Radarların Tarihçesi

İlk Deneyler

Radar ile ilgili ilk ciddi çalışmalar 1930’larda başladı, fakat temel fikirlerin kökeni elektromanyetik deneyler gerçekleştiren Alman fizikçi Heinrich Hertz tarafından yürütülen deneylere dayanır. Hertz İskoç fizikçi James Clerk Maxwell’in teorik çalışmalarını deneysel olarak ispatlamaya çalışıyordu. Maxwell ışığın ve radyo dalgalarının hepsinin aynı temel kanunlara tabi elektromanyetik dalgalar olduğunu formüle etmişti. Maxwell’in çalışmalarının sonucu olarak, elektromanyetik dalgaların metal nesnelerden yansıdığı ve yalıtkan maddelerde ise kırıldığı ortaya çıkıyordu. Hertz 1888 yılı içinde 66 cm boyunda (455 MHz) radyo dalgaları kullanarak bu özelliği gösteren deneyler yaptı.

Hertz in çalışmalarından ortaya çıkan, nesnelerin tespit edilebileceği fikri çok uzun süre fark edilmeden kalmadı. 1904 yılında “bir engel detektörü ve gemi navigasyon cihazı (an obstacle detector and ship navigation device)” adı ile anılan Hertz’in gösterdiği prensipler üzerine çalışan bir cihaz farklı ülkelerde Alman mühendis Christian Hülsmeyer adına patentlendi. Hülsmeyer buluşunu Alman donanmasına gösterdi fakat ilgi görmedi. 1930’lara kadar radarın kullanımı için ne ekonomik, ne sosyal nede askeri bir neden yoktu. Uzun menzilli askeri bombardıman uçaklarının büyük yükler taşıma kapasitesine ulaşması ile bunların tespit edilme ihtiyaç hasıl oldu.

II. Dünya savaşı öncesinde radar geliştirmekte olan pek çok ülke, savaşla birlikte diğer tespit yöntemleri ile birlikte radarları da denemeye başladılar. Bu yöntemler arasında uçak motorlarının çıkardığı akustik gürültüyü dinleme ve ateşleme ile oluşan elektriksel gürültüyü dinlemekte bulunuyordu. Araştırmacılar ayrıca kızıl ötesi algılayıcılarla da denemeler yaptılar. Bunların hiçbiri etkili olamadı.

İlk Askeri Radarlar

1930’lar boyunca radyo dalgalarının yansımaları ile uçak tespit etme sekiz ülke tarafından birbirinden bağımsız ama neredeyse eş zamanlı olarak askeri amaçlı deneniyordu. Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere, Almanya, Fransa, Sovyetler Birliği, İtalya, Hollanda ve Japonya bu konuda çalışma yapan ülkelerdi. II. Dünya savaşı başında her ülke kendine has radar cihazlarına sahipti.

Amerika’daki ilk radar tespiti 1922 yılında Washington da NRL (U.S. Naval Research Laboratory – Amerikan Donanması Araştırma laboratuvarı) laboratuvarları tarafından bir nehrin iki yanına konan verici ve alıcı ile nehirden geçen bir bir geminin tespiti ile oldu (Bu tür düzeneklere bistatik radar deniliyor). Umut verici sonuçlarına rağmen Amerikan donanma subayları bu çalışmaya destek olmak konusunda isteksiz davrandılar. Radar ile ilgili daha büyük gelişme 1930 yılında NRL araştırmacıları tarafından bir uçağın verici anten üzerinden geçişinin sinyalde bir dalgalanma oluşturmasının tespiti ile yapıldı. Fakat monostatic radarın keşfine kadar, yani hem alıcı hem vericinin aynı anten ile yapılabilmesi, üst makamların dikkatini yeterince çekemedi. Bu şekilde çalışan bir radar 1939 da USS New York savaş gemisinde denendi.

Amerika tarafından geliştirilen ilk radar SCR-268 (205 MHz) uçaksavar toplarını kontrol etmede kullanılıyordu, SCR-270 (100 MHz) is uçakları tespit etmede. Her iki modelde II. Dünya savaşı başında mevcuttu. Bir adet SCR-270 Havaide Amerikan gözetleme gemilerinin birinde bulunuyordu ve Pearl Harbor’a yaklaşan Japon savaş uçaklarını tespit etmişti (7 Aralık 1941). Fakat bombalar düşmeye başlayıncaya kadar kimse bu radar gözleminin önemini takdir etmedi.

İngiltere radar ile uçak tespit çalışmalarına 1935 yılında başladı. İngiliz hükumeti çalışmalara hızlandırarak devam etmek noktasında mühendisleri yüreklendiriyordu, çünkü savaş olasılığının gittikçe kuvvetlendiğinin görüyorlardı. 1938 yılında ilk İngiliz radar sistemi göreve başladı (30 MHz – kısa dalga boyu – HF bandı – radarlar için oldukça düşük bir frekans) ve savaş boyunca görevde kaldı. Bu ilk radarlar savaşın ilk zamanlarında nispeten küçük İngiliz hava güçlerinin Almanlar karşısında ayakta kalmasını sağladı. Aslında bu radarın kullandığı frekans açısından optimum olduğu söylenemezdi fakat mucidi olan Sir Robert Watson-Watt tarafından da ifade edildiği üzere arızalanmadan çalışması en ideal çözüm olmasından daha önemliydi.

Sovyetler ‘de 1930’lu yıllarda radarlar üzerine çalışmaya başlamıştı. Almanların Haziran 1941 ülkelerinin üzerine saldırdığı zaman, Sovyetler halihazırda farklı radar tipleri geliştirmiş durumdaydı ve uçak algılama maçlı 75 MHz (VHF Bandı) de çalışan radarlar üretmekteydiler. Üretimlerine Alman istilası ile ara vermek ve yer değiştirmek durumunda kaldılar.

Almanlar ise, II. Dünya savaşının başında radar konusunda diğer ülkelerden daha ileri durumdaydılar. Müttefik bombardımanlarına karşı karada ve havada radar konuşlandırmayı yapmışlardı. Hatta 1936 da cep zırhlısı diye tabir ettikleri gemilerden birine bir radar koymuşlardı. Radar geliştirmeyi 1940 yılının sonlarına doğru durduran Almanlar savaşın bitmek üzere olduğunu düşünüyordu. Amerika ve İngiltere ise aksine bu konudaki çalışmalarını hızlandırdılar. Almanlar hatalarını fark ettiklerinde aradaki farkı kapatmak için artık çok geç kalmışlardı.

375 MHz ve 560 MHz ile çalışan bazı Alman radarları dışında, tüm başarılı çalışan radar sistemleri VHF bandında ve 200 MHz altında çalışıyordu. VHF Bandının kullanılması pek çok problem oluşturuyordu. Öncelikler VHF bandının hüzme genişliğini çok büyüktü. Daha dar hüzme genişliği daha kesin doğruluk, çözünürlük ve istenmeyen yansımaların daha az olmasını sağlıyordu. İkinci olarak VHF bandının elektromanyetik spektrumu hassas mesafe ölçümü için kısa atımlar gerektiren geniş dalga boyuna izin vermiyordu. Üçüncü olarak VHF bandı atmosferik gürültüye maruz kaldığı için alıcının hassasiyetini limitliyordu. Bütün bu kısıtlamalarına rağmen 1930’larda radyo teknolojisinin öncülüğü VHF bandında başladı ve hakiki bir başarı sağladı. Bu ilk çalışmalardan sonra görüldüki daha yüksek frekanslarla ve daha küçük dalga boyları ile çalışmak ve daha küçük antenler kullanmak tercih edilebilir.

II. Dünya Savaşı Boyunca Gelişmeler

1939 da Birmingham Üniversitesinde bulunan magnetron osilatörü sayesinde radarlarda yüksek frekans (mikrodalga) kullanımı başladı. 1940 da İngilizler magnetron kavramını Amerikalılara gösterince çalışmaların merkezi Cambridge’deki MIT Işınım laboratuvarı oldu. Mikrodalga radarların başarılı gelişimi askeri ihtiyaçlardaki öncelik ve başarılı bilim adamlarının toplanması sayesinde olmuştur. 1940’dan 1945’e kadar geçen beş senelik dönemde yüzden fazla radar sistemi geliştirildi. Bunlarda en çok kayda değer olanı SCR-584 olarak bilinen top kontrol sistemiydi. Yeteri kadar yüksek hassasiyette açısal tarama yaparak dairesel olarak dönen anteni ile gelen hedef hakkında hiçbir görsel belirti olmadan uçaksavarları yönlendirebiliyordu. Çalışma aralığı 2.7 den 2.9 GHz kadardı (S Bandı) ve çapı 2 metreyi bulan parabolik yansıtıcı antene sahipti. İlk kez bir savaşta 1994 yılında kullanıldı. Kullanıma başlama zamanlaması çok iyiydi, çünkü ondan önceki model olan SCR-268’leri nasıl atlatmaları gerektiğini Almanlar öğrenmişti. Almanlar SCR-584’e hazırlıksız yakalandılar.

Savaş Sonrası

Savaştan sonra radar gelişiminde ilerleme nispeten yavaş oldu. 1940 ların son yarısı savaş sırasında başlatılmış olan geliştirmelerin devamına sadık kalınarak geçti. Bunlardan ikisi, monopulse takip radarı ve hareket eden cisim radarları (MTI – moving target indication). Bu iki radarı geliştirmek yıllar aldı.

1950’lere gelindiğinde daha gelişmiş radar sistemleri ortaya çıkmaya başladı. Öyle ki açısal olarak kesinlik 0.1 miliradyana kadar indirgenebildi. 220 MHz den 450 MHz kadar çıkan daha güçlü radarlar yapıldı. Bu radarların anten çapları yatayda 37 metreye kadar varabiliyordu ve çok uzak mesafelerden bile bir uçağı tespiti mümkün olabiliyordu. Bir başka kayda değer gelişimde radarlara kararlı bir şekilde güç sağlayan klystron amplifikatörü nün bulunması ile oldu. Yapay Açıklıklı Radar (SAR –  Synthetic Aperture Radar) ise 1950 başlarında görülmeye başladı, fakat gelişimini tamamlaması dijital işlemenin ve diğer gelişmelerin gelmesi ile birlikte 30 seneden fazla sürdü. Havada gönderdiği titreşimin geri dönüşü ile mesafe ölçümü yapan APS (Airborne Pulse Dopler Radar) kullanılması ilk olarak 1950’lerin sonlarında Bomarc havadan-havaya füzelerinde görüldü. Ayrıca 1950’liler önemli teorik konuların radarların tasarımına katkıda bulunmasına da sahne oldu. Bunlardan biri istatistiksel yöntemler gürültü içinde sinyal bulma teorisiydi (matched filter)  ile ilgiliydi. Bu teori bir radar alıcısının zayıf sinyalleri algılaması için gereken ayarların nasıl yapılması gerektiğini gösteriyordu.

Dopler frekans kaymasının kullanılması II. Dünya savaşından öncede bilinmiyordu fakat radarlarda uygulamaya geçmesi 1950’leri buldu. Dopler cisimlerin hızının yanı sıra yüksek çözünürlük resim elde etmek içinde kullanıldı (Polislerin Hız Tespitinde kullandığı gibi). Ayrıca Dopler hava durumu radarlarında fırtınaların tespit edilmesi ve tehlikeli wind-shear efektlerinin görüntülenmesi içinde kullanılıyor.

1960’larda Amerikan donanması için ilk AEW (Airborne Early Warning – Havadan Erken Uyarı) uçağı Grumman E-2 geliştirildi. Ayrıca artık radarlar balistik füzelerin ve uyduların tespit edilmesi içinde kullanılıyordu.

Dijital Çağ

1970’lerden sonra dijital teknoloji inanılmaz bir hızla gelişim göstermeye başladı. Radarlar artık hedef ayırımı da yapabilir hale geldi. Radarlar sayesinde deniz üstünden esen rüzgarların hızı ölçülebiliyordu. 1980 geldiğinde uydular uzaktan algılama için radarlar ile donatılmıştı. Deniz yüzeyindeki yapılar, buzulların durumu ve diğer çevresel etkiler gözlemlenebilir hale geldi. 1990’lara gelindiğin radarlar ile yağış yoğunluğu dahi tespit edilmeye başladı. Bir uçak ise 3,700 km uzaktan tespit edilebilir hale gelmişti. Dünyadan sonra radarlar yönlerini diğer gezegenlere de çevirdi öyle ki Venüs’ün üç boyutlu resimlerini elde edebildik.

II. Dünya savaşın başlatığı ve soğuk savaşla devam eden çoğu zaman askeri amaçların öncü olduğu radarların gelişimi günümüze gelindiğinde 94 GHz ile çalışan ve eski radarlara göre 100 ile 1000 kat daha fazla enerji ihtiyaç duyan radarlarımızla yıldızları tarıyoruz. Öyle ki bazı radarlar küçük bir kasaba kadar elektrik harcar durumdalar. Umarız bundan sonraki gelişmeler savaşların tetiklemesi ile değiş insanlığın umum çıkarları doğrultusunda devam eder

kaynak: http://www.britannica.com/technology/radar/