terug in de late jaren 80, heeft ons bedrijf erin geslaagd om de volledige 28 volume MIT-stralingslaboratorium (RAD LAB) -serie te kopen, gepubliceerd in 1947, voor de bedrijfsbibliotheek. Voor mij waren deze boeken interessant omdat ik hou van geschiedenis en oude technologie, maar ik begreep niet waarom iedereen zo enthousiast was over de acquisitie. Alleen een vluchtige glimp van de volumes zou onthullen dat de “circuits” deze boeken beschreven gebruikte vacuümbuizen en hun “computers” zijn gemaakt van mechanische koppelingen. Dit waren de jaren tachtig en we werkten met moderne radar- en communicatiesystemen met behulp van halfgeleiders, geïntegreerde circuits en digitale computers. Hoe kunnen deze oude muffe boeken mogelijk van praktisch gebruik zijn? Tot mijn verbazing bleek dat ze inderdaad konden, en uiteindelijk kwam ik de opwinding waarderen. Ik heb zelfs een aantal van hen in de loop der jaren gebruikt.

Stralingslab? Kernradar?

In de jaren voorafgaand aan WW2, werd het idee van een civiele organisatie van wetenschappers die onafhankelijk van de militaire en overheidsbureaucraces zouden opereren, door Dr. Vannevar Bush. Het leger en wetenschappers hadden tijdens de Eerste Wereldoorlog niet goed samengewerkt en het zag eruit als wetenschap en technologie in de toekomst een veel grotere rol spelen.

Het leek erop dat Amerika uiteindelijk het conflict zou betreden, en Dr. Bush en anderen geloofden dat er een nieuw organisatorisch raamwerk werd opgeroepen. Daartoe werd het National Defense Research Committee (NDRC), dat later het kantoor van Wetenschappelijk Onderzoek en Ontwikkeling (OSRD) werd, op de president Roosevelt en hij keurde het in juni 1940 goed.

Bijna onmiddellijk viel een geschenk in de schoot van de nieuwe organisatie – de Tizard Mission die in de Verenigde Staten arriveerde uit het Verenigd Koninkrijk in 1940. Ze brachten een letterlijke schatkist van technische innovaties van de Britten, die hoopten dat de samenwerking van de VS zou kunnen helpen ze overleven wat eruit zag als een bepaalde en dreigende invasie. Een van die schatten was de holte magnetron, die onze eigen Dan Maloney ongeveer een paar jaar geleden schreef.

Binnen een paar weken, onder leiding van Young Welshman “Taffy” Bowen, hadden ze het ontwerp herzien en verzamelden de benodigde apparatuur om het op te vuren. Een 10 KV-anode-voeding en een 1.500 Gauss-elektromagneet werden verkregen en de wetenschappers verzamelden zich op de Bell Radio Laboratories in Whippany New Jersey op zondag 6 oktober 1940. Ze voedden de holte magnetron en werden weggeblazen door de resultaten – meer dan 10 kW van RF bij 3 GHz (10 cm) van iets de grootte van een bar met zeep.

Een vlaag van activiteit volgde en het stralingslaboratorium werd formeel vastgesteld op 25 oktober, gelegen op MIT en opererend onder de paraplu van de NDRC. De naam zou microgolfaboratorium zijn, maar het werd in plaats daarvan veranderd in stralingslaboratorium om eventuele nieuwsgierige ogen te misleiden met betrekking tot de focus van hun onderzoek. Op dit moment waren stralingsonderzoekslabs, zoals Nobelprijs-ontvanger Ernest Lawrence’s Berkeley stralingslaboratorium, zuiver wetenschappelijk in scope zonder oorlogsbelang.

De push to lagere golflengten

US Navy CXAM SHIP-BORNE RADAR
Vhf
200 MHz
1,5 m
1940

US Army SCR-270
Vhf
100 MHz
3 m
1940

British Chain Home
HF / VHF
20 – 50 MHz
15 – 6 m
1938

Britse chain huis laag
Vhf
200 MHz
1,5 m
1939

Sovjet-Unie RUS-1
Vhf
75 MHz
4 m
1938

Waarom alle gedoe? Hoewel radarsystemen tegen die tijd in beperkte gebruik waren, bedreven ze allemaal in de VHF-band. Ingenieurs van de dag waren bekend met de VHF-frequentieband en hadden daarom de ontwerphulpmiddelen en de noodzakelijke componenten om werkeenheden te bouwen. Aan het einde van de jaren 1930 hadden de Britten een uitgebreide lijn van kustverdedigingsradarstations gebouwd, genaamd Chain Home, wiens operatie HF en VHF doorgaat. Sinds de oorlog in 1939 begon, waren sommige zwakheden in het systeem aan het licht gekomen. Het lage systeem van de ketenhuis op 200 MHz richtte een aantal van deze bezorgdheid aan, maar de kortere golflengten van centimetrische radar (in de SHF-regio) beloofden enkele echte voordelen. Antennes kunnen bijvoorbeeld kleiner zijn, kleinere objecten kunnen worden gedetecteerd en gelegen met een betere nauwkeurigheid. Maar er was geen manier geweest om de nodige zendervermogen te genereren totdat de introductie van de holte magnetron.

Samen met de holte magnetron zelf presenteerden de Britten hun Amerikaanse tegenhangers met een prioriteitslijst. Ze hadden meteen drie soorten radar nodig: (1) Airborne Interception, (2) Regisseren van anti-vliegtuigwandvuur en (3) Long Range Bomber Navigation. Het RAD-lab is het eens en meteen begonnen met drie bijbehorende crashprogramma’s.

Project 1: Airborne Intercept Radar

B-18 gebruikt als een vliegend radarlaboratorium
In drie maanden had het team hun prototype 10 cm airborne radar werken. Gebouwd in echte hacker-stijl, vulde het een heel dak op en was geplaveid samen met wat ze ook zouden kunnen krijgen. Begaan januari hadden ze een werksysteem met twee antennes, en tegen februari hadden ze de transmit-ontvangstschakelaar probl opgelostem en demonstreerden succesvolle tracking van vliegtuigen met alleen “één oog”. Tegen maart hadden ze het uitgestrekte prototype verminderd tot iets dat in een vliegtuig kon worden geïnstalleerd. Op zijn eerste testvlucht vertoonde de bemanning air-to-air-detectie, en op een gril, geprobeerd en is erin geslaagd om schepen en onderzeeërs te ontdekken.

Project 2: Anti-Aircraft Gun Radar

SC-584 bij bewijsgrond

Eerst automatisch gevolgd vliegtuig

Dit project werd vroeg in 1941 in de volle swing. De oorspronkelijke ideeën gepresenteerd door de Britten, inderdaad hoe bestaande VHF-gebaseerde systemen werkten, was helemaal handmatig. Radar zou de vliegtuigen vinden, maar mensen stuurden de antennes en vuurden de geweren – in feite een echt verbeterde zoeklicht. Maar RAD LAB-wetenschappers dachten dat ze het beter konden doen door het hele proces te automatiseren. Ze bewezen de Naysayers verkeerd, en tegen mei 1941 had een radarbewerking die de vliegtuigen automatisch kon volgen en een filmcamera in het vliegtuig wees. Bell Labs ontwikkelden een analoge brandbesturingscomputer en een werksysteem is voltooid door APR 1942 (SCR-584 Radar).

Project 3: Navigatie met lange afstand

Loran A / APN-4-ontvanger set
Ontwikkeling van het Navigatieproject van de lange afstand, of Loran, begon meteen. Het eerste paar stations was in aanbouw door de lente. Loran was het enige RAD LAB-project dat geen microgolven zou gebruiken. In plaats daarvan bediende het ongeveer 2 MHz en werd het gebruikt om vlakken en schepen te begeleiden. Loran en zijn opvolgers blijven tot 2010 in de Verenigde Staten worden gebruikt, en in Europa tot 2015.

Dit zijn slechts de eerste drie projecten. Tegen het einde van de oorlog had het RAD-lab ontwikkeld en bijgedragen aan vele andere nieuwe radarapplicaties, waaronder nieuwe systemen op 3 cm en 1 cm.

Werkomgeving

De RAD-lab heeft mensen snel nodig en begon natuurkundige en ingenieurs van universiteiten rond het land te werven. Bij alle rekeningen was het een geweldige plek om te werken. Er was een gratis uitwisseling van ideeën, de opwinding van het duwen van nieuwe grenzen van engineering en natuurkunde. Tientallen jaren vóór modems en BBS-systemen, internet, of onze eigen wekelijkse hackaday-chat, hadden RAD LAB-personeel wekelijkse teletype conferenties met hun collega’s over de hele wereld.

Het laboratorium hield nooit vast aan een stijve organigram, gebaseerd op de zogenaamde logica of een vooropgezette functie; eerder werd de organisatie gebouwd rond de beschikbare mannen. [Het beleid was om] de wetenschappers vrij te maken van niet-wetenschappelijke controle. In het laatste jaar of twee begon het laboratorium meer gecontroleerd te worden door niet-wetenschappelijke elementen. Maar dit kwam te laat om eventuele belangrijke aspecten van het programma te frustreren. RAD LAB Founding Director Lee Alvin Dubridge

De altijd aanwezige urgentie van de oorlog zou altijd afwegen bij beslissingen. Iedereen die een nieuw idee voorstelt, zou altijd worden uitgedaagd door associate director I. I. RABI met de volgende vraag: “Hoeveel Duitsers zullen het doden?”. [ED OPMERKING: verschillende tijden!]

Nalatenschap

Naast het slagen met de eerste drie projecten, bleef het RAD-lab bijdragen aan en breidde de toepassingen van radar uit. Deze projecten omvatten microgolflandingssystemen, onderzeese jachtradars, elektronische teller-maatregelen en tegenmaatregelen, identificatiepal of vijand (IFF), vroege waarschuwingsradar en shell-zekeringradars, onder andere. Op zijn hoogtepunt gebruikte het RAD-lab meer dan 3000 werknemers, waaronder verschillende toekomstige Nobelprijswinnaars, waaronder I.I. Rabi (Physics 1944) en Ed Purcell (Physics, 1952) voor ontdekkingen met betrekking tot nucleaire magnetische resonantie.

Van het bouwen van 20’s goedkeuringsbrief
Een van de tijdelijke structuren die gebouwd zijn om het uitgestrekte laboratorium in 1943 te huisvesten, werd eenvoudig gebouwd 20 en werd tientallen jaren een legende tot zichzelf om te volgen. Being van tijdelijke constructie, maakten mensen zich geen zorgen over het boren van gaten in muren om kabels te passeren. Er wordt gezegd dat 20% van alle Amerikaanse natuurkundigen in het bouwen van 20 in één keer of een ander werkte, en de naam “The Magic Incubator” verdiend. Het werd eindelijk in 1998 afgebroken om plaats te maken voor een modern academisch complex.

Een encyclopedie van kennis

Toen de oorlog voorbij is, sloot de RAD-lab op 31 december 1945. Eén laatste taak was om het werk gedaan te documenteren tijdens de vijf jaar van operaties. Assistant Director Louis Ridenour leidde de taak en kreeg de wetenschappers om hun werk te documenteren voordat ze terugkeerde naar het normale leven. Het resultaat was een 28 volume set, inclusief de index.

Volume 1 van de Rad Lab-serie
Tijdens mijn jaren werken we met radarsystemen routinematig enkele van deze boeken. Het zou niet ongewoon zijn om iemand in de hal te horen, “die gisteravond van mijn bureau heeft gestolen?” – Samuel Silver was de auteur van het antenneboek, het volume 12. Ik gebruikte het Waveguide-handboek van Marcuvitz, volume 10, nogal een beetje. En wanneer toegewezen aan een project met behulp van time-of-flight-berekeningen, heb ik veel geleerd van het Loran-boek.

In de jaren 2020 zijn er een van deze volumes nog steeds belangrijk? Ik zou zeggen dat de theoretische mensen nog steeds geldig zijn, maar er zijn waarschijnlijk veel andere, moderner, teksten meereenvoudig verkrijgbaar. Voor mensen in retrocircuits hebben deze boeken veel goede voorbeelden van vacuümbuisontwerpen om van te leren. En als u in mechanische computers bent, kan het boek over computermechanismen en -oppelingen van belang zijn. Deze serie is al lang uit de afdruk, maar ze zijn verkrijgbaar bij het internetarchief (link naar volume 1).

Bannerbeeld Courtesy Mit Museum.