Введение

Британский физик 20-го века и пионер в области радиопеленгации и радиолокационных технологий, сэр Роберт Александр Уотсон Уотт (13 апреля 1892 – 5 декабря 1973) был британским пионером радиопеленгации и радиолокационных технологий. Уотт начал свою карьеру в радиофизике с работы в Метеорологическом бюро, где он искал точные способы отслеживания гроз, используя радиоволны, излучаемые молниями. Это привело к разработке в 1920-х годах системы, позже известной как высокочастотная радиопеленгация (HFDF или "хафф-дафф"). Хотя система широко освещалась в прессе в то время, её огромный военный потенциал был реализован только в конце 1930-х годов. "Хафф-дафф" позволял операторам определять местоположение вражеского радиопередатчика за считанные секунды и стал важной частью сети систем, которые помогли нейтрализовать угрозу немецких подводных лодок во время Второй мировой войны. По оценкам, "хафф-дафф" использовался примерно в четверти всех атак на подводные лодки. В 1935 году Уотта попросили высказать свое мнение о сообщениях о немецком луче смерти, основанном на радио. Уотт и его помощник Арнольд Фредерик Уилкинс быстро установили, что это невозможно, но Уилкинс предложил использовать радиосигналы для обнаружения самолетов на больших расстояниях. Это привело к демонстрации в феврале 1935 года, когда сигналы от коротковолнового передатчика BBC отражались от самолета Handley Page Heyford. Уотт возглавил разработку практической версии этого устройства, которое поступило на вооружение в 1938 году под кодовым названием Chain Home. Эта система предоставила жизненно важную предварительную информацию, которая помогла Королевским ВВС в Битве за Британию. После успеха своего изобретения Уотсон Уотт был отправлен в США в 1941 году для консультаций по вопросам противовоздушной обороны после нападения Японии на Перл-Харбор. Он вернулся и продолжил руководить разработкой радиолокационных систем для Военного ведомства и Министерства снабжения. В 1941 году он был избран членом Королевского общества, в 1942 году был удостоен рыцарского звания, а в 1946 году был награжден американской Медалью за заслуги.

Ранние годы

Уотсон Уотт родился в Бречине, Ангус, Шотландия, 13 апреля 1892 года. Он утверждал, что является потомком Джеймса Уатта, знаменитого инженера и изобретателя практической паровой машины, однако никаких доказательств родства обнаружено не было. После обучения в начальной школе Дамакр и средней школе Бречин, он был зачислен в Университетский колледж Данди (тогда входивший в состав Университета Сент-Эндрюса, который в 1954 году стал Королевским колледжем Данди, а в 1967 году – Университетом Данди). Уотсон Уотт успешно учился, получив в 1910 году премию Карнелли по химии и классную медаль по общей естественной философии. Он окончил колледж в 1912 году со степенью бакалавра наук в области инженерии и получил должность ассистента у профессора Уильяма Педди, который занимал кафедру физики в Университетском колледже Данди с 1907 по 1942 год. Именно Педди поощрял Уотсона Уотта изучать радио, или "беспроводную телеграфию", как это тогда называлось, и руководил его углубленным изучением физики радиочастотных генераторов и распространения волн. К началу Первой мировой войны Уотсон Уотт работал ассистентом в инженерном отделе колледжа.

Ранние эксперименты

В 1916 году Уотсон Уотт стремился устроиться на работу в военное ведомство, но в сфере связи не было подходящих вакансий. Вместо этого он присоединился к Метеорологическому бюро, которое интересовалось его идеями об использовании радио для обнаружения гроз. Молния излучает радиосигнал при ионизации воздуха, и его целью было обнаружить этот сигнал для предупреждения пилотов о приближающихся грозах. Сигнал охватывает широкий диапазон частот и мог быть легко обнаружен и усилен морскими длинноволновыми приемниками. Фактически, молния была серьезной проблемой для связи на этих распространенных длинах волн. Его первые эксперименты успешно обнаруживали сигнал, и он быстро доказал свою способность делать это на расстоянии до 2500 км. Определение местоположения осуществлялось путем вращения рамковой антенны для максимизации (или минимизации) сигнала, тем самым "наводя" на грозу. Разряды были настолько мимолетными, что было очень сложно вовремя повернуть антенну для точного определения их местоположения. Вместо этого оператор прослушивал множество разрядов и определял приблизительное среднее местоположение. Первоначально он работал на беспроводной станции метеорологического офиса Министерства авиации в Алдершоте, графство Гэмпшир. В 1924 году, когда военное ведомство уведомило о своем желании вернуть участок в Альдершоте, он переехал в Диттон-парк недалеко от Слау, графство Беркшир. Национальная физическая лаборатория (NPL) уже использовала этот участок и располагала двумя основными устройствами, которые оказались ключевыми для его работы. Первым была антенна Адкока – конструкция из четырех мачт, позволяющая определять направление сигнала по разности фаз. Используя пары таких антенн, расположенных под прямым углом, можно было одновременно измерять направление молнии по двум осям. Отображение мимолетных сигналов представляло собой проблему. Ее решил второй прибор – осциллограф WE 224, недавно приобретенный в Bell Labs. Подавая сигналы от двух антенн на X и Y каналы осциллографа, отдельный разряд вызывал появление линии на дисплее, указывающей направление разряда. Относительно медленный фосфор осциллографа позволял считывать сигнал только спустя значительное время после разряда. Новая система Уатта использовалась в 1926 году и стала темой обширной статьи Уотсона Уатта и Херда. В 1927 году радиогруппы Метеорологического бюро и NPL были объединены в Радиоисследовательскую станцию, директором которой стал Уотсон Уотт. Продолжая исследования, группы заинтересовались причинами "статических" радиосигналов и обнаружили, что многое можно объяснить удаленными сигналами, расположенными за горизонтом и отражающимися от верхних слоев атмосферы. Это было первым прямым подтверждением реальности слоя Хевисайда, предложенного ранее, но в то время в значительной степени отвергаемого инженерами. Для определения высоты слоя Уотт, Апплтон и другие разработали "сквеггер" для создания дисплея "базы времени", который заставлял бы точку осциллографа плавно перемещаться по экрану с очень высокой скоростью. Синхронизируя сквеггер таким образом, чтобы точка достигала дальнего конца дисплея одновременно с ожидаемыми сигналами, отраженными от слоя Хевисайда, можно было определить высоту слоя. Эта схема формирования базы времени стала ключевой для разработки радиолокации. После дальнейшей реорганизации в 1933 году Уотт стал руководителем радиоотдела NPL в Теддингтоне.

Проблема противовоздушной обороны

Во время Первой мировой войны немцы использовали дирижабли в качестве дальних бомбардировщиков над Британией, и средства противовоздушной обороны с трудом справлялись с этой угрозой. С тех пор возможности авиации значительно возросли, и перспектива масштабных воздушных бомбардировок гражданских районов вызывала серьезную обеспокоенность правительства. Тяжелые бомбардировщики теперь могли приближаться на высотах, недоступных для зенитной артиллерии того времени. Вражеские аэродромы, расположенные за Ла-Маншем, могли находиться всего в 20 минутах полета, что позволяло бомбардировщикам сбрасывать бомбы и возвращаться на базу до того, как перехватывающие истребители успеют подняться на нужную высоту. Единственным видимым решением казалось постоянное патрулирование истребителей в воздухе, но из-за ограниченного времени полета истребителей это потребовало бы огромной авиации. Срочно требовалось альтернативное решение, и в 1934 году Министерство авиации создало комитет CSSAD (Комитет по научному изучению противовоздушной обороны) под председательством сэра Генри Тизарда для поиска путей улучшения ПВО в Великобритании. Слухи о том, что нацистская Германия разработала "луч смерти", способный уничтожать города и людей с помощью радиоволн, привлекли внимание Гарри Вимпериса, директора по научным исследованиям в Министерстве авиации, в январе 1935 года. Он обратился к Уотсону Уотту с вопросом о возможности создания их собственной версии "луча смерти", специально для борьбы с самолетами.

Обнаружение и определение местоположения воздушных судов

12 февраля 1935 года Уотсон Уотт направил секретную записку о предлагаемой системе в Министерство авиации, касающуюся обнаружения и определения местоположения самолетов радиометодами. Хотя эта идея не была столь захватывающей, как "луч смерти", она явно имела потенциал, но перед выделением финансирования министерство потребовало демонстрацию, доказывающую, что радиоволны могут отражаться от самолета. К 26 февраля демонстрация была готова и состояла из двух приемных антенн, расположенных на расстоянии от одной из коротковолновых радиостанций BBC в Давентри. Антенны были сфазированы таким образом, чтобы сигналы, идущие непосредственно от станции, гасились, а сигналы, поступающие с других углов, принимались, отклоняя тем самым трассу на индикаторе ЭЛТ (пассивный радар). Секретность испытания была настолько высокой, что его видели лишь трое: Уотсон Уотт, его коллега Арнольд Уилкинс и один член комитета, А. П. Роу. Демонстрация прошла успешно: в нескольких случаях приемник показывал четкий отраженный сигнал от бомбардировщика Handley Page Heyford, совершавшего облет территории. Премьер-министр Стэнли Болдуин был конфиденциально информирован о прогрессе в разработке радиолокации. 2 апреля 1935 года Уотсон Уотт получил патент на радиоустройство для обнаружения и определения местоположения самолета. Были проведены "полномасштабные" испытания стационарной радиолокационной системы, в ходе которых пытались обнаружить приближающийся бомбардировщик с помощью радиосигналов для перехвата истребителем. Испытания оказались полным провалом: истребитель обнаруживал бомбардировщик только после того, как тот пролетел мимо цели. Проблема заключалась не в радаре, а в цепочке передачи информации от наблюдателей Корпуса наблюдателей к истребителям, которая была многоступенчатой и очень медленной. Генри Тизард, Патрик Блэкетт и Хью Даудинг немедленно приступили к решению этой проблемы, разработав "систему управления и оповещения ПВО" с несколькими уровнями отчетности, которые в конечном итоге поступали в единый большой зал для нанесения на карту. Наблюдатели, следившие за картами, затем передавали истребителям инструкции по прямой связи.

Вклад во Вторую мировую войну

В своей книге "Английская история 1914–1945 годов" историк А. Дж. П. Тейлор воздал высочайшую похвалу Уотсону Уотту, сэру Генри Тизарду и их коллегам, разработавшим радар, считая их фундаментальными для победы во Второй мировой войне. В июле 1938 года Уотсон Уотт покинул поместье Бодси и занял должность директора по развитию средств связи (DCD RAE). В 1939 году сэр Джордж Ли сменил его на посту DCD, а Уотсон Уотт стал научным консультантом по телекоммуникациям (SAT) в Министерстве авиационной промышленности, отправившись в США в 1941 году, чтобы указать им на серьезные недостатки их противовоздушной обороны, продемонстрированные атакой на Перл-Харбор. В 1942 году он был удостоен рыцарского звания Георгом VI и получил американскую медаль за заслуги в 1946 году. Десять лет спустя, после получения рыцарского звания, Уотсон Уотт был награжден правительством Великобритании суммой в 50 000 фунтов стерлингов за его вклад в разработку радара. Он открыл консультационную инженерную практику. В 1950-х годах он переехал в Канаду, а затем в США, где в 1958 году опубликовал книгу "Три шага к победе". Около 1958 года он выступил в качестве таинственного участника на американской телевизионной программе "Скажи правду". В 1956 году, как сообщается, Уотсона Уотта остановил в Канаде полицейский, использовавший радар для измерения скорости. Его комментарий был: "Если бы я знал, что ты собираешься с этим делать, я бы никогда его не изобрел!".

Почести

В 1945 году Уотсон Уотт был приглашен прочитать Рождественскую лекцию Королевского института, посвященную беспроводной связи. В 1949 году в Университетском колледже Данди была учреждена кафедра электротехники имени Уотсона Ватта. В 2013 году он был удостоен чести быть занесен в Зал славы шотландских инженеров, став одним из четырех лауреатов.

Наследие

3 сентября 2014 года в Бречине была открыта статуя сэра Роберта Уотсона Уотта в присутствии принцессы Рояль. На следующий день на канале BBC Two вышла драма «Замки в небе», где Эдди Иззард сыграл роль Уотсона Уотта. Сборник некоторых писем и документов Уотсона Уотта хранится в Национальной библиотеке Шотландии. Коллекция материалов, связанных с Уотсоном Уоттом, также находится в архивных службах Университета Данди. В его честь конференц-зал в РАФ Боулмер был назван аудиторией Уотсона Уотта.

Бизнес и финансовая жизнь

У Уотсона Уотта была непростая деловая и финансовая жизнь.

Семейная жизнь

Уотсон Уотт женился 20 июля 1916 года в Хаммерсмите, Лондон, на Маргарет Робертсон (ум. 1988), дочери чертежника; позже они развелись, и он повторно женился в 1952 году в Канаде. Его второй женой была Джин Уилкинсон, скончавшаяся в 1964 году. В 1960-х годах он вернулся в Шотландию. В 1966 году, в возрасте 74 лет, он сделал предложение Даме Кэтрин Трефусис Форбс, которой тогда было 67 лет, и которая также сыграла важную роль в Битве за Британию как основательница и командующая Женским вспомогательным авиационным корпусом, обеспечивавшего радиолокационные посты оперативными кадрами. Зимой они жили вместе в Лондоне, а в летние месяцы – в летней резиденции Трефусис Форбс, "Обсерватория", в Питлокри, Пертшир. Они оставались вместе до ее смерти в 1971 году. Уотсон Уотт умер в 1973 году в возрасте 81 года в Инвернессе. Они похоронены вместе на кладбище при церкви Святой Троицы в Питлокри.