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RADAR
[sec. XX; sigla dell'ingl. RAdio Detecting And
Ranging, radio-rivelatore e misuratore di distanza]
 Apparecchiatura
che consente rilevamenti della posizione di un oggetto
mediante il confronto fra un segnale di riferimento
emesso da un trasmettitore e quello riflesso o ritrasmesso
dall'oggetto di cui si deve determinare la posizione
. Allo scopo si utilizzano onde elettromagnetiche con
frequenza normalmente compresa fra qualche centinaio
di megahertz e qualche decina di gigahertz; corrispondentemente
le lunghezze d'onda sono comprese fra qualche metro
e qualche millimetro; nelle tecniche OTH sono usate
anche frequenze della banda H (3-30 MHz) . Le bande
radar sono indicate con lettere, ma tale notazione non
è ufficiale.
Secondo quanto stabilito dal Comité Consultatif
International Radio (C.C.I.radar) nel 1953, le bande di
frequenza delle onde elettromagnetiche sono invece contrassegnate
da un numero determinato, in modo che la banda numero
n si estenda da 3×10 n -1 a 3×10 n Hz. Con
questa notazione le bande di interesse per il radar
sono quelle contrassegnate con i numeri 8, 9, 10, 11
(rispettivi limiti di frequenza in Hz: 3×107¸3×108;
3×108¸3×109; 3×109¸3×1010;
3×1010¸3×1011), le bande 9, 10, 11
costituiscono la cosiddetta regione spettrale delle
microonde.
Cenni storici (fino al 1934)
La rivelazione di ostacoli basata sugli effetti prodotti
dalla riflessione di onde appositamente emesse è
un fenomeno che esiste anche in natura; infatti delfini
e pipistrelli emettono ultrasuoni più contenute,
in grado di far superare al veicolo velocità
di 40 nodi; in particolare, in Gran Bretagna sono in
servizio hovercraft leggeri per 100 passeggeri, come
l' AP 1.88 in grado di superare i 50 nodi, e hovercraft
da carico, come il BH 7 Mk 14, che può trasportare
30 tonnellate alla velocità di 60 nodi; gli hovercraft
finlandesi sono realizzati in lega leggera saldata e
possono trasportare fino a 100 tonnellate di carico
a 25 nodi in mare e 40 nodi su ghiaccio. Gli hovercraft
si sono affermati anche quali veicoli ausiliari nella
marina militare e vengono largamente utilizzati per
operazioni di sbarco, pattugliamento in zone paludose,
caccia alle mine. La loro autonomia è però
molto limitata (4 ore) rispetto agli aliscafi e per
ora non possono essere utilizzati, quali navi lanciamissili.
Si sono invece rivelati molto utili per la caccia alle
mine lungo zone costiere proprio per il fatto che viaggiano
sollevati dall'acqua, inoltre possono essere dotati
di uno o due veicoli subacquei (minisommergibili) in
grado di operare in acque profonde; in genere sono armati
con mitragliere e cannoncini a canne rotanti da 20 mm,
ma possono trasportare anche piccoli missili mare-aria.
Oltre all'hovercraft in senso proprio vanno ricordati:
i veicoli con carene laterali (Sidewalls) disposte sul
prolungamento di ciascun fianco, che hanno un grembiule
flessibile trasversale prodiero e uno poppiero di contenimento
del cuscino d'aria; in questi la propulsione e il governo
sono affidati rispettivamente a eliche e timoni navali;
sono mezzi non anfibi che, rispetto all'hovercraft,
presentano una migliore utilizzazione della po tenza
installata, minore rumorosità, più agevole
controllo, migliori qualità nautiche. I veicoli
semi-anfibi (Semiamphibious), mezzi navali muniti di
grembiule come negli hovercraft nonché di due
pinne, ciascuna delle quali è dotata di elica
e timone; le pinne sono conformate in modo che il mezzo,
in sostentamento, possa adagiarsi su uno scalo che si
protende nell'acqua. I veicoli a bolla (C.A.B., Captured
Air Bubb le), mezzi navali non anfibi con sponde rigide
immerse e provvisti di grembiuli prodiero e poppiero
che delimitano il vano nel quale viene insufflata l'aria;
la propulsione è affidata a due eliche immerse
oppure di tipo aereo. I veicoli a effetto aerodinamico
(Aerodinamic Lift), strutturalmente simili agli hovercraft
ma con sezione longitudinale inferiore realizzata secondo
un profilo tipo ala d'aeroplano; in questi, all'azione
sostentatrice del cuscino d'aria alle basse velocità,
si accompagna a velocità più elevata quella
caratteristica della portanza alare; sono propulsi da
eliche aeree. Negli anni Settanta furono studiate, anche
per uso militare, grandi hoverships (navi a cuscino
d'aria), o navi a effetto superficie (S.E.S., Surface
Effect Ships), capaci di assicurare le rotte atlantiche.
Esse non furono però realizzate e gli hovercraft
rimasero confinati a usi specialistici. modulati in
ampiezza e frequenza per rivelare la presenza di ostacoli
sulla loro rotta. Le esperienze di H. radar Hertz, nel
1886, avevano messo in evidenza fra l'altro che le onde
elettromagnetiche potevano essere riflesse da parte
di corpi conduttori, ma solo nel 1900 N. Tesla suggerì
di utilizzare tali onde per determinare la posizione
relativa e la velocità di un
oggetto in moto. Nel 1903 il tedesco C. Hülsmeyer
eseguì esperienze con onde radio riflesse da
navi e nel 1904 ottenne un brevetto per un dispositivo
rivelatore di ostacoli utilizzante un'onda radio continua:
la portata era di qualche chilometro. Nel 1922 G. Marconi
mise in rilievo la possibilità di utilizzare
le onde corte per la rivelazione radio. Nello stesso
anno A. H. Taylor e L. C. Young, del Naval Research
Laboratory (N.radarL.) degli Stati Uniti, riuscirono a
rivelare una nave di legno usando un radar a emissione
continua con lunghezza d'onda di 5 m. Nei primi radar
la rivelazione era ottenuta per effetto dell'interferenza
fra il segnale ricevuto direttamente dal trasmettitore
e quello, slittato in frequenza per effetto Doppler,
riflesso dall'oggetto in movimento. Apparecchi di questo
tipo potevano servire solo a rivelare la presenza di
oggetti, ma non davano informazioni sulla loro posizione.
Le esperienze degli inglesi E. V. Appleton e H. A. F.
Barnett sulla capacità di riflettere radioonde
da parte dell'atmosfera portarono gli statunitensi G.
Breit e M. A. Tuve, nel 1925, a effettuare la misura
dell'altezza della ionosfera mediante impulsi elettromagnetici.
Nel 1930 L. A. Hyland, del N.radarL., osservò casualmente
che si verificava un aumento del segnale ricevuto da
un apparato a terra quando degli aerei attraversavano
il fascio di onde elettromagnetiche a 33 MHz emesso
da un trasmettitore distante qualche chilometro. Dopo
questa scoperta il N.radarL. proseguì le ricerche:
nel 1932 venne dimostrato che i sistemi a interferenza
d'onda potevano rivelare aerei distanti 50 miglia dal
trasmettitore; nel 1934 fu rilasciato a Hyland, A. H.
Taylor e L. C. Young un brevetto per il sistema di rivelazione
di oggetti
per mezzo di onde radio; nello stesso anno venne pubblicata
la descrizione di un radar a emissione continua a interferenza
d'onda alla frequenza di 60 MHz.
Dal 1935 ad oggi Dopo il 1935 in Gran Bretagna, Francia,
Germania e U.S.A. vennero intensificate, indipendentemente
(per motivi militari), le ricerche nel campo della rivelazione
mediante onde elettromagnetiche. I primi risultati positivi
si ebbero negli Usa, nel 1936, dove fu realizzato un
radar a 28,3 MHz e durata di impulso di 5ms; in pochi mesi
la portata di questo radar venne estesa dalle 2 miglia
e mezzo iniziali a 25 miglia. Nello stesso anno fu realizzato
anche un modello a 200 MHz dotato di sistema duplicatore
(duplexer) che permetteva di utilizzare la stessa antenna
per
la trasmissione e la ricezione. Lo sviluppo di tubi
elettronici ad alta potenza permise di realizzare nel
1938 un modello perfezionato di radar a 200 MHz, denominato
XAF, con potenza di 6 kW e portata di 50 miglia. Nel
1939 fu ordinata la realizzazione industriale della
versione CXAM che fu poi adottata dalle unità
della flotta statunitense a partire dal 1941. Il primo
radar a impulsi per il controllo delle batterie antiaeree
fu realizzato nel 1938 con la sigla SCR 268; era caratterizzato
da un'elevata precisione nella misura delle distanze
e da una scarsa precisione angolare; affiancato da un
sistema ottico per la stima degli angoli, esso costituì
l'apparato standard per il controllo del tiro fino al
1944, quando fu sostituito dal radar a microonde SCR
584, che poteva
controllare una batteria antiaerea senza bisogno di
ausilio ottico. In Gran Bretagna i primi studi furono
affidati a radar Watson Watt e si raggiunsero risultati
positivi sia con i sistemi a interferenza d'onda sia
con quelli a impulsi: nel 1936 la portata dei radar
toccava già le 90 miglia, mentre le frequenze
di funzionamento erano di 25 MHz. Una serie di stazioni
radar a 25 MHz venne sperimentata con successo nel 1937
e nel 1939 fu sviluppato un radar a 200 MHz per intercettamento
aereo che venne sfruttato anche per la localizzazione
di navi e di sommergibili. I primi scambi di informazioni
fra tecnici americani e inglesi, nel 1940, portarono
all'adozione del magnetron* (realizzato dagli Inglesi)
con il quale si poterono costruire i perfezionati radar
a microonde. Alla fine della II guerra mondiale si ebbe
una stasi nello sviluppo della tecnica radar; le ricerche
ripresero dopo il 1950 quando le applicazioni radar
cominciarono a estendersi a numerosi settori. I continui
perfezionamenti tecnici riguardano l'amplificazione
di potenza del trasmettitore, l'eliminazione degli echi
parassiti, la stabilità di funzionamento, la
maggior sensibilità dei
ricevitori; notevoli progressi si sono avuti con l'introduzione
prima del klystron, poi degli amplificatori* parametrici
e dei maser* nei ricevitori radar per aumentarne la
sensibilità. Il radar è oggi largamente
usato per il controllo del traffico aereo in prossimità
degli aeroporti e per il controllo dell'avvicinamento
a terra degli aerei. A bordo sono utilizzati
radioaltimetri, che determinano l'altezza dell'aereo
sul suolo mediante tecniche radar, e radar meteorologici,
per segnalare ai piloti zone soggette a gravi perturbazioni
atmosferiche e consentire di prendere tempestivamente
le opportune decisioni. Sul mare il radar è usato,
a bordo dei natanti, per la navigazione con scarsa visibilità
o con tempo cattivo, mentre la rivelazione di
uragani e la sorveglianza della navigazione a grandi
distanze sono affidate a impianti radar installati lungo
le coste. Le principali difficoltà inizialmente
incontrate erano legate al problema di separare gli
echi, provenienti dal bersaglio, dal rumore di fondo
costituito da echi spuri di varia origine. In particolare,
è stato necessario elaborare tecniche raffinatissime
per il riconoscimento degli echi del mare. |
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