Von Berthold Lammert

Der nachfolgende Artikel, der das. Prinzip des Radar schildert, soll eine Einführung zu zwei weiteren Aufsätzen sein, die die im Kriege entwickelte Ultrakurzwellen-Technik als weitreichendes Instrument der Forschung in der Meteorologie und in der Astronomie aufweisen werden.

Niemals werden wir jene Nächte vergessen, in denen sich uns das von Grauen begleitete und doch so schöne Bild bot, wenn die Scheinwerferstrahlen der Flak den Himmel abtasteten und wir mit höchster Spannung auf den Augenblick lauerten, in dem ein heller Lichtpunkt aufleuchtete. Was würde nun geschehen? Aber bereits eine halbe Stunde vorher war die Warnung erfolgt. Mächtige Scheinwerfer, die viel weiter in den Äther reichten, hatten das Flugzeug schon in 300 oder 400 Kilometer Entfernung in ihrem Strahl gefangen. Das waren die unsichtbaren Geisterwellen des Funkmeß oder, in angloamerikanischer Bezeichnung, des Radar. (Abkürzung von Radio Detection and Ranging.)

Das Radarprinzip ist sehr einfach. Es ist weiter nichts als – ein Echo. Im Brennpunkt des Radarscheinwerfers befindet sich eine Antenne, die abwechselnd sendet und empfängt. So wie man in den Wald hineinruft und dann auf den zurückkommenden Schall horcht. Trifft der ausgesandte Blitz von unsichtbarem Licht – man verwendet Wellen von 3 Metern bis zu 1 Zentimeter – auf irgendeinen Körper, etwa ein Flugzeug, so werden die Strahlen an diesem Hindernis nach allen Seiten gestreut. Ein kleiner Teil der aufgefallenen Strahlung wird auf den Scheinwerfer zurückgeworfen. Sie wird im Brennpunkt gesammelt, von der Antenne aufgenommen und wie im Radioapparat verstärkt. Im Lautsprecher hört man das Echo dann als einen Knacks. Beim Radar schließt man meistens keinen Lautsprecher an, sondern die Fernsehröhre. Beim Fernsehen kommt das Bild ja so zustande, daß ein feiner Strahl beim Auftreffen auf dem Schirm eine leuchtende Spur, einen Lichtpunkt, erzeugt. Je nach der Stärke des Strahls ist dieser Lichtpunkt heller oder dunkler. Im Zeitraum einer fünfundzwanzigstel Sekunde wird der Strahl in 625 Zeilen, über den Leuchtschirm geführt, auf dem er das Bild zeichnet. Beim Radar lassen wir den Lichtpunkt zunächst nur auf einer einzigen Zeile laufen, und zwar durcheilt er in einer tausendstel Sekunde etwa vier Zentimeter. Die senkrechte Ablenkung lassen wir durch die einfallende Welle bewirken. Der Lichtpunkt läuft natürlich viel zu schnell, als daß wir ihn sehen könnten. Wir sehen nur eine ruhende waagerechte helle Linie. Das ankommende Echo, das im Rundfunkapparat einen scharfen Knacks gibt, macht sich auf dem Bildschirm durch eine kurze senkrechte Ablenkung, durch eine Zacke in der Lichtlinie bemerkbar. Auch der Moment des ausgehenden Funkblitzes dokumentiert sich durch eine Zacke. Nun stellt der laufende Lichtpunkt eine Uhr dar, ebenso wie der laufende Uhrzeiger, Hier bedeuten vier Zentimeter eine tausendstel Sekunde. Wenn die Zacke des Echos der des Blitzes in einem Abstand von 12 (= 3 × 4) Zentimetern folgt, so heißt das also, daß die Strahlen nach drei tausendstel Sekunden zurückgekommen sind. Radiowellen legen in einer tausendstel Sekunde 300 Kilometer, zurück. Die Strahlen haben somit vom Sender zum Flugzeug, an dem sie reflektiert wurden, und zurück einen-Weg von 3mal 300 = 900 km gemacht. Und damit haben wir das, was wir wissen wollen: Das Flugzeug befindet sich in der Richtung, die der Radarstrahler im Augenblick hat, in einer Entfernung von 450 km. Diese Richtung ist durch zwei Winkel, den waagerechten der seitlichen Schwenkung und den senkrechten der Höhenschwenkung bestimmt. Auf einer zweiten Bildröhre, die mit den Richtbewegungen des Radarstrahles gekoppelt ist, gibt der Lichtpunkt in jedem Moment durch seine Abstände in einem rechtwinkligen Achsenkreuz diese beiden Winkel an. Dieses Aussenden von Funkblitzen und Auffangen ihres Echos geschieht zwei- oder dreihundertmal in jeder Sekunde. Die Zacken sind also ständig auf dem Bildschirm, solange das Flugzeug im Strahl ist. Da die Zacke des Funkblitzes fest am Anfang einer Skala liegt, zeigt die Zacke des Echos unmittelbar die Bewegung des Flugzeuges an, dessen Entfernung in jedem Augenblick abgelesen werden kann.

So einfach das Radarprinzip ist, so groß die Schwierigkeiten seiner Verwirklichung und um so größer die Leistungen der Männer, die sie überwanden! Man kann sich kaum eine Vorstellung davon machen, wie ungeheuer gering nämlich der Bruchteil der Energie ist, die an einem Flugzeug nach allen Seiten reflektiert, zu einem Radarstrahler in 500 km Entfernung zurückkommt. Eine Halbkugel von diesem Radius hat mehr als eine Billion Quadratmeter. Und über diese Fläche verteilt sie sich. Von der sowieso sehr kleinen Energie, die ein Radarstrahl auf ein Flugzeug in 500 km Entfernung wirft, gelangt also nur etwa der billionste Teil zurück. Vom Monde zurückgeworfen, würde es sogar nur davon noch der millionste Teil sein! Das heißt: Radar ist eine Frage der Sendeenergie. Um diese Energie, wie bei dem sichtbaren Scheinwerferstrahl, durch Spiegel in einem Strahl zusammenzuhalten, ja, um überhaupt einen scharfen Strahl zu erhalten, der zu einer genauen Anzeige erforderlich ist, muß man möglichst kurze Wellen, von Zentimeterlänge, nehmen. In diesem Gebiet versagt aber die übliche Technik des Rundfunksendens. Um Zentimeterwellen von hoher Energie zu erzeugen, mußten gänzlich neue Wege beschritten werden. Dazu mußten jene ebenso geistvollen wie verwickelten Erfindungen gemacht werden, die der Fachwelt unter Namen wie "Magnetron, Klystron, Triftröhren" usw. bekannt sind. Mit Hilfe dieser Senderöhren gelingt es, den Radarsenden für die halbe oder zehntel Millionstelsekunde in der der Funkblitz gesendet wird, eine Leistung von einigen hundert, ja sogar bis tausend Kilowatt zu geben. Und zwar für 10-cm- bis 1-cm-Wellen oder für Frequenzen von 3000 bis 30 000 Megahertz! ( 1 Mhz = 1 Million Schwingungen pro Sekunde.) Diese Leistung reichte aus, um das Echo am Monde (380 000 km!) wahrzunehmen. Nach 2,4 Sekunden kamen Strahlen mit 1 billionstel Watt zurück!

Mit Hilfe dieser Zentimeterwellen wurde nun auch jene Präzision in der Ortung und der Navigation erzielt, die wir in der "Millimeter-Arbeit" der Bombenangriffe und der Auffindung unserer kleinen U-Boote zu spüren bekamen. Dabei – und das ist das wesentlichste Moment – ist die Radar-Navigation vollkommen unabhängig von den Sichtverhältnissen! Radar ist Scheinwerfer und Fernrohr zugleich. Im Lichte seiner eigenen unsichtbaren Strahlen visiert es die gesuchten Ziele an. Von der Bodenstation aus, die seine Maschine verfolgt, kann sich der Flugzeugführer in jedem Augenblick auf den Kilometer genau seinen Ort angeben lassen. Für die Radarstrahlen existieren keine Nacht und keine Wolken, kein Rauch und kein Dunst. Geleitet von den Radarstrahlen startet und landet das Flugzeug auf dem vernebelten Flugplatz. Durch den Nebel hindurch nimmt das Schiff den Eisberg wahr. Heute ist die Radarnavigation nur eine Kostenfrage.

Im Kriege wurde bei Rotterdam ein englisches Flugzeug abgeschossen. Aus ihn wurde eine damalige Spitzenleistung der englisch – amerikanischen Hochfrequenztechnik geborgen. Ein Gerät, das auf dem Leuchtschirm ein Bild des unter ihm liegenden Geländes zeichnete! Mit Hilfe von 9-cm-Wellen. Die Farben und Helligkeitsstufen beim Sehen mit unseren Augen kommen nur dadurch zustande, weil die Gegenstände das Licht verschieden stark reflektieren. Das in Deutschland dann nachgebaute sogenannte "Rotterdam-Gerät" tastete das Gelände ab. Der reflektierte Strahl lenkte aber nun nicht, wie bei der Ortung, den Lichtpunkt ab, sondern er. regulierte je nach seiner Stärke, das heißt aber nach den Maße seiner Reflexion, an der anvisierten Stelle, seine Helligkeit. Das gewöhnliche Fernsehen überträgt ja nur die gewöhnlichen Gesichtswahrnehmungen von dem Fernsehstudio in unser Heim. Viel phantastischer ist das Fernsehen mit den unsichtbaren Strahlen des Radar. Im Radar hat der Mensch sich ein neues Auge geschaffen, das buchstäblich bei Nacht und Nebel ohne Beleuchtung sieht. Sicherlich werden wir mit dem neuen Organ noch mancherlei Dinge entdecken, von denen sich unsere Schulweisheit bislang nichts träumen ließ. Über die ersten Schritte in diesem neuen Land der Forschung ein anderes Mal!