Vad används radar till?
Foto: Väderballongerna, som mäter atmosfäriska förhållanden, har reflekterande mål under sig som studsar tillbaka radarsignaler på ett effektivt sätt. Foto: US Department of Energy.
Radar är fortfarande mest känt som en militär teknik. Radarantenner monterade på flygplatser eller andra markstationer kan till exempel användas för att upptäcka närmande fiendeflygplan eller missiler. USA har ett mycket välutvecklat system för tidig varning för ballistiska missiler (Ballistic Missile Early Warning System, BMEWS) för att upptäcka inkommande missiler, med tre stora radardetektorstationer i Clear i Alaska, Thule på Grönland och Fylingdales Moorin England. Det är dock inte bara militären som använder radar. De flesta civila flygplan och större båtar och fartyg har numera också radar som allmänt navigeringshjälpmedel. Alla större flygplatser har en enorm radarskärm som hjälper flygledarna att vägleda flygplanen in och ut, oavsett väder. Nästa gång du beger dig till en flygplats, håll utkik efter den roterande radarantennen som är monterad på eller i närheten av kontrolltornet.
Du kanske har sett poliser som använder radarkanoner vid vägkanten för att upptäcka personer som kör för fort. Dessa är baserade på en något annorlunda teknik som kallas dopplerradar.Du har säkert lagt märke till att en brandbils siren verkar sjunka i tonhöjd när den skriker förbi. När brandbilen kör mot dig pressas ljudvågorna från sirenen effektivt på ett kortare avstånd, så de har en kortare våglängd och en högre frekvens – vilket vi hör som en högre tonhöjd.När brandbilen kör bort från dig fungerar det tvärtom – ljudvågorna får en längre våglängd, en lägre frekvens och en lägre tonhöjd. Du hör alltså en märkbar minskning av sirenens tonhöjd i exakt det ögonblick då den passerar förbi. Detta kallas dopplereffekten.
Det är samma vetenskap som används i en radarhastighetspistol. När en polis skjuter en radarstråle mot din bil reflekterar metallkarossen strålen rakt tillbaka. Men ju snabbare din bil färdas, desto mer kommer den att ändra frekvensen på radiovågorna i strålen. Den känsliga elektroniska utrustningen i radarpistolen använder denna information för att beräkna hur snabbt din bil kör.
Foto: Radar i aktion: En Gatso-hastighetskamera som är utformad för att få förare att hålla hastighetsgränsen, uppfunnen av racerföraren Maurice Gatsonides.Foto taget på Think Tank, Birmingham, England av Explain that Stuff.
Radar har många vetenskapliga användningsområden. Dopplerradar används också i väderprognoser för att ta reda på hur snabbt stormar rör sig och när de sannolikt kommer att nå vissa städer. Väderprognosmakarna avfyrar radarstrålar in i molnen och använder de reflekterade strålarna för att mäta hur snabbt regnet rör sig och hur snabbt det faller. Forskare använder en form av synlig radar som kallas lidar (light detection andranging) för att mäta luftföroreningar med hjälp av lasrar. Arkeologer och geologer riktar radar ner i marken för att studera jordens sammansättning och hitta begravda fyndigheter av historiskt intresse.
Foto: Radar i aktion: Foto: US Department of Energy.
En plats där radar inte används är för att hjälpa ubåtar när de navigerar under vattnet. Elektromagnetiska vågor färdas inte lätt genom tätt havsvatten (det är därför det är mörkt i djuphavet). I stället använder ubåtarna ett mycket liknande system som kallas SONAR (Sound Navigation And Ranging), som använder ljud för att ”se” objekt i stället för radiovågor. Ubåtar har dock radarsystem som de kan använda när de rör sig på havsytan (t.ex. när de går in och ut ur hamn).
Foto: En geolog flyttar en radarsändare (monterad på ett cykelhjul) över marken för att studera jordens sammansättning. Hans partner i pickupen bakom tolkar radarsignalerna på en elektronisk display.Denna typ av markradar (GPR) är ett exempel på geofysik. Foto med tillstånd av US Department of Energy.
Konteråtgärder: hur kan man undvika radar?
Radar är extremt effektiv när det gäller att upptäcka fientliga flygplan och fartyg – så pass effektivt att militärforskare var tvungna att utveckla något sätt att kringgå den! Om du har ett utmärkt radarsystem är det troligt att din fiende också har ett sådant. Om du kan upptäcka hans flygplan kan han upptäcka dina. Därför behöver du verkligen flygplan som på något sätt kan ”gömma” sig i fiendens radar utan att bli upptäckta. Stealth-tekniken är utformad för att göra just det.Du kanske har sett det amerikanska flygvapnets illasinnade B2 stealth-bombare.Dess skarpa, kantiga linjer och metallbelagda fönster är utformade för att sprida eller absorbera strålar av radiovågor så att fiendens radaroperatörer inte kan upptäcka dem. Ett smygflygplan är så effektivt att det syns på en radarskärm utan mer energi än en liten fågel!
Foto: Den ovanliga zick-zack-formen på baksidan av detta B2-lugna bombplan är en av många funktioner som är utformade för att sprida radiovågor så att planet ”försvinner” på fiendens radarskärmar. De rundade framvingarna och de dolda motorerna och avgasrören bidrar också till att göra planet osynligt. Foto av Bennie J. Davis III med tillstånd av US Air Force.
Vem uppfann radarn?
Radar kan spåras tillbaka till en apparat som kallas Telemobiloskop (ibland skriven på franska, Télémobiloscope), som uppfanns 1904 av den tyske elektroingenjören Christian Hülsmeyer (1881-1957). Efter att ha hört talas om en tragisk kollision mellan två fartyg kom han på ett sätt att använda radiovågor för att hjälpa dem att se varandra när sikten var dålig.
Artwork: Radar före radar: Christian Hülsmeyers Telemobiloskop föregick radar med över tre decennier, men var i princip samma koncept. Det här konstverket bygger på en ritning från ett av Hülsmeyers patent från 1904 som visar hur sändar- och mottagningsapparater monterade på ett fartyg kunde användas för att upptäcka andra fartyg i närheten. Strålarna är ”Hertzska vågor” – vad vi nu skulle kalla radiovågor – som skjuter ut från en kardanmonterad apparat som alltid skulle hålla sig vertikal trots havets kastande rörelser.
Och även om många vetenskapsmän bidrog till utvecklingen av radarn var den mest kända av dem en skotsk fysiker vid namn Robert Watson-Watt (1892-1973). Under första världskriget började Watson-Watt arbeta för Storbritanniens meteorologiska kontor (landets viktigaste organisation för väderprognoser) för att hjälpa dem att använda radiovågor för att upptäcka annalkande stormar.
Inför andra världskriget insåg Watson-Watt och hans assistent Arnold Wilkins att de kunde använda tekniken som de höll på att utveckla för att upptäcka annalkande fientliga flygplan.När de väl hade bevisat att grundutrustningen fungerade, byggde de upp ett omfattande nätverk av markbaserade radardetektorer runt södra och östra delen av den brittiska kusten. Under kriget gav Storbritanniens radarförsvar (känt som Chain Home) landet en enorm fördel gentemot det tyska flygvapnet och spelade en viktig roll för de allierades slutliga seger. Ett liknande system utvecklades samtidigt i USA och lyckades till och med upptäcka när japanska flygplan närmade sig Pearl Harbor på Hawaii i december 1941 – även om ingen förstod betydelsen av att så många flygplan närmade sig förrän det var verktygslöst.
