Кіріспе
20 ғасырдағы британдық физик және бағыт табу және радар технологиясының негізін қалаушы Роберт Александр Уотсон Уотт (Sir Robert Alexander Watson Watt) (13 сәуір 1892 – 5 желтоқсан 1973) – радио бағыт табу және радар технологиясының британдық негізін қалаушысы. Уотт радиофизика саласындағы мансабын метеорологиялық қызметте жұмыс істеуден бастады, онда ол найзағайдың шығуымен байланысты радио толқындарын пайдаланып, найзағайларды дәл анықтаудың жолдарын іздеді. Бұл 1920 жылдары кейін жоғары жиілікті бағыт табу (HFDF немесе "хафф-дафф") деп аталған жүйенің жасалуына әкелді. Бұл жүйе сол кезде кеңінен танымал болғанымен, оның зор әскери әлеуеті 1930 жылдардың соңына дейін толыққанды дамытылмады. "Хафф-дафф" операторларға жаудың радио хабарларын секундтар ішінде анықтауға мүмкіндік берді және ол Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде неміс суасты қайықтарының қаупін сейілтуге көмектескен жүйелердің маңызды бөлігі болды. Суасты қайықтарына жасалған шабуылдардың шамамен төрттен бірінде осы "хафф-дафф" қолданылған. 1935 жылы Уотттан радио сәулесі арқылы неміс өлім қаруы туралы хабарларға баға беруі сұралады. Уотт пен оның ассистенті Арнольд Фредерик Уилкинс бұл мүмкін емес екенін анықтады, бірақ Уилкинс ұшақтарды қашықтықтан табу үшін радиосигналдарды пайдалануды ұсынды. Осының нәтижесінде 1935 жылдың ақпан айында демонстрация өтті, онда BBC қысқа толқынымен берілген сигналдар Хэндли Пейдж Хейфорд ұшағынан кері қайтарылды. Уотт осы құрылғының практикалық үлгісін жасады, ол 1938 жылы "Chain Home" кодовый атымен қолданысқа енгізілді. Бұл жүйе Ұлыбритания шайқасында Корольдік әуе күштеріне маңызды алдын ала ақпаратты ұсынды. Өзінің өнертабысының сәттілігінен кейін Уотсон Уотт 1941 жылы Жапонияның Перл-Харборға жасаған шабуылынан кейін әуе қорғанысы мәселесі бойынша кеңес беру үшін АҚШ-қа жіберілді. Ол елге оралып, Соғыс және жабдықтау министрлігі үшін радар технологиясын жетілдіру жұмыстарын жалғастырды. 1941 жылы Корольдік қоғамның мүшесі болып сайланды, 1942 жылы рыцарь атағы берілді және 1946 жылы АҚШ-тың Еңбегі үшін медалімен марапатталды.
Sir Robert Alexander Watson Watt (13 April 1892 – 5 December 1973) was a British pioneer of radio direction finding and radar technology. Watt began his career in radio physics with a job at the Met Office, where he began looking for accurate ways to track thunderstorms using the radio waves given off by lightning. This led to the 1920s development of a system later known as high frequency direction finding (HFDF or "huff duff"). Although well publicized at the time, the system's enormous military potential was not developed until the late 1930s. Huff duff allowed operators to determine the location of an enemy radio transmitter in seconds and it became a major part of the network of systems that helped defeat the threat of German U boats during World War II. It is estimated that huff duff was used in about a quarter of all attacks on U boats. In 1935, Watt was asked to comment on reports of a German death ray based on radio. Watt and his assistant Arnold Frederic Wilkins quickly determined it was not possible, but Wilkins suggested using radio signals to locate aircraft at long distances. This led to a February 1935 demonstration where signals from a BBC short wave transmitter were bounced off a Handley Page Heyford aircraft. Watt led the development of a practical version of this device, which entered service in 1938 under the code name Chain Home. This system provided the vital advance information that helped the Royal Air Force in the Battle of Britain. After the success of his invention, Watson Watt was sent to the U. S. in 1941 to advise on air defence after Japan's attack on Pearl Harbor. He returned and continued to lead radar development for the War Office and Ministry of Supply. He was elected a Fellow of the Royal Society in 1941, was given a knighthood in 1942 and was awarded the US Medal for Merit in 1946.
Алғашқы жылдар
Уотсон Уотт 1892 жылғы 13 сәуірде Шотландияның Ангус аймағындағы Бречин қаласында дүниеге келді. Ол өзінің әйгілі инженер және практикалық бу машинасының ойлап тапқан авторы Джеймс Уотттың ұрпағы екенін айтты, бірақ олардың туыс екенін көрсететін ешқандай дәлел табылмады. Дамакр бастауыш мектебі мен Бречин орта мектебін бітіргеннен кейін, ол Данди университетінің колледжіне қабылданды (бұл кезде Сент-Эндрюс университетінің құрамында болған, 1954 жылы Дандидегі Королева колледжіне, ал 1967 жылы Данди университетіне айналды). Уотсон Уотт студенттік өмірінде үлкен жетістіктерге қол жеткізіп, 1910 жылы химия пәнінен Карнелли сыйлығын және жалпы табиғаттанудан сынып медалін жеңіп алды. 1912 жылы инженерлік мамандығы бойынша бакалавр дипломын алып, 1907 жылдан 1942 жылға дейін Данди университетінің физика кафедрасын басқарған профессор Уильям Педдиден ассистенттік қызмет ұсынылды. Дәл Педди Уотсон Уатты радионы, яғни сол кездегі «сызбасыз телеграфты» зерттеуге ынталандырды және радиожиілікті осцилляторлардың физикасы және толқын таралуы бойынша аспирантура курсын өткізді. Ұлы соғыс басталғанда Уотсон Уотт колледждің инженерлік бөлімінде ассистент болып жұмыс істеді.
Алғашқы тәжірибелер
1916 жылы Уотсон Уотт Соғыс кеңсесінде жұмыс істегісі келді, бірақ байланыс саласында нақты бос орын болмады. Оның орнына ол Метеорологиялық басқармаға жұмысқа орналасты, себебі оның радионы найзағайды анықтау үшін пайдалану туралы идеялары оларды қызықтырды. Найзағай ауадағы иондау арқылы радиосигналды тудырады. Оның мақсаты – осы сигналды анықтап, ұшқыштарды алдағы дауыл туралы ескерту болды. Сигнал жиіліктердің кең диапазонында пайда болады және теңіздік ұзын толқынды жиынтықтармен оңай анықталып, күшейтілуі мүмкін. Шындығында, найзағай осы жалпы толқын ұзындығында байланыс үшін үлкен мәселе тудыратын. Оның алғашқы тәжірибелері сигналды анықтауда сәтті болды және ол оны 2500 км (1500 миль) дейінгі қашықтықта анықтай алатынын көрсетті. Орналасуын анықтау үшін сигналды барынша күшейту (немесе әлсіздету) үшін циклдік антеннаны айналдыру қажет болды, осылайша дауылға "бағытталды". Найзағайдың жарқылы өте жылдам болғандықтан, антеннаны уақтылы бұрып, нақты орнын анықтау өте қиын болды. Оның орнына оператор көптеген жарқылына құлақ түсіп, шамамен орналасқан жерін анықтады. Алғашында ол Хэмпшир графтығының Альдершот қаласындағы Әуе министрлігінің Метеорологиялық кеңсесінің сымсыз станциясында жұмыс істеді. 1924 жылы Соғыс департаменті өздерінің Альдершоттағы жерін қайтарып алғысы келгенін хабарлағанда, ол Беркшир графтығының Слау қаласына жақын Дитон Паркіне көшті. Ұлттық физикалық зертхана (ҰФЗ) осы жерді пайдаланып жүрді және оның жұмысына маңызды болып табылатын екі негізгі құрылғысы болды. Біріншісі – Adcock антеннасы, төрт мачтадан тұратын құрылғы, ол фазалық айырмашылықтар арқылы сигналдың бағытын анықтауға мүмкіндік берді. Бұл антенналардың тік бұрышта орналасқан жұптарын пайдаланып, найзағайдың бағытын екі ось бойынша бір мезгілде өлшеуге болады. Осы жылдам сигналдарды көрсету қиындық тудырды. Бұл мәселені екінші құрылғы – "Белл Лабораториясынан" жақында сатып алынған WE 224 осциллоскопы шешті. Екі антеннадан келетін сигналдарды осциллоскоптың X және Y каналдарына жіберу арқылы, бір жарқыл дисплейде сызық пайда болуына себеп болды, ол жарқылдың бағытын көрсетті. Осциллоскоптың фосфорының салыстырмалы түрде "баяу" болуы сигналды жарқыл болғаннан кейін ғана оқуға мүмкіндік берді. Уотттың жаңа жүйесі 1926 жылы қолданысқа енгізілді және Уотсон Уотт пен Хердтің кең мақаласының тақырыбы болды. 1927 жылы Мет және ҰФЗ радио топтары бірігіп, Уотсон Уотт директор болып тағайындалған Радио зерттеу стансасын құрды. Зерттеуді жалғастыра келе, командалар "статикалық" радиосигналдардың себептерін зерттеді және алыс сигналдардың көкжиектен артылып, жоғарғы атмосферадан шағылысқанда көп нәрсені түсіндіруге болатынын анықтады. Бұл бұрын ұсынылған, бірақ осы кезде инженерлер көбінесе жоққа шығарған Хевисайд қабатының нақтылығының алғашқы тікелей дәлелі болды. Қабаттың биіктігін анықтау үшін Уотт, Апплтон және басқалар "уақыт базасын" жасау үшін "сквеггерді" ойлап тапты, ол осциллоскоптың нүктесін дисплейде өте жоғары жылдамдықпен тегіс қозғалтады. Сквеггерді уақыт бойынша реттеу арқылы нүкте дисплейдің соңына Хевисайд қабатынан шағылысқан күтілетін сигналдармен бір уақытта жетеді, соның арқасында қабаттың биіктігін анықтауға болады. Осы уақыт базасының схемасы радардың дамуының кілті болды. 1933 жылы тағы бір қайта ұйымдастырудан кейін Уотт Теддингтондағы ҰФЗ радио бөлімінің бастығы болды.
Әуе қорғанысының проблемасы
Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде немістер Зепелиндерді Ұлыбритания үстінен ұзақ қашықтыққа бомба тастау үшін пайдаланды, ал қорғаныс осы қауіпке қарсы күресуге тырысты. Сол кезден бері ұшақтардың қабілеттері едәуір жақсарды және азаматтық аймақтарды кең ауқымды түрде әуеден бомбалау мүмкіндігі үкіметті алаңдатып, мазалады. Ауыр бомбалаушылар қазіргі кездегі зениттік қарулардың жете алмайтын биіктікте ұшуға қабілетті болды. Жау әуежайлары Англия бұғазы арқылы 20 минуттық ұшу қашықтығында болғандықтан, бомбалаушылар бомбаларын тастап, қандай да бір ұрыс ұшақтары биіктікке көтерілмес бұрын базаға қайта оралатын. Бұл мәселенің жалғыз шешімі – ұрыс ұшақтарының әуеде тұрақты түрде патрульдеуін ұйымдастыру секілді көрінді, бірақ ұрыс ұшақтарының ұшу уақыты шектеулі болғандықтан, мұндай патрульдеу үшін үлкен әуе күші қажет болар еді. Балама шешім шұғыл түрде қажет болды, сол себепті 1934 жылы Әуе министрлігі Ұлыбританиядағы әуе қорғанысын жақсарту жолдарын табу үшін, сэр Генри Тизард төрағалығымен CSSAD (Әуе қорғанысын ғылыми зерттеу комитеті) құрды. 1935 жылғы қаңтарда Әуе министрлігінің ғылыми зерттеулер директоры Гарри Уимперис, нацистік Германия радио толқындарын пайдаланып қалалар мен адамдарды жоя алатын «өлім сәулесін» жасады деген қауесеттерге назар аударды. Ол Уотсон Уотттан, әуе кемелеріне қарсы қолдану үшін осындай «өлім сәулесінің» үлгісін жасау мүмкіндігі туралы сұрады.
Әуе кемесін анықтау және анықтау
1935 жылғы 12 ақпанда Уотсон Уотт Ұшу министрлігіне ұшақтарды радио әдістерімен анықтау және орналастыру жүйесінің құпия меморандумы жіберді. Өлім сәулесі сияқты әсерлі болмаса да, бұл идеяның әлеуеті зор екені анық болды, бірақ Әуе министрлігі қаржыландыруды бұрын, радио толқындары ұшақтан кері шағылысатынын көрсетуді талап етті. Бұл 26 ақпанға дейін дайын болды және Давентридегі BBC қысқа толқынды хабар тарату станциясының бірінен шамалы алыста орналасқан екі қабылдағыш антеннадан тұрды. Екі антенна да кезеңдік түрде реттелгендіктен, станциядан тікелей келетін сигналдар бір-бірін жоятын, ал басқа бұрыштардан келетін сигналдар қабылданып, CRT индикаторындағы көрсеткіштің ауытқуына себеп болатын (пассивті радар). Бұл сынаққа тек үш адам куә болды: Уотсон Уотт, оның әріптесі Арнольд Уилкинс және комитет мүшесі А. П. Роу. Демонстрация сәтті аяқталды: қабылдағыш бірнеше рет сайт айналасында айналып ұшқан Handley Page Heyford бомбалаушысынан анық сигналды көрсетті. Премьер-министр Стэнли Болдуин радар жетістіктері туралы жасырын түрде хабардар болды. 1935 жылғы 2 сәуірде Уотсон Уотт ұшақты анықтау және орналастыруға арналған радио құрылғысына патент алды. Олар "толық масштабты" радиолокациялық радио мұнара жүйесін сынақтан өткізді, жау бомбалаушысын ұстап алу үшін радиосигналдар арқылы анықтауға тырысты. Сынақ толығымен сәтсіз аяқталды, күресші ұшақ нысанадан өткеннен кейін ғана бомбалаушыны көріп қалды. Мәселе радарда емес, бақылаушылар корпусынан күресші ұшақтарға берілетін ақпарат ағынында болды, ол көп қадамдардан тұрды және өте баяу болды. Генри Тизард, Патрик Блэкетт және Хью Доудинг дереу бұл мәселені шешуге кірісті, бірнеше деңгейлі есеп беру жүйесі бар "басқару және әуе қорғанысы есеп беру жүйесін" жобалады, олардың барлығы картаға түсіру үшін бір үлкен бөлмеге жіберілді. Картаны бақылайтын бақылаушылар тікелей байланыс арқылы күресші ұшақтарға не істеу керектігін түсіндірді.
Екінші дүниежүзілік соғысқа үлес
"Англия тарихы 1914–1945" еңбегінде тарихшы А. Дж. П. Тейлор Ватсон Уатт, сэр Генри Тизард және олардың әріптестеріне радарды дамытқаны үшін ең жоғары мақтау айтты, оларды Екінші дүниежүзілік соғыстағы жеңіске үлкен үлес қосқан деп бағалады. 1938 жылдың шілдесінде Ватсон Уатт Бодси Манордан кетіп, Байланыс дамуы директоры (DCD RAE) лауазымына тағайындалды. 1939 жылы сэр Джордж Ли DCD лауазымын қабылдады, ал Ватсон Уатт Ұшақ өндірісі министрлігінің телекоммуникация жөніндегі ғылыми кеңесшісі (SAT) болды. 1941 жылы ол АҚШ-қа барып, Перл-Харбор шабуылымен дәлелденген, олардың әуе қорғанысының нашарлығы туралы кеңес берді. 1942 жылы ол VI Георгиймен рыцарь атанып, 1946 жылы АҚШ-тың Еңбегі үшін медалімен марапатталды. Рыцарь атағынан он жыл өткен соң, Ватсон Уатт радарды дамытуға қосқан үлесі үшін Ұлыбритания үкіметінен 50 000 фунт стерлинг алды. Ол инженер-консультант ретінде тәжірибе ашты. 1950 жылдары ол Канадаға көшіп, кейін АҚШ-та тұрды, онда 1958 жылы "Жеңіске үш қадам" атты кітабы жарық көрді. Шамамен 1958 жылы ол американдық "Ақиқатты айту" телешоуында құпия сыншы ретінде пайда болды. 1956 жылы Ватсон Уатт Канадада жылдамдықпен жүргені үшін радармен жылдамдықты өлшеу құрылы бар полицейге тоқтатылған. Оның сөзі: "Егер сіздер оны осылай қолданатыныңызды білгенімде, мен оны ешқашан ойлап таппаған болар едім!".
Құрметтер
1945 жылы Уотсон Уатт Корольдік институтының Рождестволық лекциясын сымсыз байланыс тақырыбында оқуға шақырылды. 1949 жылы Дунди университетінде Уотсон Уатт атындағы Электр инженерия кафедрасы ашылды. 2013 жылы ол Шотландия инженерлік даңқ залының төрт мүшесінің қатарына енді.
Мұра
2014 жылдың 3 қыркүйегінде корольдік ханшайым Брейчин қаласында сэр Роберт Уотсон Уотттың ескерткіші ашылды. Бір күннен кейін BBC Two телеарнасы «Castles in the Sky» драмасын көрсетті, онда Эдди Иззард Уотсон Уотт рөлінде ойнады. Уотсон Уотттың хаттары мен құжаттарының бір бөлігі Шотландия Ұлттық кітапханасында сақтаулы. Уотсон Уаттқа қатысты құжаттар жинағы Дунди университетінің мұрағат қызметінде де сақталады. RAF Боулмердегі брифинг залы оның құрметіне Уотсон Уотт аудиториясы деп аталды.
Бизнес және қаржы өмірі
Уотсон Уотттың кәсіптік және қаржылық өмірі мәселелі болды.
Отбасылық өмір
Уотсон Уотт 1916 жылғы 20 шілдеде Лондонның Хаммерсмит қаласында суретшінің қызы Маргарет Робертсонға (1988 ж.қ.) үйленді. Кейін олар ажырасып, ол 1952 жылы Канадада қайта үйленді. Екінші әйелі Жан Уилкинсон болды, ол 1964 жылы қайтыс болды. Ол 1960 жылдары Шотландияға оралды. 1966 жылы 74 жасында ол сол кезде 67 жаста болған, сондай-ақ Ұлыбритания шайқасында маңызды рөл атқарған, Әйелдер әуе күштерінің қосымша бөлімінің алғашқы әуе командирі және радар бөлмесіндегі операторларды камтамасыз еткен Кэтрин Трефусис Форбске ұсыныс жасады. Олар қыста Лондонда, ал жылы айларда Пертширдегі Питлокридегі Трефусис Форбстің жазғы үйі "Обсерваторияда" бірге тұрды. Олар 1971 жылы оның қайтыс болғанға дейін бірге болды. Уотсон Уотт 1973 жылы 81 жасында Инвернесте қайтыс болды. Олар Питлокридегі Киелі Үштік шіркеуінің зиратында бірге жерленген.