レーダー

レーダーは 、電波を使用してそのような物体の距離、高度、方向、速度を測定する物体検出システムです。これらの物体には、航空機、船舶、宇宙船、誘導ミサイル、自動車、気象学的および地質学的層が含まれます。アンテナは電波またはマイクロ波のパルスを送信し、衝突した物体で「反射」します。この跳ね返りによって生じるエネルギーは、通常、送信機と同じ場所にあるアンテナに戻ります。

写真: デビッド・モニオー/ウィキメディア

このシステムは、第二次世界大戦前および第二次世界大戦中にいくつかの国によって秘密裏に開発されました。「RADAR」という用語は、「RAdio Detection And Ranging」の頭字語として、1940 年にアメリカ海軍によって造られました。すぐに、この用語はいくつかの言語に浸透し、一般名詞になりました。

今日、レーダーの用途は、航空交通管制、天文学、防空システム、対ミサイルシステム、ランドマークや他の船舶の位置を特定する海上レーダー、航空機衝突回避システム、船舶監視システム、海上、宇宙監視、高速道路など、非常に多岐にわたります。監視および制御システム、特に軍事用途。これらのタスクに加えて、レーダーは降雨の気象監視にも使用できます。ハイテクレーダーシステムはデジタル信号処理に関連しており、非常に高いノイズレベルから有用な情報を抽出できます。レーダーに似た他のシステムは、電磁スペクトルの他の部分を利用します。一例は、電波の代わりにレーザーからの可視光を使用する「ライダー」です。

無線システムの起源は 1886 年に遡ります。このとき、ドイツの物理学者ハインリッヒヘルツは、電波が十分な固体から反射される可能性があることを示しました。 1895 年、クロンシュタットのロシア帝国海軍の物理学教授アレクサンダーポポフは、遠方の雷を検出するための粘着管を備えた装置を開発しました。翌年、彼は火花発信器を追加しました。 1897 年、バルト海で 2 隻の船間の通信用にこの装置をテストしたとき、彼は 3 隻目の船の存在によって引き起こされる干渉に気づきました。ポポフ氏はレポートの中で、この現象は物体検出に使用できると書いていますが、この特定の現象については詳細な研究は行っていません。

ドイツの発明家クリスチャン・ヒュルスマイヤーは、遠く離れた金属物の存在を検出するために電波を初めて使用しました。 1904 年、彼は、濃霧の中でも距離が分からないにもかかわらず、船を探知できる可能性を実証しました。彼は 1904 年 4 月に探知装置の特許を取得し、その後、船舶の距離を計算する関連技術の特許を取得しました。彼はまた、1904 年 9 月 23 日にテレモビスコープと呼ばれる完全なシステムの英国特許を申請しました。

1922 年、アメリカ海軍の研究者である A. ホイトテイラーと C. レオヤングは、ポトマック川の対岸に送信機と受信機を設置し、ビームを通過する船が受信信号を振動させることを発見しました。テイラーは、この特性を視界が悪い状況で船舶の存在を検出するために使用できることを示唆する報告書を提出しましたが、海軍は当時この実験を推進しませんでした。 8年後、海軍研究所の従業員ローレンス・A・ハイランドは、電波における同様の振動効果を観察し、特許を申請するとともに、テイラーとヤングとともに海軍研究所で働き、いわゆる研究をするという提案を提出した。移動するターゲットからのエコー無線信号

第二次世界大戦前、フランス、ドイツ、イタリア、日本、オランダ、ソビエト連邦、英国、米国の研究者たちは、独立して完全に秘密裏に、現在のバージョンのラジオにつながる技術を開発しました。オーストラリア、カナダ、ニュージーランド、南アフリカも戦時中に無線技術のある程度の発展を遂げましたが、規模は小規模でした。同じ時期に、ソ連の軍事技術者オシェプコフは、レニングラード電気物理研究所と協力して、受信機から半径 3 km 以内の航空機を検出できる実験装置を製造しました。

イギリスは航空機攻撃に対する防御システムとしてレーダーを初めて全面的に活用した。主に、ドイツ人が実際に有名なデス・レイを開発していたという恐怖によって刺激されました。研究の結果、彼らはデス・レイの探知は現実的ではないが、航空機の探知は非常に実現可能であると結論づけた。ロバート・ワトソン・ワットのチームは上司に実際に動作するプロトタイプの機能を実証し、その後この装置の特許を取得しました。これは後に英国の電波防護ネットワークの基礎として機能します。戦争により、無線機の最適な使用方法を見つけるための研究が促進され、携帯性の向上や英国空軍のパスファインダーで使用される補完ナビゲーションシステムなどの機能の追加が行われました。

レーダーシステムは、所定の方向に電波、つまりレーダー信号を放射する送信機で構成されます。これらが物体に接触すると、さまざまな方向に反射または散乱されます。レーダー信号は、ほとんどの金属などの導電性材料、海水、湿地によって特によく反射されます。反射されて送信機に戻るレーダー信号は、実際にレーダーの働きを行う波です。物体が送信機に向かって移動したり、送信機から遠ざかったりすると、ドップラー効果によって電波の周波数にわずかな同等の変化が生じます。