SCIENZA&STORIA/ Dal Radar al forno a microonde

- Gianluca Lapini

Il filo della storia che collega lo sviluppo dei radar alla realizzazione dei primi forni a microonde: alla base di entrambi il magnetron, inventato 80 anni fa.

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Robert Watson-Watt con prototipo di radar

La complessa e interessante storia del radar, con una particolare attenzione allo sviluppo del magnetron – a 80 anni dall’invenzione – componente necessario per la generazione dei fasci di microonde e successivamente impiegato nei primi esemplari di forno a microonde sviluppati subito dopo la Seconda Guerra Mondiale.

Forse non tutti sanno che radar è l’acronimo dei termini inglesi Radio Detection And Ranging (radiorilevamento e misurazione di distanza), ma tutti sanno, almeno a grandi linee, che un radar emette dei potenti fasci di microonde che, riflessi da un ostacolo (un aereo, una nave, o anche le precipitazioni) vengono captati permettendo di individuarne la posizione e la distanza. Quando il radar sia stato inventato non è forse altrettanto noto, ed è quello che cercheremo di raccontare in questo articolo. Nel quale parleremo anche dei forni a microonde che del radar utilizzano un componente fondamentale, il Magnetron, inventato giusto un’ottantina d’anni fa.

 

Alle origini del radar

 

La storia del radar è assai complessa e articolata e non possiamo qui raccontarla che per sommi capi. La versione più diffusa di questa storia è quella che esso sia stato inventato in Gran Bretagna nella seconda metà degli anni Trenta del secolo scorso da sir Robert Watson-Watt. In realtà, come spesso accade, attribuire una invenzione a un singolo inventore è difficile o addirittura impossibile; ciò è ancor più vero nel caso del radar, in quanto apparecchiature simili, o loro componenti essenziali, furono sviluppate quasi contemporaneamente in diverse nazioni (Inghilterra, Usa, Germania, Russia, Giappone, Olanda, Francia e Italia). Non c’è dubbio, peraltro, che l’Inghilterra fu il paese che prima degli altri si dotò di un complesso e articolato sistema di stazioni radar. Inglese fu anche l’invenzione del Magnetron, un componente fondamentale dei radar a microonde. Per semplicità seguiremo pertanto prevalentemente le vicende inglesi, anche se non possiamo fare a meno di cominciare con un paio di accenni a quello che successe in precedenza e in altri paesi. Per esempio l’idea di utilizzare la riflessione delle onde radio per il rilevamento di grossi bersagli, risaliva ai primi anni del Novecento, quando il fisico tedesco Christian Hulsmeyer aveva brevettato un sistema per rilevare l’avvicinamento delle navi ai porti in condizione di nebbia o scarsa visibilità. L’idea dimostrò di poter funzionare, ma l’apparecchio da lui sviluppato era troppo rudimentale e non ebbe seguito. Anche Guglielmo Marconi, insieme al tecnico inglese C.S. Franklin fece degli esperimenti di riflessione di fasci di onde corte, pubblicandone i risultati nel 1922, ma questo suo lavoro non ebbe immediato seguito.

La carriera di Robert Watson-Watt (1892-1973) iniziò nel 1915 come meteorologo del servizio meteorologico nazionale (Meteorological Office), dove per molti anni egli lavorò alla messa a punto di un sistema per il rilevamento dei temporali, tramite la captazione dei segnali radio emessi dai fulmini. Nel 1927 divenne responsabile di una unità di ricerca denominata RRS (Radio Research Station), situata a Slough, nei dintorni di Londra, costruendosi una buona fama di esperto di sistemi radio. Verso la fine del 1934 egli fu consultato da H.E. Wimperis, membro di una importante commissione scientifica ministeriale, il quale era alla ricerca di un parere esperto su una notizia che aveva letto sulla stampa tedesca, dove si ipotizzava la possibilità di sviluppare una nuova terribile arma, una specie di «raggio della morte» basato su onde radio. Watson-Watt incaricò della risposta un suo giovane collaboratore, Arnold Wilkins, il quale con pochi e semplici calcoli dimostrò che le potenze richieste sarebbero state enormi e che l’idea non era praticamente fattibile. A margine della sua rassicurante risposta al ministero, Watson-Watt aggiunse però la seguente nota: «L’attenzione dovrebbe piuttosto essere rivolta al tuttora difficile, ma più promettente problema del radio-rilevamento; se richiesto invieremo considerazioni e calcoli numerici sul metodo di rilevamento mediante la riflessione di onde radio». Nelle settimane seguenti un breve rapporto segreto di* Wilkins e Watson-Watt, intitolato The Detection of Aircrafta by Radio Methods fu effettivamente inviato al Ministero dell’Aria. In esso si valutava che con lievi miglioramenti della tecnologia radio allora esistente si sarebbe potuto rapidamente realizzare un sistema di rilevamento di aeroplani in volo con una portata di almeno una decina di miglia, e si forniva un progetto di massima di questa apparecchiatura.

Nel febbraio del 1935 fu così dato il permesso di effettuare un primo test di fattibilità: sistemando un ricevitore in prossimità di una stazione trasmittente della BBC a onde corte, Watson-Watt e i suoi collaboratori dimostrarono con un semplice oscilloscopio che era possibile evidenziare il passaggio di un aeroplano nelle vicinanze della stazione. Subito ricevettero dei fondi per proseguire la sperimentazione e già nel giugno dello stesso anno, utilizzando una apparecchiatura commerciale a onde corte, appositamente modificata per funzionare non in modo continuo, ma come emittente di impulsi, furono in grado di misurare la distanza e l’angolo di rotta di un aeroplano che volava in prossimità del loro apparecchio; lo sviluppo di questo prototipo proseguì per tutto il 1935, fino a ottenere, aumentando la potenza di emissione, una portata di circa 100 miglia. L’anno successivo fu dedicato allo sviluppo di una versione ingegnerizzata del dispositivo, che all’inizio del 1937, acquisì anche la possibilità di misurare l’altezza alla quale volavano gli aeroplani, usando antenne multiple.

 

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Gianluca Lapini

(Ingegnere, cultore di Storia della tecnologia)

 

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