在第二次世界大戰期間,同盟國與軸心國之間最大的技術差距是什麽?就是雷達。
在二戰結束之前,幾乎所有的同盟國都擁有了精度達到厘米級的雷達,無論是天上的飛機,還是海裏的潛艇,在盟軍面前都無所遁形,這是德日等軸心國完全不能比擬的。為什麽盟軍的雷達技術可以遙遙領先呢?因為磁控管。可以說磁控管的發明極大地縮短了二戰勝利的時間、減小了戰爭所帶來的傷亡。磁控管是什麽?它又是怎麽發明的呢?其實早在19世紀,人類就洞悉了雷達的原理,但因為技術水平的限制,卻沒有辦法制造出真正的雷達。
雷達的原理其實再簡單不過,就是發射電磁波,然後等待電磁波撞上飛機反射回來,可問題是電磁波這種東西實在是不好發射,因為發射功率很難提上去。
為了解決這一問題,一個新的東西出現了,它就是磁控管。最初的磁控管很是簡單,就是一圈陽極罩著一個燈絲。燈絲在被加熱之後,會釋放出電子,電子帶負電,所以會迅速跑向外圈的陽極。電子加速會導致電流變大,從而影響磁場,電磁波也就產生了。
初代的磁控管很容易便做了出來,但並沒有什麽用,因為燈絲到外圈陽極的距離很短,所以放射線效率很低。
真正意義上的磁控管其實誕生於1920年,美國科學家艾伯特·赫爾在初代磁控管的上下兩端增加了兩塊磁鐵,此時,燈絲加熱所釋放的電子會因勞侖茲力的作用,在磁控管內打轉,這樣一來,磁控管的體積雖然沒有增加,但電子從燈絲到陽極的距離卻大幅增加了,電磁波的放射線強度也就得到了提升。
不過這種強度的磁控管用來制造軍用雷達還是不夠看,因為這種強度的電磁波最多只能發現敵機,精度一塌糊塗,根本弄不準敵機到底在哪裏。
怎麽才能進一步提高磁控管的電磁波強度呢?雖然在世界各地有無數科學家針對這一問題進行研究,但始終沒有進展,直到二戰爆發之後的1940年,一切才有了突破。英國伯明罕大學的約翰·藍道爾與哈裏·布特對磁控管外圍陽極進行了改進,開鑿出很多孔槽,名為「諧振腔」。電子來到槽壁時,會將槽壁上的負電子排斥到另一槽壁,於是兩個槽壁一個帶正電,一個帶負電,就成為了一個電容器。
當電容放電,周圍會產生感應磁場,感應磁場又會產生感應電流,反過來給電容充電,於是電子會在電容的兩側來回運動,這就是諧振。
陽極中的電子往復運動,所產生的吸引和排斥作用會導致陰極發射出的電子受到影響,於是大量電子便會在其中不斷轉圈,所產生的振蕩電流就會形成超大量的電磁波了。真正可以用於制造軍用雷達的磁控管終於誕生了。英國發明出磁控管之後,因為研發經費不足,趕忙將其賣給了美國,很快,精度可達厘米級的軍用雷達便在麻省理工誕生了。
從1941年到1945年,短短的四年時間之內,美國就運用英國發明的磁控管開發出了100多種不同頻段的雷達,不僅能準確定位敵機和艦船的位置,甚至連伸出水面的一個小小的潛望鏡都能夠探測到。
很快,磁控管雷達就成為了盟軍的標配,德日等軸心國飛機和潛艇的威力因此而大幅減弱了。毫無疑問,磁控管的出現大大提高了二戰勝利的速度,而在科技突飛猛進的今天,磁控管則已經結束了軍用雷達的歷史舞台,轉而進入了千家萬戶,加熱剩飯剩菜實在是非常方便。