Den vidunderlige radaren

15. juni 2010 er det 75 år siden det første vellykkede forsøket med radar, egentlig RDF (Radio Direction Finding), fant sted på en halvøy sør for Aldeburgh i Suffolk, England. Til tross for en del problemer under demonstrasjonen, ble den ansett som vellykket, og 15. juni 1935 regnes som radarens ”fødselsdag”.
Hvem var først?
Som med de fleste viktige oppfinnelser, strides det også om hvem som først fikk radarprinsippet til å virke i praksis. Ikke alle er heller enige om at det er den første offisielle demonstrasjonen som skal bestemme hvem som var først.
Allerede den 26. september 1935 gjennomførte det tyske selskapet GEMA en vellykket demonstrasjon av sitt DeTe-Gerät for den tyske marineledelsen, og den første vellykkede prøven med radar i USA ble gjennomført den 28. april 1936. Blant de andre nasjonene som var tidlig ute med utviklingen av radar, var Frankrike noe etter Storbritannia og Tyskland, mens Japan tok sin første radar i bruk sent i 1941.
Russland hevder dessuten at russiske forskere gjennomførte en vellykket demonstrasjon av radar allerede høsten 1934. Dette var imidlertid bare en demonstrasjon av det allerede velkjente refleksjonsprinsippet, og ikke demonstrasjon av det som vi forstår med radar. Den første russiske operative luftvarslingsradaren ble for øvrig tatt i bruk i 1939, mens russiske fartøyer fra 1942 ble utrustet med amerikanske radarsett under ”Lend-Lease”-avtalen.
Og navnet ble – RADAR!
Betegnelsen RADAR, utledet av RAdio Detection And Ranging, ble tatt i bruk av den amerikanske marinen i november 1940. Kort tid etterpå fulgte Hæren og Flyvåpenet etter, og våren 1944 tok også britene denne betegnelsen i bruk. Etter krigen ble den korte og fengende betegnelsen RADAR internasjonal, og erstattet de til dels lange og uforståelige betegnelsene som hadde vært brukt under krigen for å villede fienden.

Marinens hemmelighet
I Storbritannia var det frykten for flyangrep som var hovedbegrunnelsen for utviklingen av radar, og det var Flyvåpenet som hadde lederrollen. I Tyskland var det derimot Marinen som sto for radarutviklingen, og da med navigasjonssikkerhet som hovedformål. Selve utviklingen skjedde hos det private selskapet GEMA (Gesellshaft für Elektroakustische und Mechanische Apparate m.b.H.) på kontrakt med Marinen, og var egentlig en videreføring av et prosjekt for å utvikle et undervanns elektroakustisk navigasjonssystem.
Marinen ga GEMA og de samarbeidende bedriftene streng ordre om at Luftvåpenet ikke måtte få kjennskap til radarteknologien. Dette var noe Marinen skulle ha for seg selv. Under en demonstrasjon for Hitler i juli 1938 var imidlertid også sjefen for Luftvåpenet, general Herman Göring, til stede, og han krevde da at også Luftvåpenet skulle være med i utviklingen av radar.

Radar for navigasjon
Selv om det i begynnelsen bare var tysk radar som ble utviklet for navigasjonssikkerhet, var det i England at det først ble utviklet en radar med tilstrekkelig oppløsning og nøyaktighet til at den kunne brukes til navigasjon. De første fartøysbårne radarsettene var kun for luftvarsling, men etter et par år ble det konstruert radarsett som også kunne oppdage andre fartøyer. Med lav frekvens og enkle dipolantenner, hadde disse radarsettene likevel for dårlig retningsoppløsning til at de kunne brukes til navigasjon.
Den første fartøysbårne radaren for overflatevarsling og navigasjon, Type 271, ble montert på den britiske Flower-klasse korvetten HMS Orchis i mars 1941. Flower-klassen ble valgt fordi disse fartøyene var kjent for å rulle kraftig. Der fikk en således testet ut at antennen kunne settes i hvilken som helst retning uten at radarstrålen vippet bort fra målet under sjøgang.

Den norske Marinen var med
Den norske marinen overtok fire Flower-klasse korvetter i 1941, og en femte – Potentilla – i januar 1942. Disse var utrustet med de nye radarsettene, og den norske marinen kom således tidlig med i bruken av radar for navigasjon.
Type 271 var Potentillas eneste radar, og antennen var montert i det store tårnet på styrbord side i akterkant av toppbroen. Tårnet er egentlig en radom, som på de første fartøyene bestod av et rammeverk av tre med vinduer av pleksiglass, mens den på senere fartøyer var laget helt i pleksiglass. Radomen var nødvendig fordi senderen og første del av mottakeren på grunn av stort effekttap for de høye frekvensene, måtte monteres på selve antennen. Disse elektroniske kretsene måtte beskyttes mot fuktighet, vær og fysiske skader.

Flere watt på færre centimeter
Type 271 opererte i S-bånd på 3030 MHz, 10 cm bølgelengde, og hadde en dreibar ”oste”-antenne med separat sender- og mottakerdel, skilt fysisk fra hverandre vertikalt. Selve antennen sto inne i radomen og måtte dreies manuelt med et håndratt i radarrommet rett under antennen. Peilingen ble avlest på en mekanisk viserskala. På grunn av kablene kunne antennen bare dreies 400° i én retning før den måtte dreies andre veien.
Det store problemet var å få produsert høy effekt på disse korte bølgelengdene. Sendereffekten var til å begynne med bare 7 kW, men ble senere økt til 90 kW. For dagens navigatører høres kanskje ikke 7 kW så lite ut, men med datidens mottakerteknologi krevdes det høy sendereffekt for å oppnå brukbar rekkevidde. Under forsøkene i april 1941 oppdaget Type 271 en mindre undervannsbåt på 5000 yards, et periskop på 1300 yards, og en jager på 12 000 yards.
”Blips” og ”Pips”
For avstandsmåling hadde radarsettene primært et A-skop, hvor ekkoene (”Blips”) vistes på en lysende skoplinje, og avstanden kunne avleses på en gravert skala. For å justere hastigheten på tegningen av skoplinjen og dermed ekkoenes presentasjon i forhold til skalaen, tegnet også skoplinjen lysende kalibreringsmerker (”Pips”) med faste mellomrom.
A-skopet som bare viste avstand, kombinert med en antenne som måtte dreies 360° motsatt vei for å finne igjen ekko, gjorde det vanskelig å følge et mål som beveget seg hurtig.
Enkelte tyske radarsett benyttet i stedet J-skop. Dette hadde samme presentasjonsform som A-skopet, men skoplinjen beskrev en sirkel langs ytterkanten av skopet. Dette ga bedre oppløsning siden skoplinjen da ble nærmere 3 ganger så lang med samme størrelse på billedrøret.
”A perilous business”
Selv om Type 271 var primitiv i forhold til moderne radarsett, innebar den et navigasjonsmessig gjennombrudd. Etter å ha seilt med radaren i to måneder, uttalte sjefen på HMS Orchis at ”after being in a ship fitted with Type 271, night navigation in one without will seem perilous business.”
”Pi-Pi-Ai”
Det store gjennombruddet for radar som navigasjonshjelpemiddel kom med Plan Posisjons Indikatoren (PPI – NB! Engelsk uttale!). Denne skoptypen hadde en roterende skoplinje som tegnet et kartlignende, todimensjonalt radarbilde, og ga operatøren mulighet til samtidig &

aring; observere land og andre fartøyer direkte både i retning og avstand. Kalibreringsmerkene ble til avstandsringer på PPI siden skoplinjen roterte og tegnet ”Pips” gjennom 360º.
For at ikke ekkoene skulle bli for sterke og ”blomstre” på skjermen, kappet en begrenser-krets toppen av de sterkeste ekkoene. Dermed forsvant mye av informasjonen om ekkoets styrke, størrelse og form. Dette hadde ikke så stor betydning for navigasjon siden ekkoenes utbredelse på PPI ga en grov indikasjon på om det var land, og om det var et stort eller lite fartøy. For militære fartøyer var det derimot ønskelig med mest mulig informasjon om ekkoene, slik at operatøren kunne bestemme om ekkoet kom fra en jager eller fra en korvett. Marinefartøyer hadde derfor gjerne radarsett med både PPI og A-skop.
Også denne oppfinnelsen skapte diskusjon om hvem som var først, og så sent som i 1972 ble Telefunkens krav om patentrettigheter for et billedrør med roterende spoler, behandlet av tysk høyesterett. Det tyske patentet var registrert 23. februar 1944, og på denne tiden fantes det allerede engelske radarhåndbøker som beskrev samme teknikk. Dokumentasjon på dette ble skaffet til veie av norske marineoffiserer, og Telefunken tapte saken.
Forfatteren, kommandørkaptein Øyvind Garvik, fortsetter serien i neste utgave med artikkelen "Navigasjonsradaren".