下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
进入20世纪30年代，有关电磁场的理论和无线电技术的发展，已经为雷达的诞生奠定了理论和实践的基础。美国、法国、意大利、苏联和日本等国都在从事相关的科研攻关，可是，发明雷达的最后一层窗户纸却是由英国捅破的。法国诗人拉封丹说：“在通向辉煌的道路上，没有一条是铺满鲜花的。”这句话也适用于瓦特研究团队发明雷达的历程。
为了不被外国情报机构察觉，瓦特研究团队来到了一个叫奥福特的小渔村，它位于伦敦东北方向约144千米，正对着出海口，其后面有一条河，河对岸是一片长约24千米，由沼泽及鹅卵石构成的盐碱滩，稀稀疏疏地生长着一些灌木丛。一战时，英军曾在此修建过一个简易机场和一个轰炸靶场，机场周边有几栋废弃的木制营房。瓦特相中了这块荒无人烟，当地人称之为奥福特尼斯的盐碱滩，作为研发基地。
1935年3月13日晚，威尔金斯等一行6人，乘坐2辆轿车和2辆装载仪器设备的军用卡车来到奥福特。他们将仪器设备运过河，搬入经简单修整过的营房，2人随卡车返回，4人留了下来。他们是带队的威尔金斯和助手埃迪·博文、本布里奇·贝尔和助手乔治·维利斯。
按照分工，博文负责研发发射机，其他人负责研发接收机和显示器等。他们每天早晨8点30分开始工作，经常忙到误了最后一班摆渡船，只能在简陋的工作房里过夜。博文后来回忆道：“许多个晚上，我躺在行军床上与发射机同眠，晚饭吃点干粮就一瓶啤酒，早饭也是随便凑合一下。”
初期，几乎每个周末，瓦特都要来奥福特附近的一家小旅馆，主持每周例会，检查研制进度，讨论技术问题和布置下一步工作。博文花了几周时间，设法将发射机的输出功率提高到可观的75千瓦。威尔金斯和本布里奇·贝尔设计出一台接收机和一台显示器，在输入信号的作用下，可以在显示器的水平标尺上自动显示信号的延迟时间。1935年6月中旬，在博文的工作房旁架起了2座高约22.5米的发射天线塔架。在发射天线塔架旁边不远处，在30米宽和100米长见方的4个角，架起了另外4个塔架，每2个塔架上各安装1副接收天线。整套样机经系统联调，可以开机试验了。
蒂泽德和其他委员会成员偶尔从伦敦跑来视察，不过，他们并不指望马上能看到实际演示。瓦特却更为乐观，他认为已经可以做一次实际演示了。为了做好准备，头一天，研究团队进行了一次预演。他们跟踪了一艘沿着奥福特尼斯上空巡航的飞艇，结果显示，样机掌握了约24千米的航程，这令研究团队兴奋不已。转天，1935年6月15日，是一个星期六，蒂泽德等人如约前来观看演示。然而，演示开始后，样机受到电离层杂波的严重干扰，当一架“瓦伦西亚”双翼飞机穿越无线电波束覆盖空域时，只有瓦特一人声称，从显示器上发现了一个微弱的闪烁点。第二天早晨，那架飞机再次从无线电波束覆盖空域穿过，可是，这次连瓦特也没有发现任何回波信号。
研究团队十分沮丧，好在蒂泽德并没有责备，而是对迄今取得的进展表示肯定。瓦特送走蒂泽德等人后，留下与研究团队一起分析、查找失利的原因。次日，在没有对样机做改动的情况下，研究团队却意外地捕捉到了一个很强的回波信号，一架出海执行轰炸训练任务的飞艇的回波信号，非常清晰地出现在显示器上，距离约为27千米，样机最远将飞艇背向送出到46千米的距离。瓦特设法给附近的军用机场打电话，恳请他们让飞艇按原航线复飞一遍。博文后来回忆说：“我们当时高兴得要发疯。”
一周前，1935年6月7日，在英国下院，还只是一名普通议员的丘吉尔在演讲中说：“防空问题有一定的范畴，就其本质而言，它基本上是一个科学问题。它涉及如何发明、发现和运用一些方法，使防空部队能够以地制空。在防空问题上只要军事和政治领导人提出充分的需求，科学总是能够提供一些方法和手段……如果一旦发明了某种放置在地面的装置，可以很容易地击落来袭的轰炸机，那么，每个国家都会感到更加安全……所以，英国应该对防空问题进行认真思考，并应以英国科学能够运用、国家财力可以负担的一切资源来推进防空工作。”这一观点，如今看来稀松平常，但在20世纪30年代却不同凡响。
1935年7月的一天下午，鲍德温首相告诉丘吉尔，在国防委员会下新设立了一个防空科学研究委员会，希望他能参加委员会的工作。丘吉尔成为委员后，经与牛津大学林德曼教授商议，于23日，向防空科学研究委员会提交了一份备忘录。丘吉尔说：“也许会存在这种不幸的可能性，即德国当局认为，通过大规模、极为猛烈地空袭，可以在几个月甚至在几周内令一个国家屈膝投降。这种靠震撼民众心理取胜的战术思想，对德国人有极大的吸引力。……如果德国认为，在盟国军队实行动员和发动进攻之前，通过空袭大城市和屠杀平民就能迫使一国求和，那么，德国很可能在战争开始时，单独使用空军发动进攻。毋庸置疑，如果将法国和英国分隔开来，英国无疑就会成为这种进攻的牺牲品。因为，英国能够采取的反击方式，除了实施空袭报复，无非是使用海军实施海上封锁。但是，海上封锁需要相当长的时间才能奏效。
“如果我们能够制约或阻止敌人的空袭，试图通过‘恐吓’来达成摧毁民众士气的可能性（恐怕这只是一种一厢情愿）也就不复存在了……一句话，我们越重视防空，防空能力越强，就越能遏制空袭的发生。”
这一思想反映了丘吉尔的远见卓识，并被二战的历史证实是正确的。
不久，研究团队又取得一项重大进展。在试验中，他们观察到一个非同寻常的回波波形，威尔金斯推断，这一波形幅度的奇怪变化表明，形成回波的空中目标不止一个，而是由3架编队飞行的飞机形成的。这一推断被进一步的试验所验证，这意味着可以依据回波幅度变化的不同，判断来袭敌机的数量。
跟随研发任务的推进，英国空军又提出了新的作战需求，即除了空袭预警，样机还应该有能力将战斗机引导到足以发现轰炸机的位置。为了满足这一作战需求，不仅要提供空中目标的距离，还要同时提供空中目标的高度和方位。对于获取空中目标的高度信息，威尔金斯想出了一种对策，即使用一对设置于不同高度的接收天线，通过比较接收到的空中目标回波信号的不同相位，来获取空中目标的俯仰角，再用三角公式换算成高度。对于获取空中目标的方位信息，瓦特提出了三角交叉定位的设想，即运用部署在不同位置的2个站或3个站的探测波束的交叉点来确定空中目标的方位。但是，因难以解决同时跟踪多个空中目标时遇到的问题而不得不放弃。经过不断尝试，研究团队决定采用另一种方法来实现瓦特的设想。他们设计了一对正交偶极子天线，且一副天线略高于另一副，以等效模拟两个接收站，使用角度计来分选回波信号，以确定空中目标的方位。
1935年7月25日，丘吉尔出席了防空科学研究委员会举行的第4次会议，这也是他首次出席会议。与会人员听取了蒂泽德所做的关于无线电定位的报告。报告建议空军部拟制计划，在多佛尔至奥福特尼斯一线建立若干试验站。1935年9月，英国政府批准了关于构建防空本土链，首期建设5个无线电定位站的计划。5个站将沿着泰恩河到南安普敦东岸部署，从上往下每隔40千米建一个。这条防空本土链建成后，可以成为保护泰晤士河口、伦敦，以及重要设施和交通枢纽的门户。
首批5个站的建设工作全面铺开后，研究团队在奥福特南边16千米处新获得一块名叫鲍兹的地产，那里地势平坦，适宜做无线电定位设备的整架和联调。已经扩大了的研究团队分成了两个组，防空本土链无线电定位设备的研发工作放在了鲍兹，无线电定位设备小型化及机载科研项目留在了奥福特尼斯。
空军之所以提出机载无线电定位的科研项目，是基于以下考虑：防空本土链无线电定位设备在112千米的探测距离内，其距离测量精度为1.6千米，方位测量精度只能达到12度，俯仰角测量精度更差。在白天良好的气象条件下，上述误差可以依赖飞行员的目视来弥补，但是，到了晚上或在能见度不好的情况下，就必须依靠无线电定位设备将飞机引导到距离目标500米的范围内，飞行员才有可能靠目视截获目标。
博文在继续承担发射机研发工作的同时，开始把更多的精力投向无线电定位设备的小型化及机载科研项目上。不过，对于机载科研项目，多数人并不看好。在奥福特尼斯，单单发射机就占满了一大间屋子，质量也达到了吨级的数量级。接收机也占满了另一间小屋。此外，飞机上装满了各种设备，已经十分拥挤，可以腾出装新设备的空间很有限。空军要求机载无线电定位设备的体积不能超过0.22立方米，重量不得超过90千克。还有供电问题，机上只能提供500瓦功率的电源，而且早已为其他设备所占用。飞机的空气动力因素也必须考虑，天线尺寸必须大幅缩小，这意味着工作波长不能大于1米，这远远短于当时可实现的工作波长。最后，还需满足操纵简便的要求，不然飞行员在高速、激烈的空战中就难以使用。
1936年下半年，瓦特的研究团队遭遇了研发的瓶颈。在机载无线电定位项目方面，博文设计出一部按地面设备缩小比例的样机，然而工作波长最短只能做到6.8米，距离波长1米的要求还有很大差距。在防空本土链无线电定位项目方面也遭遇波折。1936年9月的一个星期四，在已经是战斗机司令部司令的道丁等一大群高官面前，研究团队组织的汇报演示出了岔子。演示过程中，围在显示器周围的高官们什么也没有看到，一直到在接收机房内，已经可以听见参试飞机轰鸣声时，显示器上才出现反映。几天后，蒂泽德给瓦特写了封措辞非常严厉的信：“星期四让我感到失望的措辞已经是很温和的了。正如你自己所言，你不得不面对这样一个现实，也就是一年来研发工作几乎毫无进展。除非你能在短时间内给出完全不同的结果，否则，我只能建议空军另谋他途。”
瓦特不得不恳求这位老板，再给几个月的时间，并称汇报演示中出现的问题主要是由新改进的发射机引起的，因时间仓促，演示前，还没有完全调整到位。为了破解研发瓶颈问题，瓦特顶着呼啸的大风，爬上了75米高的新建塔架，和另外几个人一起寻找解决问题的方法。经过一段时间的爬坡过坎，研究团队终于走出了低谷。1937年4月，无线电定位设备的探测距离达到了160千米。4个月后，在第一批建设的防空本土链5个站中，已经有3个站建成，开始担负起对海面上空进行探测的试运行任务。在世界防空史上，开创了由无线电定位设备担负防空预警任务的先河。
20世纪30年代，有关电磁场基本理论，以及相关无线电技术的发展成熟，已经为无线电定位设备的发明和创造提供了前提条件。发明无线电定位设备的最后一层窗户纸会由谁来捅破，取决于谁的军事需求更为迫切，取决于谁的科技实力及研发能力更加过硬，谁具有世界级的科技领军人才，能把基本理论和前沿技术完美结合，并在实践中一以贯之。如果一定要按照重要性排一个序的话，那么，军事需求牵引第一，科技领军人才第二，科学技术推动第三。
几乎与英国前后脚，美国、德国、法国、意大利、苏联和日本等国也在展开相关的研发工作。1922年，美国海军实验室的研究员阿尔伯特·霍伊特·泰勒和利奥·杨也做过原始无线电定位系统的演示，然而却无人待见。8年后，他们的实验还是无人问津。美国因为有两大洋的保护，地缘政治环境得天独厚，决策者对研发武器装备，尤其是防御性的武器装备，没有危机感、紧迫感。德国政治、军事领导人奉行侵略政策，最关注装甲兵团与俯冲轰炸机相结合的闪电进攻战及相关武器装备，对于防御性武器装备也不关注。意大利因人力、物力等困难，研发工作进展十分缓慢。结果，发明雷达的机会留给了英国科学家。英国超越其他竞争对手，一举拔得头筹的另一个主要原因是，其构想从开始就不只是单一的无线电定位设备，而是构建一个国家级的防空预警、指挥引导网。这一构想可谓独领风骚，至今仍为世界各国防空实践所遵循。
随着防空本土链无线电定位设备由研发转入批量生产，博文把主要精力转向机载无线电定位项目。他领导的一个小组，设法完成了接收机的小型化，进一步降低了设备耗电，并得益于新推出的功率更大的发射管，他研制出了工作波长为1.25米的发射机。虽然设备仍显庞大，装不进战斗机，但已经可以装到运输机上供试验使用。1937年8月17日，机载无线电定位设备样机进行了首次空中试验。在试验过程中，样机没有探测到空中目标，却在无意中探测到正在海面上航行的几艘船只。这一偶然事件，致使样机服务对象发生了转变，即从用于空中截击转换为首先用于空中对水面舰只的截获。当时，英国海岸防卫司令部正准备组织一次保卫海岸线的演习。演习科目设置为，红方舰队从多佛尔海峡出发驶向北海执行任务，蓝方舰队实施拦截作战。海岸防卫司令部出动飞机侦察红方舰队的行踪，为蓝方舰队提供情报支援。瓦特知悉后，主动申请利用演习场景，对样机性能进行实际测试。
演习开始的前一天，在完成最后一遍检查后，博文和助手伍德走进马特莱斯汉姆·希斯机场的军官餐厅，同飞行员纳什少校一边喝啤酒，一边议论第二天要开始的演习。纳什告诉他俩，按照他的判断，红方舰队此时一定在规划穿越英吉利海峡北上的航线。当博文还在琢磨此话的含义时，纳什突然说道：“让我们去侦察一下。”这可是个好主意，可以为第二天的任务做准备。以试验设备为名的试飞申请获得准许后，纳什、博文和伍德迅速登上已经准备好的飞机。飞机刚飞临海上，就发现了一支小舰队，“罗德尼”号战列舰、“勇敢”号航母、“南安普敦”号巡洋舰，以及6艘驱逐舰正从多佛尔海峡北上。舰队回波在样机显示器上依稀可辨。3个人高兴极了，对第二天的演习充满了信心。
1937年9月4日，星期六。早晨破晓时分，纳什等3个人来到外场。当最后一抹晨雾散尽，跑道尽头的林梢一览无余时，试验飞机腾空而起，飞越海岸线后转朝东飞去。按照演习开始的时间推算，红方舰队应该正在那个方向。不久，博文从显示器上发现了6艘飞艇的回波。这是为红方舰队设置的一个对手，即蓝方的空中侦察分队。不过，飞艇编队转朝北飞去。
试验飞机在900米的高度，沿着矩形航线展开搜索。开始，除偶尔发现一些小船的回波之外，并没有发现红方舰队的踪迹。8点，试验飞机在距离8至9.6千米的海面上发现了目标。试验飞机朝目标方向靠近，除“罗德尼”号战列舰之外，红方舰队回波悉数出现在显示器上。
红方舰队的对空观察哨发现了试验飞机，舰队开始做规避机动，试图甩掉其跟踪。信号弹从旗舰上升起，各舰向空中发射空爆弹，15架“剑鱼”战机从航母上一跃而起，其航迹在显示器上闪烁。为了规避舰载机的拦截，纳什把飞机拉升到2700米的高度，并转向北飞去，以搜索“罗德尼”号战列舰。
大约1小时后，试验飞机仍然没有发现“罗德尼”号战列舰。此时，试验飞机燃油不多了，只能放弃搜索。试验飞机将全部精力集中在搜索“罗德尼”号战列舰上，以至于没有人注意到天气正在变坏。纳什为了重新发现试验飞机自身所在的位置，不得不冲出厚厚的云层，把试验飞机降到距海面只有几百米的高度。但是水天茫茫，周围找不到任何参照物来确定和调整返航的航线。就在纳什着急时，显示器上出现了一大片海岸线的轮廓，经辨识可以肯定，这是荷兰海岸线的回波。有了这一参考方位，纳什规划出飞回机场的航线。他重新将试验飞机拉升到云层之上的安全高度飞行，直到显示器上出现英国海岸线轮廓时，才降低高度，靠目视找到了机场跑道。当试验飞机最终有惊无险地降落时，试验飞机的燃油已所剩无几。
一跳出机舱，博文就找出瓦特事先留给他的一个电话号码，向海岸防卫司令部报告。“嗯，没错。你报告的时间点和舰队位置完全吻合。”接电话的军官肯定道，“但是，你属于哪个飞行中队？”当博文表明身份后，这位军官由迷惑转为惊奇。他告诉博文，天气条件转差后，演习导调组召回了所有参演的飞机。他事先并不知道还有一架试验飞机，而且还在复杂的气象条件下发现了红方舰队的位置。
试验飞机的表现和军官的赞扬让博文激动不已：“我们在参演飞机已经全部着陆的情况下，独自发现了舰队。我们还首次探测到了空中目标，而且在返航途中，无意中检验了试验飞机的导航能力。这一天的成果是无线电定位设备发明过程中的又一个里程碑。”