, работающих на микроволновых частотах с использованием недавно изобретенного резонаторного магнетрона . Браун пропустил большую часть разработки этой системы, и ему больше не разрешалось летать на больших высотах, поэтому его работа над ИИ закончилась. Вместо этого его поместили в новую группу под руководством Джона Прингла , зоолога из Кембриджского университета , и они вдвоем начали изучать новые приложения для радиолокационных технологий. [3]
В июне 1941 года Браун посетил штаб армии на аэродроме Олд-Сарум , чтобы посмотреть, может ли Школа армейского сотрудничества Командования по сотрудничеству Королевских ВВС найти хорошее применение радару. Эскадрильи Армейского сотрудничества выполняли различные миссии, включая артиллерийскую корректировку, общую разведку и наземные атаки . Он обнаружил, что группа была лишь умеренно заинтересована в радаре, думая, что он может стать полезным устройством для предупреждения о приближении вражеских истребителей, но были вполне довольны использованием флагов и дымовых сигналов для навигации и связи. [3] Затем Браун посетил военные учения , включавшие наземные атаки в тесном сотрудничестве с армией, и был убежден, что радиолокационные системы могут быть использованы для улучшения этих результатов. Однако он также пришел к выводу, что почти все такие миссии будут выполняться самолетами других сил, в частности Королевских ВВС, поэтому любую предложенную ими систему придется устанавливать на этих самолетах. [4]
Затем Прингл организовал для Брауна и себя встречу с главнокомандующим (C-in-C) по сотрудничеству с армией сэром Артуром Барраттом . В долгой беседе они обрисовали возможности радара для бомбардировки, навигации и возвращения на базу, все из которых оказались интересными для Барратта. Затем Барратт заявил, что любая система, которую они примут, должна будет соответствовать одноместным самолетам, таким как Tomahawk , что исключало большинство этих возможностей. Затем и Прингл, и Браун сосредоточились на использовании системы транспондера в сочетании с существующими радарами, чтобы обеспечить точное бомбометание или доставку припасов или войск на парашютах, роль, которую почти всегда выполняли двухмоторные самолеты или больше. Если бы эта передача шла на частоте 200 МГц, которая тогда использовалась многими британскими радарами, любой самолет с радаром перехвата самолетов (AI) или радаром класса «воздух-поверхность» (ASV) мог бы ее засечь. [4]
Чтобы проиллюстрировать концепцию, Браун дал им небольшой транспондер и сказал им спрятать его где-нибудь в пределах 15 миль (24 км) от штаб-квартиры Армейского сотрудничества в Бракнелле . Один из самолетов TRE из Королевских ВВС Крайстчерча должен был попытаться найти его и выпустить дымовой сигнал в пределах 100 ярдов (91 м) от его местоположения. Испытание было проведено 28 июля 1941 года, и пока они ждали прибытия своего самолета, другой самолет приблизился к месту укрытия и несколько раз облетел его, прежде чем снова улететь. Армия заподозрила, что они послали этот самолет, чтобы разведать местоположение. Как только Брауну удалось убедить их, что они не шпионы, прибыл их собственный самолет, Bristol Blenheim , и выпустил дымовой сигнал всего в 50 ярдах от транспондера. Чтобы убедиться, армии было сказано снова спрятать его в другом месте, на этот раз решив разместить его под деревом на лужайке своей штаб-квартиры. Их Blenheim снова легко нашел его. Позже стало известно, что первый самолет принадлежал подразделению перехвата истребителей , которое увидело странную точку на своем радаре и решило провести расследование. [5]
Несмотря на успешные демонстрации и восторженную поддержку Барратта и других, заказов на систему транспондера не последовало. Визит в штаб-квартиру ВВС в Королевских ВВС в конечном итоге привел к заказам для Великобритании и США, но на это ушло некоторое время. [5]
Более непосредственным результатом визита в Рингвэй стало приглашение Брауну встретиться с секретной группой, известной как Управление специальных операций (SOE) в Уайтхолле . Прибыв, Браун обнаружил, что это на самом деле не их офис, и ему пришлось доказать свою личность, прежде чем ему сказали, что настоящий адрес находится довольно далеко. Когда он наконец прибыл на Бейкер-стрит, он не был впечатлен. [6]
Затем SOE объяснило проблему, с которой они столкнулись, сбрасывая припасы партизанам, действующим по всей Европе, вплоть до Польши . Браун объяснил, что их маяк можно было увидеть на расстоянии до 50 миль (80 км) при хороших условиях, но это расстояние могло упасть до 5 миль, если он находился под деревьями или был заблокирован иным образом. SOE заявило, что они могли быть достаточно уверены в том, что разместят его на открытой местности. Однако они также заявили, что могут ориентироваться только на расстоянии около десяти миль от маяка, что было бы лишь минимально удовлетворительным. Браун спросил, почему они не могут использовать навигационную систему Gee для решения этой проблемы, и когда они признались, что понятия не имеют, что это такое, он с удовлетворением сказал, что не может объяснить им этого, потому что это секретно. [6]
В конечном итоге Брауна отвели на встречу с главнокомандующим SOE и организовали демонстрацию, похожую на ту, что была дана ранее для армии. SOE выдали транспондер и приказали спрятать его где угодно на большой территории, а их самолеты не будут пытаться найти его до тех пор, пока не пройдет неделя. 11 февраля 1942 года один из самолетов Avro Ansons TRE вылетел с авиабазы RAF Hurn и подобрал его на расстоянии 37 миль (60 км), приблизившись и сбросив два контейнера в радиусе 200 ярдов. Заказ был отдан немедленно. [7]
Одной из основных проблем с первоначальными радарами ИИ было то, что передачи распространялись по всей передней полусфере самолета. Более короткие длины волн, такие как те, что использовались в ИИ, имели тенденцию рассеиваться от земли, отправляя часть сигнала обратно к самолету, «отражение от земли» или «возврат от земли». По той простой причине, что земля намного больше самолета-цели, рассеянный сигнал подавлял любой возврат от цели и делал невозможным увидеть любую цель дальше текущей высоты самолета. Для миссии по снабжению, которая выполнялась на очень малых высотах, это явно не сработало. [7]
Поскольку у SOE были собственные самолеты, и не было необходимости заставлять систему работать с существующей конструкцией радара, решение было относительно простым. Вместо того, чтобы транспондер отвечал на той же частоте и, таким образом, терялся в отражениях от земли, он принимал сигнал от радара, а затем ретранслировал его на второй частоте. В самолете приемник был настроен не на передачи радара, а на транспондера. Таким образом, отражение от земли просто игнорировалось, хотя и ценой требования, чтобы транспондер имел две отдельные антенные системы. [7]
Питание транспондера было более серьезной проблемой. Система должна была работать в любую погоду, что делало обычные свинцово-кислотные батареи непригодными из-за их плохой работы в холодную погоду. Систему также приходилось хранить в течение длительного времени перед активацией, что снова говорило против свинцово-кислотных батарей. Решением стали небольшие никель-железные батареи , которые можно было многократно и быстро перезаряжать в полевых условиях и которые работали в широком диапазоне температур. Чтобы защитить систему от захвата, она была оснащена небольшими взрывчатыми веществами, которые могли разрушить достаточно схем, чтобы сделать невозможным определение точных используемых частот. Транспондеры были установлены в чемоданах, выбранных в каждом конкретном случае, чтобы соответствовать распространенным типам, используемым в этой области. [8]
Дюжина транспондеров была поставлена Управлению специальных операций в 1942 году, после чего участие TRE в основном прекратилось. Позже Браун узнал, что они широко использовались на протяжении всей войны. Один экземпляр, сброшенный в Норвегии, использовался в семи отдельных сбросах, несмотря на то, что большую часть года был закопан в жестяной банке из-под печенья . [8]
Комитет по оборудованию воздушно-десантных войск занялся разработкой системы летом 1942 года, профинансировав низкоприоритетную разработку системы Mark II, предназначенной для использования на буксирах планеров и парашютно-десантных самолетах. В то время было решено, что каждая Eureka должна быть способна обрабатывать допросы с 40 самолетов одновременно. Они также выбрали конструкцию, основанную на нескольких субблоках, что позволило бы менять оборудование, просто переставляя субблоки с общего шасси.
Rebecca II и Eureka II были разработаны Murphy Radio , с ранним предварительным производством Rebecca II компанией Dynatron Radio . Система, использующая набор настроенных конденсаторов , использовалась для выбора рабочей частоты из набора из четырех. В поисках контроллера Murphy выбрала 5-позиционную электромеханическую систему General Post Office, используемую в их телефонных системах. Похожий выбор из четырех каналов был доступен в устройствах Eureka, но они выбирались вручную. Rebecca питалась от бортовой сети самолета, в то время как Eureka питалась от батареи со сроком службы около шести часов.
В ходе испытаний Eureka II оказалась слишком тяжелой для практического использования, поэтому для создания версии Mk III была выбрана компания AC Cossor . Для этой версии они использовали миниатюрные американские трубки серии 9000 и гораздо меньшую батарею со сроком службы три часа.
В декабре 1942 года Браун был доставлен в США на Pan Am Clipper для встречи с командованием US I Troop Carrier . [9] Они начали производство ряда версий Mk. III как AN/PPN-1 (Eureka), AN/PPN-2 (Portable Eureka) и AN/TPN-1 (Transportable Eureka). AN/APN-2 (Rebecca), также известный как SCR-729, использовал дисплей, который использовался для ряда целей.
Когда многие британские военные планеры не смогли достичь своих посадочных зон в Сицилии даже в отличных условиях, началась спешное создание еще более компактной и легкой системы Rebecca III. Для разработки снова выбрали Cossor, использовавший сверхрегенеративный приемник и батареи всего на 30 минут работы. Версия Rebecca IIIN использовалась для ударных самолетов на Тихоокеанском театре военных действий. Эти версии использовали конденсаторы во всех пяти положениях поворотного переключателя.
Введение миниатюрных трубок B7G в 1944 году привело к новому витку развития Rebecca/Eureka. В конечном итоге были разработаны десятки различных вариаций.
Воздушный запросчик Rebecca передавал импульс длительностью 4-5 мкс ( микросекунд ) со скоростью 300 импульсов в секунду на частоте от 170 до 234 МГц. Получив этот сигнал, Eureka ретранслировала импульсы на другой частоте. Устройство Eureka также включало в себя систему манипуляции, которая периодически удлиняла импульсы в течение нескольких секунд, позволяя посылать сигнал кода Морзе для идентификации станции.
Этот ретранслируемый сигнал принимался двумя направленными антеннами типа «яги» на самолете, несущем блок «Ребекка», обычное расположение антенн — по обе стороны от кабины самолета. Затем сигнал отправлялся на обычный дисплей радара ASV, при этом вертикальная ось измеряла время (и, следовательно, расстояние), а горизонтальная показывала силу сигнала. Если самолет приближался к Эврике сбоку, горизонтальный импульс распространялся дальше на одной стороне дисплея, чем на другой, указывая на необходимость для самолета повернуть к более короткой точке, чтобы лететь прямо к Эврике.
В системе Eureka была небольшая задержка между приемом сигнала и ответным импульсом. Когда подразделения Rebecca приближались к Eureka, ответный сигнал в конечном итоге перекрывал импульс запроса и делал систему неэффективной. Это происходило на расстоянии около двух миль. В это время экипажу приходилось переключаться на визуальные средства определения местоположения зоны высадки. Использование Eureka без визуального подтверждения неизменно приводило к преждевременным выброскам, как во время высадки американских десантов в Нормандии .
Существовало много версий системы. Ранние модели были ограничены одной частотой; более поздние могли переключаться между пятью частотами.
Eureka Mk VII представлял собой стационарный транспондер, устанавливаемый на стойке и использовавшийся на базах Королевских ВВС для наведения самолетов.
Версия Mark X как Rebecca, так и Eureka, работающая в диапазоне 1000 МГц. Она была разработана для использования во время дозаправки в воздухе , позволяя принимающему самолету определять местонахождение танкера, сохраняя радиомолчание. Самолет-заправщик нёс Eureka, а принимающий самолёт нёс Rebecca. Это оборудование было испытано 214-й эскадрильей в начале 1960-х годов.
Кодовое название «Ребекка» произошло от фразы «распознавание маяков».