多切斯特号1922年9月下旬,两名业余无线电爱好者在位于华盛顿特区外的美国海军航空站的边缘,架设了一个短波无线电发射机,俯瞰波托马克河。
时年31岁的利奥·扬来自俄亥俄州的一个农场小镇,从高中起就一直在制作无线电设备。
他的搭档——42岁的霍伊特·泰勒曾是一名物理学教授,也是美国海军的高级无线电科学家。他们聚集在一起测试高频无线电是否可以帮助船只在海上进行更准确的通信。
扬操作无线电发射机,将其工作频率设在60兆赫兹,比其设计水平高20倍。他还使用在工程期刊中学到的技术来提升接收器的灵敏度。适当地调整设备之后,两个人打开发射器,将接收器装上卡车,然后开车前往海恩斯点,它是美国海军航空站正对面穿过波托马克河的一个公园。他们把接收器放置在公园边缘的防波堤上,并将其对准河对岸的发射器。接收器发出信号清晰的稳定音调。突然,音量提高了一倍,然后又消失了几秒。接着它以双倍音量恢复了一会儿,最后恢复为原来稳定的音调。
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他们抬起头,看到一艘船——“多切斯特号”,刚刚从接收器和发射器之间经过。对于这两位工程师来说,强度加倍是无线电波干扰的一种明显迹象:两束同步波叠加在一起。当多切斯特号的船体相对于发射器和接收器之间的视线距离达到“最有效点”距离时,从船体反射的波束(图中左侧的波束1)恰好穿过一条比视线波长一半的路径(波束2)。此时,两个波束完全同步,这也解释了为什么来自接收器的音量会加倍。
当船经过视线时,它完全挡住了信号。在船经过视线之后(图中右侧位置),声音又回来了。当船的后部达到与视线相同的“最有效点”距离时,反射和直射的光束再次精确同步。这就解释了第二次音量加倍的原因。扬和泰勒正在测试一种通信工具,但他们偶然发现了一种探测工具。这两名工程师又成功地重复了几次实验,几天后,也就是9月27日,他们给上级写了一封信,描述了这种探测敌舰位置的新方法。一排载有接收器和发射器的美国船只可以立即检测到“敌人的船只正在……雾、黑暗或烟幕中通过”。这是已知最早在战斗中使用雷达的情形。
一位军事历史学家后来写道,这项技术改变了战争的面貌,“超过了自飞机问世以来的任何一项发明”。
海军完全无视这个发现。
由于没有人支持他们的提案,而且资金申请被拒绝,扬和泰勒放弃了这个想法。他们转而为海军的其他无线电项目工作。但他们从未忘记这个想法。
8年后的1930年年初,扬和实验室的另一位工程师劳伦斯·海兰开始测试一种引导飞机着陆的新想法。用着陆跑道附近地面上的发射器将无线电信号发射到天空中,指挥即将着陆的飞行员和他的飞机跟随信号降落。6月的一个炎热潮湿的下午,在距离发射器两英里的地方,海兰开始测试他们计划使用的接收器。他在调试设备时,接收器突然变得非常吵,然后又安静下来,过了一会儿,声音再次变大,接着它又安静下来。他多次检查设备,没有发现任何问题。当他准备把坏了的接收器送回实验室时,他注意到一些奇怪的事情:每当飞机飞过头顶时,信号就会变大。海兰告诉了扬,扬很快意识到这与自己多年前在波托马克河上发现的现象有关。射向天空的光束从头顶的飞机上反射回来,落在海兰的接收器上。他们很快证实,反射无线电波不仅能探测到船只,还能探测到在8 000英尺高空中飞行的飞机,即使这些飞机远在数英里之外。他们进行了详细的测试,并再次提交了一份从未在战争中出现过的提案——敌机早期预警系统。
然而,什么也没有发生。
5000美元的资助请求被拒绝了,因为取得初步成果的时间“很可能超过3年”。另一位办公室负责人轻蔑地写道:“这是一个不切实际的梦想,几乎没有真正成功的机会。”他还列举了一些理由进行说明。军方直到5年之后才为这个项目指派了一名全职人员。
一位遭受过惨重失败的海军军官后来回忆道:“我真的很痛苦……想想1941年之前两年雷达探测舰队的经验,我们本可以挽回在太平洋战争初期失去的生命、飞机、战舰,并取得战争胜利。”
1941年12月7日上午,雷达的前身早期预警系统在夏威夷进行了实地测试。同日,353架敌机对珍珠港发动突然袭击并造成2 403人死亡。
上帝就总是这样和人类开着玩笑。
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