雷達背後的故事:Luis Alvarez如何引領GCA的誕生?

在航空領域中,地面控制進場(GCA)是一種由空中交通控制員提供的服務,他們根據主要雷達影像引導飛機安全降落,包括在惡劣天氣條件下。GCA最常使用的信息來自於精密進場雷達(PAR)或機場監視雷達(ASR)。然而,這項技術的誕生卻與一位核物理學家的智慧密不可分,而他便是Luis Alvarez。

早期實驗

GCA的概念最早是由加州大學伯克利分校的核物理學家Luis Alvarez所提出。1941年,他受邀加入新開張的麻省理工學院輻射實驗室(MIT Radiation Laboratory),該實驗室旨在發展基於空腔磁控管的雷達系統。當Alvarez抵達波士頓時,實驗室已經開發出了一種新的反空氣炮雷達原型,即XT-1。

“Alvarez很快意識到在惡劣天氣下降落飛機的困難,便提議XT-1可以用於此類用途。”

1941年11月,Alvarez首次在XT-1上取得成功,準確測量一架降落飛機的位置。1942年春季,XT-1被轉移到北卡羅來納州的伊麗莎白城,這裡是降落路徑延伸至帕斯夸坦克河的地方,然而該系統在此無法區分飛機及其在水面上的反射。

新的掃描器

XT-1基於圓錐掃描的概念,提高了雷達的角度精度。隨著新方法的誕生,包括S波段的機場監視雷達(ASR)和X波段的精密進場雷達(PAR),使得飛機能夠安全進入機場附近。這項新系統名為Mark I,於1942年11月開始測試。

“Mark II引入了波導‘擠壓盒’,進一步改進了掃描效率。”

首次訂單

儘管US Army Air Forces當時已廣泛運用SCS-51儀表著陸系統(ILS),對於新系統並不感興趣,但在1942年6月,科學研究和發展辦公室還是下訂單要求生產十台Mark I雷達。這項技術在1943年1月成功救助了一架即將燃油耗盡的PBY Catalina,讓五角大廈對這系統產生了興趣。

英國興趣

二戰期間,英國與RadLab保持密切聯繫,對這項系統表現出濃厚興趣。1943年6月,Mark I被發送到英國進行測試,成功執行超過270次進場,顯示出其在惡劣天氣下的有效性,這引發了英國空軍對GCA雷達的需求。

交付與戰後使用

第一批生產型AN/MPN-1A於1944年交付給美國陸軍,並很快在太平洋地區投入使用。隨著時間的推移,GCA系統在歐洲和太平洋的大多數機場都得到了運用。1946年,三台多餘的MPN-1被移交給美國民航局,標誌著GCA在民用航空中的長期服役。

總結

地面控制進場技術是首批全面實施雷達的空中交通技術。這項系統不僅簡單直接,且對於曾經未受過專業訓練的飛行員也能有效適用。儘管現代航空業已轉向使用更為先進的儀表著陸系統(ILS)及全球定位系統(GPS),但當面對沒有先進導航輔助系統的飛機時,GCA依然是保證安全降落的重要手段。

這種技術在數部電影中得以呈現,但它真正的故事又有多少人記得呢?

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