El Laboratorio de Radiación , comúnmente llamado Rad Lab , era un laboratorio de investigación de radares y microondas ubicado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Massachusetts . Se creó por primera vez en octubre de 1940 y funcionó hasta el 31 de diciembre de 1945, cuando sus funciones se distribuyeron entre la industria, otros departamentos dentro del MIT y, en 1951, el recién formado Laboratorio Lincoln del MIT .
El uso de microondas para diversos usos de radio y radar era muy deseado antes de la guerra, pero los dispositivos de microondas existentes como el klystron tenían una potencia demasiado baja para ser útiles. Alfred Lee Loomis , un millonario y físico que dirigía su propio laboratorio privado, organizó el Comité de Microondas para considerar estos dispositivos y buscar mejoras. A principios de 1940, Winston Churchill organizó lo que se convirtió en la Misión Tizard para presentar a los investigadores estadounidenses varias tecnologías nuevas que el Reino Unido había estado desarrollando.
Entre ellos se encontraba el magnetrón de cavidad , un salto adelante en la creación de microondas que las hizo prácticas para su uso en aviones por primera vez. GEC fabricó 12 prototipos de magnetrones de cavidad en Wembley en agosto de 1940, y el número 12 fue enviado a Estados Unidos con Bowen a través de la Misión Tizard , donde se mostró el 19 de septiembre de 1940 en el apartamento de Alfred Loomis. El Comité de Microondas estadounidense de la NDRC quedó estupefacto ante el nivel de potencia producido. Sin embargo, el director de Bell Labs, Mervin Kelly, se molestó cuando le hicieron una radiografía y tenía ocho agujeros en lugar de los seis que se muestran en los planos del GEC. Después de contactar (a través del cable transatlántico) con el Dr. Eric Megaw, experto en tubos de vacío de GEC, Megaw recordó que cuando le pidió 12 prototipos dijo que hiciera 10 con 6 agujeros, uno con 7 y otro con 8; y no hubo tiempo para modificar los dibujos. Para la Misión Tizard se eligió el número 12 con 8 hoyos. Entonces Bell Labs decidió copiar la muestra; y mientras que los primeros magnetrones británicos tenían seis cavidades, los americanos tenían ocho cavidades. [1]
Loomis consiguió financiación en el marco del Comité de Investigación de Defensa Nacional (NDRC) y reorganizó el Comité de Microondas del MIT para estudiar la tecnología de magnetrones y radares en general. Lee A. DuBridge se desempeñó como director de Rad Lab. El laboratorio se expandió rápidamente y, en cuestión de meses, era más grande que los esfuerzos del Reino Unido que ya llevaban varios años en funcionamiento. En 1943, el laboratorio comenzó a producir una serie de dispositivos cada vez mejorados, que la base industrial de Estados Unidos podía producir en grandes cantidades. En su apogeo, el Rad Lab empleó a 4.000 personas en el MIT y en varios otros laboratorios de todo el mundo, y diseñó la mitad de todos los sistemas de radar utilizados durante la guerra.
Al final de la guerra, Estados Unidos ocupaba una posición de liderazgo en varios campos relacionados con las microondas. Entre sus productos notables se encuentran el SCR-584 , el mejor radar de colocación de armas de la guerra, y el SCR-720 , un radar de interceptación aerotransportado que se convirtió en el sistema estándar de finales de la guerra para los cazas nocturnos de EE. UU. y el Reino Unido . También desarrollaron el H2X , una versión del radar de bombardeo británico H2S que operaba en longitudes de onda más cortas en la banda X. El Rad Lab también desarrolló Loran-A , el primer sistema de navegación por radio a nivel mundial, que originalmente se conocía como "LRN" por Loomis Radio Navigation. [2]
A mediados y finales de la década de 1930, se habían desarrollado sistemas de radio para la detección y localización de objetivos distantes bajo gran secreto en los Estados Unidos y Gran Bretaña , así como en varias otras naciones, en particular Alemania , la URSS y Japón . Estos normalmente operaban en longitudes de onda de muy alta frecuencia (VHF) en el espectro electromagnético y llevaban varios nombres de cobertura, como Ranging and Direction Finding (RDF) en Gran Bretaña. En 1941, la Marina de los EE. UU. acuñó el acrónimo 'RADAR' (RAdio Detección y Rango) para tales sistemas; Esto pronto dio lugar al nombre de " radar " y se extendió a otros países.
Las ventajas potenciales de operar tales sistemas en la región de frecuencia ultra alta (UHF o microondas ) eran bien conocidas y se perseguían vigorosamente. Una de estas ventajas eran las antenas más pequeñas , una necesidad crítica para los sistemas de detección en aviones. La principal barrera técnica para el desarrollo de sistemas UHF fue la falta de una fuente utilizable para generar microondas de alta potencia . En febrero de 1940, los investigadores John Randall y Harry Boot de la Universidad de Birmingham en Gran Bretaña construyeron un magnetrón de cavidad resonante para satisfacer esta necesidad; rápidamente se colocó dentro del más alto nivel de secreto.
Poco después de este avance, el primer ministro británico Winston Churchill y el presidente Roosevelt acordaron que las dos naciones pondrían en común sus secretos técnicos y desarrollarían conjuntamente muchas tecnologías de guerra que se necesitaban con urgencia. Al iniciarse este intercambio a finales del verano de 1940, la Misión Tizard trajo a Estados Unidos uno de los primeros magnetrones nuevos. El 6 de octubre, Edward George Bowen , desarrollador clave de RDF en el Telecommunications Research Establishment (TRE) y miembro de la misión, demostró el magnetrón, que produce unos 15.000 vatios (15 kW ) de potencia a 3 GHz, es decir, una longitud de onda de 10cm. [3]
Los investigadores y funcionarios estadounidenses quedaron asombrados con el magnetrón, y la NDRC inmediatamente inició planes para fabricar e incorporar los dispositivos. Alfred Lee Loomis , quien dirigió el Comité de Microondas de la NDRC, dirigió el establecimiento del Laboratorio de Radiación en el MIT como un esfuerzo conjunto angloamericano para la investigación y el desarrollo de sistemas de microondas utilizando el nuevo magnetrón.
El nombre 'Laboratorio de Radiación', elegido por Loomis cuando seleccionó el edificio en el campus del MIT, era intencionalmente engañoso, [5] aunque indirectamente correcto en el sentido de que el radar utiliza radiación en una porción del espectro electromagnético . Se eligió para dar a entender que la misión del laboratorio era similar a la del Laboratorio de Radiación de Ernest O. Lawrence en UC Berkeley ; es decir, que empleó científicos para trabajar en la investigación de física nuclear . En aquel momento, la física nuclear se consideraba relativamente teórica e inaplicable al equipamiento militar, ya que esto era antes de que comenzara el desarrollo de la bomba atómica .
Ernest Lawrence participó activamente en la formación del Rad Lab y reclutó personalmente a muchos miembros clave del personal inicial. La mayor parte del personal superior eran Ph.D. físicos que procedían de puestos universitarios. Por lo general, no tenían más que un conocimiento académico de las microondas y casi ninguna experiencia relacionada con el desarrollo de hardware electrónico. Sin embargo, su capacidad para abordar problemas complejos de casi cualquier tipo fue sobresaliente. Más adelante en su vida, nueve miembros del personal recibieron el Premio Nobel por otros logros.
En junio de 1941, la NDRC pasó a formar parte de la nueva Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), también administrada por Vannevar Bush , quien reportaba directamente al presidente Roosevelt. La OSRD tuvo acceso casi ilimitado a financiación y recursos, y el Rad Lab recibió una gran parte para la investigación y el desarrollo de radares.
A partir de 1942, el Proyecto Manhattan absorbió a varios físicos del Rad Lab en Las Alamos y las instalaciones de Lawrence en Berkeley. Esto se hizo más sencillo gracias a la participación de Lawrence y Loomis en todos estos proyectos. [6]
El Laboratorio de Radiación se inauguró oficialmente en noviembre de 1940, utilizando 4.000 pies cuadrados (370 m 2 ) de espacio en el Edificio 4 del MIT y con una financiación inicial de 500.000 dólares de la NDRC. Además del director, Lee DuBridge, II Rabi era el subdirector de asuntos científicos y F. Wheeler Loomis (sin relación con Alfred Loomis) era el subdirector de administración. EG ("Taffy") Bowen fue asignado como representante de Gran Bretaña.
Incluso antes de la apertura, los fundadores identificaron los primeros tres proyectos para Rad Lab. En orden de prioridad, estos eran (1) un sistema de detección de 10 cm (llamado Airborne Intercept o AI) para aviones de combate , (2) un sistema de puntería de 10 cm (llamado Gun Laying o GL) para antiaéreos baterías y (3) un sistema de navegación por radio aerotransportado de largo alcance .
Para iniciar los dos primeros de estos proyectos, se utilizó el magnetrón de Gran Bretaña para construir un conjunto de " placa de pruebas " de 10 cm ; esto se probó con éxito desde la azotea del Edificio 4 a principios de enero de 1941. Todos los miembros del personal inicial participaron en este esfuerzo.
En el marco del Proyecto 1 dirigido por Edwin M. McMillan , siguió un conjunto "diseñado" con una antena que utilizaba un reflector parabólico de 30 pulgadas (76 cm) . Este, el primer radar de microondas construido en Estados Unidos, fue probado con éxito en un avión el 27 de marzo de 1941. Luego fue llevado a Gran Bretaña por Taffy Bowen y probado en comparación con un equipo de 10 cm que se estaba desarrollando allí.
Para el sistema final, el personal de Rad Lab combinó características propias y británicas. Con el tiempo se convirtió en el SCR-720, utilizado ampliamente tanto por el Cuerpo Aéreo del Ejército de EE. UU . como por la Royal Air Force británica .
Para el Proyecto 2, se seleccionó un reflector parabólico de 4 pies y más tarde de 6 pies de ancho (1,2 y luego 1,8 m) sobre un soporte giratorio. Además, este conjunto utilizaría una computadora electromecánica (llamada Predictor-correlador) para mantener la antena apuntada a un objetivo adquirido. Ivan A. Ser atendido como líder del proyecto. Al ser mucho más complicado que el Airborne Intercept y requerir que fuera muy resistente para uso en el campo, un GL diseñado no se completó hasta diciembre de 1941. Finalmente se utilizó como el omnipresente SCR-584 , y primero llamó la atención al dirigir el fuego antiaéreo que derribó alrededor del 85 por ciento de las bombas voladoras alemanas V-1 ("bombas zumbadoras") que atacaban Londres. [7]
El Proyecto 3, un sistema de navegación de largo alcance, fue de particular interés para Gran Bretaña. Tenían un sistema de navegación hiperbólico , llamado GEE , pero era inadecuado, tanto en alcance como en precisión, para apoyar a los aviones durante los bombardeos sobre objetivos distantes en Europa. Cuando la Misión Tizard le informó sobre GEE, Alfred Loomis conceptualizó personalmente un nuevo tipo de sistema que superaría las deficiencias de GEE, y el desarrollo de su LORAN (acrónimo de navegación de largo alcance) se adoptó como proyecto inicial. [8] La División LORAN se estableció para el proyecto y está dirigida por Donald G. Fink . Operando en la porción de baja frecuencia ( LF ) del espectro de radio, LORAN fue el único proyecto sin microondas del Rad Lab. Al incorporar elementos importantes de GEE, LORAN tuvo mucho éxito y fue beneficioso para el esfuerzo bélico. Al final de las hostilidades, alrededor del 30 por ciento de la superficie de la Tierra estaba cubierta por estaciones LORAN y utilizadas por 75.000 aviones y buques de superficie. [9]
Tras el ataque japonés a Pearl Harbor y la entrada de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial, el trabajo en el Rad Lab se amplió enormemente. En el apogeo de sus actividades, el Rad Lab empleaba a casi 4.000 personas que trabajaban en varios países. El Rad Lab había construido y fue el ocupante inicial del famoso Edificio 20 del MIT . Con un costo de poco más de un millón de dólares, esta fue una de las estructuras temporales que más tiempo sobrevivieron durante la Segunda Guerra Mundial.
Las actividades finalmente abarcaron la electrónica física, las propiedades electromagnéticas de la materia, la física de las microondas y los principios de comunicación por microondas, y el Rad Lab logró avances fundamentales en todos estos campos. La mitad de los radares desplegados por el ejército estadounidense durante la Segunda Guerra Mundial fueron diseñados en el Rad Lab, incluidos más de 100 sistemas de microondas diferentes que costaron 1.500 millones de dólares . [10] Todos estos equipos mejoraron considerablemente los sistemas VHF anteriores al microondas del Laboratorio de Investigación Naval y los Laboratorios del Cuerpo de Señales del Ejército , así como los radares británicos como el Chain Home de Robert Watson-Watt y los primeros equipos RDF aerotransportados de Taffy Bowen. .
Aunque el Rad Lab se inició como una operación conjunta angloamericana y muchos de sus productos fueron adoptados por el ejército británico, los investigadores en Gran Bretaña* continuaron con el desarrollo del radar de microondas y, particularmente con la cooperación de Canadá, produjeron muchos tipos de nuevos sistemas. Para el intercambio de información, el Rad Lab estableció una sucursal en Inglaterra, y varios científicos e ingenieros británicos trabajaron en asignaciones en el Rad Lab. *En el TRE, Establecimiento de Investigación en Telecomunicaciones
El magnetrón de cavidad resonante siguió evolucionando en el Rad Lab. Un equipo dirigido por II Rabi primero amplió el funcionamiento del magnetrón de 10 cm (llamada banda S), a 6 cm (banda C), luego a 3 cm (banda X) y, finalmente, a 1- cm (banda K). Para mantener el ritmo, todos los demás subsistemas de radar también evolucionaban continuamente. La División de Transmisores, dirigida por Albert G. Hill , finalmente involucró a una plantilla de 800 personas en estos esfuerzos.
Luis W. Álvarez inventó un tipo radicalmente diferente de antena para sistemas de banda X y la utilizó en tres nuevos sistemas: un radar cartográfico aéreo llamado Eagle, un sistema de aproximación de control terrestre (GCA) para aterrizaje ciego y un sistema de microondas terrestre. Sistema de alerta temprana (MEW). Los dos últimos tuvieron mucho éxito y se trasladaron a aplicaciones de posguerra. Eagle finalmente se convirtió en un radar cartográfico muy eficaz llamado H2X o Mickey y fue utilizado por la Fuerza Aérea del Ejército y la Marina de los EE. UU., así como por la Royal Air Force británica. [11]
El esfuerzo más ambicioso de Rad Lab con importancia a largo plazo fue el Proyecto Cadillac. Dirigido por Jerome B. Wiesner , el proyecto implicó un radar de alta potencia transportado en una cápsula debajo de un avión TBM Avenger y un Centro de Información de Combate a bordo de un portaaviones. El objetivo era un sistema de control y alerta temprana aerotransportado , que proporcionara a la Marina de los EE. UU. una capacidad de vigilancia para detectar aviones enemigos en vuelo bajo a una distancia de más de 161 km (100 millas). El proyecto se inició a bajo nivel a mediados de 1942, pero con la posterior llegada de las amenazas kamikazes japonesas en el Teatro de Operaciones del Pacífico , el trabajo se aceleró enormemente y finalmente involucró al 20 por ciento del personal del Rad Lab. Se voló un prototipo en agosto de 1944 y el sistema entró en funcionamiento a principios del año siguiente. Aunque demasiado tarde para afectar el esfuerzo bélico final, el proyecto sentó las bases para avances significativos en los años siguientes. [12]
Cuando comenzó el Rad Lab, se creó un laboratorio para desarrollar contramedidas electrónicas (ECM), tecnologías para bloquear radares y comunicaciones enemigos. Con Frederick E. Terman como director, pronto se trasladó al campus de la Universidad de Harvard (a sólo una milla del MIT) y se convirtió en el Laboratorio de Investigación de Radio (RRL). Separadas organizativamente del Rad Lab, pero también bajo el OSRD, las dos operaciones tuvieron mucho en común a lo largo de su existencia.
Cuando cerró el Laboratorio de Radiación, la OSRD acordó continuar financiando la División de Investigación Básica, que pasó a formar parte oficialmente del MIT el 1 de julio de 1946, como el Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT (RLE). Otras investigaciones en tiempos de guerra fueron asumidas por el Laboratorio de Ciencias Nucleares del MIT, fundado al mismo tiempo. Ambos laboratorios ocuparon principalmente el Edificio 20 hasta 1957.
La mayoría de los resultados de investigación importantes del Rad Lab se documentaron en una recopilación de 28 volúmenes titulada MIT Radiation Laboratory Series , editada por Louis N. Ridenour y publicada por McGraw-Hill entre 1947 y 1953. Esto ya no está impreso, pero La serie fue reeditada en dos CD-ROM en 1999 ( ISBN 1-58053-078-8 ) por la editorial Artech House. Más recientemente, está disponible en línea. [13]
La desclasificación de posguerra del trabajo en el MIT Rad Lab puso a disposición, a través de la Serie, un conjunto bastante amplio de conocimientos sobre electrónica avanzada. Una referencia (identidad olvidada hace mucho tiempo) atribuyó a la Serie el desarrollo de la industria electrónica posterior a la Segunda Guerra Mundial.
Con los esfuerzos criptológicos y criptográficos centrados en Bletchley Park y Arlington Hall y el Proyecto Manhattan , el desarrollo del radar de microondas en el Laboratorio de Radiación representa uno de los esfuerzos tecnológicos más significativos, secretos y extraordinariamente exitosos generados por las relaciones angloamericanas en el mundo. Segunda Guerra. El Laboratorio de Radiación fue nombrado Hito del IEEE en 1990. [14]