El SCR-270 fue uno de los primeros radares de alerta temprana operativos . Fue el principal radar de larga distancia del ejército de los EE. UU. durante la Segunda Guerra Mundial y se desplegó en todo el mundo. También se lo conoce como el radar de Pearl Harbor , ya que fue un equipo SCR-270 que detectó el ataque entrante unos 45 minutos antes de que comenzara el ataque a Pearl Harbor el 7 de diciembre de 1941 .
Se produjeron dos versiones, la SCR-270 móvil y la SCR-271 fija , que utilizaba la misma electrónica pero una antena con una resolución algo mayor. También se produjo una versión mejorada, la SCR-289, pero se utilizó poco. Las versiones -270 fueron finalmente reemplazadas por unidades de microondas más nuevas basadas en magnetrones de cavidad que se introdujeron en los EE. UU. durante la Misión Tizard . El único sistema de alerta temprana de este tipo que entró en acción en la Segunda Guerra Mundial fue el AN/CPS-1 , que estuvo disponible a mediados de 1944, a tiempo para el Día D. [2]
El Cuerpo de Señales había estado experimentando con algunos conceptos de radar desde finales de la década de 1920, bajo la dirección del coronel William R. Blair, director de los Laboratorios del Cuerpo de Señales en Fort Monmouth , Nueva Jersey . Aunque el Ejército se centró principalmente en sistemas de detección de infrarrojos (una idea popular en ese momento), en 1935 el trabajo se centró de nuevo en el radar cuando uno de los recién llegados de Blair, Roger B. Colton, lo convenció de enviar a otro ingeniero para investigar el proyecto de radar CXAM de la Marina de los EE. UU . William D. Hershberger fue a ver lo que tenían y devolvió un informe positivo. Consiguiendo el apoyo de James B. Allison, el oficial jefe de señales, lograron reunir una pequeña cantidad de fondos y desviaron parte de otros proyectos. Se organizó un equipo de investigación bajo la dirección del ingeniero civil Paul E. Watson .
En diciembre de 1936, el grupo de Watson tenía un prototipo funcional, que continuaron mejorando. En mayo de 1937 pudieron demostrar el funcionamiento del conjunto, detectando un bombardero de noche. Esta demostración resultó ser particularmente convincente por error; el bombardero Martin B-10 había recibido instrucciones originales de volar a un punto conocido para que el radar lo encontrara, pero no pudo ser localizado a la hora acordada. Los operadores del radar buscaron entonces al bombardero y lo localizaron a unas diez millas (16 km) de su posición prevista. Más tarde se supo que los vientos habían desviado al bombardero de su curso, por lo que lo que iba a ser una simple demostración se convirtió en un ejemplo de localización y seguimiento por radar en el mundo real. El desarrollo de este sistema continuó como el SCR-268 , que finalmente evolucionó hasta convertirse en un excelente sistema de tiro de cañones de corto a medio alcance .
En abril de 1937, el teniente coronel Davis, oficial de un escuadrón de persecución del Cuerpo Aéreo del Ejército en la Zona del Canal de Panamá (ZC), envió una solicitud de un "Medio de detección de aeronaves por radio" al Jefe de Señales del Ejército de los EE . UU., saltándose los canales normales de mando. El SCR-268 no era realmente adecuado para esta necesidad y, tras su demostración en mayo, recibieron de nuevo una solicitud de una unidad de largo alcance, esta vez de "Hap" Arnold, que les escribió el 3 de junio de 1937.
Poco después, el Cuerpo de Señales se alarmó porque su trabajo de radar estaba siendo observado por espías alemanes y trasladó el desarrollo a Sandy Hook en Fort Hancock , el sitio de defensa de artillería costera para la Bahía Baja de Nueva York . Después del traslado, el trabajo comenzó de inmediato según la solicitud del Cuerpo Aéreo para lo que se conocería (en 1940) como el "Equipo de radio SCR-270". Partes del SCR-268 se desviaron a este nuevo proyecto, lo que retrasó la finalización del -268.
La versión no portátil, el SCR-271-A, s/n 1 fue entregado a la Zona del Canal y comenzó a operar en octubre de 1940 en Fort Sherman en el extremo atlántico del Canal de Panamá . Recogió aviones de pasajeros a 117 millas (188 km) en su recorrido de prueba inicial. El segundo conjunto se instaló en la isla Taboga de Fort Grant en el extremo del Pacífico del Canal en diciembre de 1940, dando así cobertura de radar al vital pero vulnerable Canal de Panamá. Westinghouse aumentó rápidamente la producción y produjo 100 a fines de 1941.
Los operadores de los equipos que fueron enviados al Canal de Panamá, Filipinas, Hawái y otros lugares estratégicos se reunieron en una escuela de defensa aérea en Mitchel Field , Nueva York, en abril de 1941. La escuela fue la culminación de los esfuerzos iniciados en 1940, cuando el Departamento de Guerra creó el Comando de Defensa Aérea encabezado por el general de brigada James E. Chaney. [4] : 152 Chaney recibió la tarea de Hap Arnold de recopilar toda la información sobre el sistema de defensa aérea británico y transferir el conocimiento lo más rápido posible al ejército estadounidense. El mariscal del aire Dowding , uno de los diseñadores del sistema de defensa aérea de interceptación controlada por tierra (GCI) utilizado durante la Batalla de Gran Bretaña , estuvo en la escuela y discutió con los generales estadounidenses el diseño y la urgencia de establecer el sistema hawaiano, en particular enfatizando la necesidad de una cobertura completa del sitio de radar a lo largo de las costas. [5]
A pesar de la atención de alto nivel y la excelencia de la escuela en el entrenamiento sobre el uso del SCR-270 y su integración y coordinación con los interceptores de cazas, el ejército no siguió adelante con el apoyo a los oficiales subalternos que fueron entrenados en esta sesión. La defensa aérea requería el control directo de activos distribuidos en unidades dispares; los cañones antiaéreos, los radares y los aviones interceptores no estaban bajo un mando unificado. Este había sido uno de los principales problemas identificados por Robert Watson-Watt antes de la guerra, cuando una demostración de un sistema de radar temprano había salido cómicamente mal a pesar de que el sistema de radar en sí había funcionado perfectamente. Dowding era muy consciente de la importancia de un mando unificado, pero este conocimiento no dio lugar a cambios dentro de la estructura del Ejército de los EE. UU.
El mayor del ejército Kenneth Bergquist regresó a Hawái después de asistir a la escuela Mitchel Field con la intención de establecer un sistema coordinado, pero cuando llegó se encontró con que el liderazgo del ejército local no estaba interesado en el sistema, y fue reasignado a su antigua unidad de combate. Solo cuando comenzó a aparecer equipo incomprensible, el ejército devolvió a Bergquist de su unidad de combate y le dijo que su trabajo era ensamblar el equipo cuando llegara. El comandante a cargo de la defensa de Hawái, el general Walter Short , tenía una ligera comprensión de las armas y tácticas que los tecnólogos del ejército (liderados por Hap Arnold ) los estaban presionando agresivamente para que adoptaran. Excepto en casos raros, hubo poco interés en ayudar o incluso cooperar con el objetivo de establecer el sistema de defensa aérea. Por su propia iniciativa, Bergquist junto con algunos otros oficiales subalternos motivados construyeron un centro de control improvisado sin autorización, y solo a escondidas.
Los primeros SR-270 entraron en funcionamiento en julio de 1941 y, en noviembre, Bergquist sólo había reunido un pequeño equipo, pero pudieron construir un anillo de cuatro SCR-270-B alrededor de Oahu, con una unidad en reserva. Los radares se colocaron en la costa norte central ( Haleiwa ), Opana Point (extremo norte), en el noroeste en el punto más alto, el monte Kaala , y uno en la esquina sureste en Koko Head. Sin embargo, inicialmente no se estableció ningún sistema de comunicaciones real ni cadena de informes. En un momento dado, los operadores de uno de los equipos recibieron instrucciones de llamar por teléfono para informar desde una gasolinera a cierta distancia. Aunque las comunicaciones mejoraron con el tiempo, no así la cadena de mando. Y por orden explícita del general Short, las estaciones de radar sólo debían funcionar durante cuatro horas al día y cerrarse a las 7 a. m. todos los días. El único radar operativo en Filipinas, por el contrario, se puso en vigilancia continua en tres turnos en respuesta a la advertencia de guerra enviada a todos los comandos en el extranjero a fines de noviembre. [6] : 225
El 7 de diciembre de 1941 por la mañana, en Opana Point , Hawái , se instaló el SCR-270 con número de serie 012, a cargo de dos soldados, George Elliot y Joseph Lockard. Aunque se suponía que el aparato debía apagarse a las 7 de la mañana, los soldados decidieron obtener más tiempo de entrenamiento, ya que el camión que debía llevarlos a desayunar se había retrasado. A las 7:02 detectaron que se acercaban aviones a Oahu a una distancia de 130 millas (210 km) y Lockard telefoneó al centro de información de Fort Shafter e informó de que "había una gran cantidad de aviones que venían del norte, tres puntos al este". El operador que tomó el informe transmitió la información repitiendo que el operador enfatizó que nunca había visto nada parecido y que fue "un vuelo terriblemente grande".
El informe fue transmitido a un oficial inexperto y con una formación incompleta, Kermit Tyler , que había llegado sólo una semana antes. Creyó que habían detectado un vuelo de B-17 que llegaba esa mañana desde los EE. UU. Había sólo seis B-17 en el grupo, por lo que esto no podía explicar el gran tamaño del eco del radar. El oficial tenía poco conocimiento de la tecnología, los operadores del radar desconocían el vuelo de B-17 (ni su tamaño), y los B-17 no tenían un sistema IFF ( Identificación amigo o enemigo ), ni ningún procedimiento alternativo para identificar amigos distantes como los que los británicos habían desarrollado durante la Batalla de Inglaterra . Los aviones japoneses que detectaron atacaron Pearl Harbor 55 minutos después, precipitando la entrada formal de los Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial .
La dirección norte del vuelo que se aproximaba no se comunicó a tiempo para que fuera de utilidad. [7] En cambio, la flota estadounidense buscó en vano hacia el sudoeste de Hawái, creyendo que el ataque se había lanzado desde esa dirección. En retrospectiva, esto puede haber sido fortuito, ya que podrían haber corrido la misma suerte que los barcos en Pearl Harbor si hubieran intentado atacar a la flota de portaaviones japonesa, que era superior, con enormes bajas potenciales.
Los radares de Oahu se pusieron en funcionamiento las 24 horas inmediatamente después del ataque. [7] Después del ataque japonés, la RAF acordó enviar a Watson-Watt a los Estados Unidos para asesorar al ejército sobre tecnología de defensa aérea. En particular, Watson-Watt llamó la atención sobre la falta general de comprensión en todos los niveles de mando de las capacidades del radar, que a menudo se consideraba un dispositivo extraño "que produce observaciones instantáneas sobre objetivos que pueden o no ser aviones". El general Gordon P. Saville , director de Defensa Aérea en el cuartel general de la Fuerza Aérea del Ejército se refirió al informe Watson-Watt como "una acusación condenatoria de todo nuestro servicio de alerta".
En Filipinas, la Fuerza Aérea del Lejano Oriente no tuvo mucho mejor suerte que la fuerza aérea defensora en Pearl Harbor. Aunque la FEAF tenía cinco SR-270B, solo dos estaban en funcionamiento el 8 de diciembre de 1941, uno era un destacamento de alerta aérea del Cuerpo de Marines del 4º Regimiento de Marines con base en la Base Naval de Cavite . El 29 de noviembre, en respuesta a la advertencia de guerra enviada a todos los comandos en el extranjero, el destacamento de radar se puso en guardia continua en tres turnos. [6] : 225 Incluso con la detección correcta de los vuelos enemigos desde el radar operativo de la AAF en Iba, la desorganización del mando dio lugar a que muchos de los cazas defensores en Filipinas también fueran atrapados en tierra y destruidos, al igual que la mayor concentración de B-17 (19) fuera de los EE. UU. continentales. El conjunto de Iba fue destruido en el ataque inicial a Iba el 8 de diciembre. Después del primer día, el poder de ataque efectivo de la Fuerza Aérea del Lejano Oriente había sido destruido y la fuerza de cazas se redujo seriamente. La unidad de marines se retiró a Bataan en enero de 1942, donde se empleó con éxito junto con un radar de colocación de cañones antiaéreos SCR-268 para proporcionar advertencia aérea a un pequeño destacamento de P-40 que operaban desde campos primitivos. [8] : 48
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Los comandantes clave [ ¿quiénes? ] responsables de la defensa de las instalaciones [ se necesita un ejemplo ] vulnerables a los ataques aéreos no apreciaban la necesidad y las capacidades de los activos de defensa aérea que tenían, y lo vital que era el radar para esas defensas. La vulnerabilidad quedó bien demostrada en los juegos de guerra, en particular los de Fleet Problem IX de la Armada de los Estados Unidos, que aniquiló las esclusas del canal de Panamá, y Fleet Problem XIII , cuando la flota de Pearl Harbor fue destruida en un ataque simulado por 150 aviones en 1932. [9]
En la isla Midway , en junio de 1942, se ubicaron una antena SCR-270 y una caseta [10] en el extremo occidental de la isla Sand. [11] Durante la batalla de Midway , este radar se utilizó para advertir a la isla de los ataques aéreos japoneses entrantes [10] y para dirigir con éxito la intercepción de cazas que siguió, pero el radar de la isla no jugó ningún papel significativo en la parte principal de acción de portaaviones de la batalla que siguió.
En 1942, el ejército de los Estados Unidos construyó una serie de cinco estaciones de radar de alerta temprana equipadas con SCR-271 en el Dominio de Terranova para proteger a NS Argentia , McAndrew AFB , Ernest Harmon AFB y RCAF Torbay . [12] Las estaciones en Cape Spear ( Prime ) , Elliston Ridge ( Duo ) , St. Bride's ( Trio ) , Fogo Island ( Quad ) y Allan's Island ( Cinco ) estaban a cargo del 685th Air Warning Squadron bajo el control operativo del Comando de la Base de Terranova en la Base de la Fuerza Aérea Pepperrell . [13] [14]
La clave para el funcionamiento del SCR-270 era el tubo de transmisión de 8 kW continuos y 100 kW pulsado refrigerado por agua. Los primeros ejemplares se construyeron a mano, pero en octubre de 1938 se firmó un contrato con Westinghouse para proporcionar versiones de producción con la designación Westinghouse "WL-530" y el número de tipo del Cuerpo de Señales "VT-122". [15] Un par de estos llegaron en enero de 1939 y se incorporaron al primer SCR-270 a tiempo para ser utilizados en las maniobras del Ejército ese verano. Se agregaron varios componentes mejorados a medida que el Ejército ofrecía contratos adicionales para una producción futura.
El modelo original -270 consistía en un paquete de cuatro vehículos que incluía una camioneta de operaciones K-30 para el equipo de radio y el osciloscopio, un camión generador de energía a gasolina K-31, un remolque de plataforma plana K-22B y un motor principal K-32. El soporte plegable de la antena se derivó de una torre de perforación de pozos y se montó en el remolque para moverla. Cuando se abrió, tenía 55 pies (17 m) de alto, montado sobre una base de 8 pies (2,4 m) de ancho que contenía motores para girar la antena. La antena en sí consistía en una serie de 36 dipolos de media onda respaldados por reflectores, dispuestos en tres bahías, cada bahía con doce dipolos dispuestos en una pila de tres de alto por cuatro de ancho. (Las versiones de producción posteriores del SCR-270 utilizaron 32 dipolos y reflectores, ya sea de ocho de ancho por cuatro de alto (fijos) o de cuatro de ancho por ocho de alto (móviles)).
En uso, la antena se movía (rotaba) por orden desde la camioneta de operaciones, y el ángulo acimutal se leía observando con binoculares los números pintados en el plato giratorio de la antena. La velocidad máxima de rotación era de una revolución por minuto. El radar operaba a 106 MHz, utilizando un ancho de pulso de 10 a 25 microsegundos y una frecuencia de repetición de pulso de 621 Hz. Con una longitud de onda de unos 3 metros (nueve pies), el SRC-270 era comparable al sistema Chain Home contemporáneo que se estaba desarrollando en Gran Bretaña, pero no a los radares UHF Würzburg más avanzados que se estaban desarrollando en Alemania. Esta longitud de onda resultó ser útil, ya que es aproximadamente del tamaño de la hélice de un avión y proporcionaba fuertes retornos de ellos dependiendo del ángulo. En general, tenía un alcance operativo de aproximadamente 150 millas (240 km) y constantemente detectaba aviones a esa distancia. Una tripulación de operaciones de campo de nueve hombres estaba compuesta por un jefe de turno, dos operadores de osciloscopio, dos trazadores, dos técnicos y dos electricistas.
El documento militar estadounidense desclasificado "US Radar - Operational Characteristics of Available Equipment Classified by Tactical Application" proporciona estadísticas de rendimiento para el SCR-270-D, a saber, "alcance máximo en un solo bombardero volando a las alturas indicadas, cuando se encuentra en un sitio plano a nivel del mar":
Los componentes del sistema SCR-270 incluían lo siguiente: [16]
El transmisor utilizó triodos duales WL530 refrigerados por agua configurados como un oscilador de línea resonante push-pull de alta potencia. [17] Las rejillas de los WL530 se conectaron a la salida del manipulador, que proporcionaba un alto voltaje de polarización negativo que se interrumpía mediante pulsos de 621 Hz que impulsaban las rejillas de los WL530 a conducción, lo que permitía producir un pulso de RF. La línea de transmisión a la antena se conectó a tomas en las líneas resonantes de filamento.
Como se describió anteriormente, el manipulador/modulador produjo un voltaje de polarización de rejilla para los tubos transmisores que los mantiene en corte, excepto por breves pulsos positivos que el manipulador produce 621 veces por segundo. La frecuencia de 621 Hz se deriva de un oscilador interno o una fuente externa, generalmente el osciloscopio. Las etapas de salida manipuladas consistieron en dos triodos de potencia 450TH en serie, con la etapa final configurada como un seguidor de cátodo .
El receptor es un diseño superheterodino , con un tetrodo dual 832 de alta potencia como su primer amplificador de RF y un tubo amplificador multiplicador de electrones hexode de haz orbital RCA 1630 [18] como la segunda etapa del amplificador de RF. El oscilador local incluía un ajuste de sintonización en el panel frontal. El control de sensibilidad del receptor estaba ubicado de forma remota en el osciloscopio. Las dos etapas amplificadoras de RF y las cuatro de FI de 20 MHz podían producir suficiente ganancia para llenar la pantalla del osciloscopio con ruido. : 106
Una innovación clave en el SCR-270 fue un interruptor de transmisión-recepción (TR). El radar de control de reflectores SCR-268 , que compartía mucha tecnología con el SCR-270, utilizaba antenas separadas para transmisión y recepción. Para obtener la máxima ganancia de antena con un tamaño determinado, es conveniente utilizar la misma antena para ambas funciones. Un obstáculo es la necesidad de proteger al receptor de los pulsos de alta potencia producidos por el transmisor. Esto se resolvió colocando un chispero a través de una sección de la línea de transmisión sintonizada con un "trombón". Los pulsos de potencia de alto voltaje crearían una chispa, cortocircuitando la línea y creando un trozo resonante que evitaría que la mayor parte de la energía del pulso llegara al receptor.
La pantalla del osciloscopio ( A-scope ) empleaba un tubo de rayos catódicos 5BP4 de cinco pulgadas de diámetro , el mismo tipo utilizado en el primer televisor comercial RCA , el TRK-5, presentado en 1939. El barrido se generaba normalmente a partir de un oscilador interno de 621 Hz que también accionaba el manipulador, pero se podía utilizar una fuente externa. La señal de barrido pasaba a través de un desfasador calibrado controlado por una gran rueda manual en el panel frontal. El retraso entre los pulsos transmitidos y recibidos se podía medir con precisión colocando el pulso de transmisión debajo de una línea fina en la pantalla y luego ajustando la rueda manual de modo que el pulso recibido estuviera debajo de la línea.
Dos tubos rectificadores WL-531 de alta potencia proporcionaban al transmisor un voltaje de placa ajustable, de hasta 15 kV a 0,5 A. Debido a la naturaleza pulsada del transmisor, se necesitaba una pequeña cantidad de filtración.
El RU-4 hizo circular agua de refrigeración triplemente destilada a través de los triodos de alta potencia WL530 y enfrió el agua de retorno con un ventilador. Se utilizó agua triplemente destilada para minimizar la corriente de fuga de alto voltaje en los ánodos de los tubos.
Las unidades posteriores incorporaron un sistema de control de dirección de antena que podía barrer un sector de manera repetitiva. Los sistemas posteriores agregaron controles adicionales para girar la antena a 5 RPM para usarla con un indicador de posición en el plano , como los radares modernos.
El generador era impulsado por un motor de gasolina LeRoi y podía producir 15 KVA de energía eléctrica.
Después de su uso por parte de los militares, la unidad Pearl Harbor (s/n 012) fue prestada a la Universidad de Saskatchewan en Saskatoon (junto con una segunda unidad al Consejo Nacional de Investigación en Ottawa ), quienes, sin conocer su historia, la utilizaron para obtener imágenes de auroras por primera vez en 1949. La técnica se publicó en 1950 en Nature y fue un campo de investigación activa durante algún tiempo. En 1990, después de que el radar hubiera estado abandonado durante años, recibieron una llamada telefónica informándoles de la naturaleza histórica del radar y solicitando que se enviara de regreso a los EE. UU. para su conservación. Ahora se encuentra en el Museo Nacional de Electrónica cerca de Baltimore . [19] Una segunda unidad sin restaurar se encuentra en la colección del Museo de Artillería de Defensa Aérea del Ejército de EE. UU. en Fort Sill y se someterá a restauración en 2020.
Un primer paso hacia la coordinación de la defensa aérea se dio a principios de 1940 cuando el Departamento de Guerra creó el Comando de Defensa Aérea. Dirigido por el general de brigada James E. Chaney y ubicado en Mitchel Field, Nueva York, el comando era principalmente una agencia de planificación, encargada del desarrollo de un sistema de defensa aérea unificado para ciudades, áreas industriales vitales, bases continentales y ejércitos en el campo.
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Vista de 1942 de un SCR-271 en la [Escuela de instalación y mantenimiento de radares en Camp Evans] http://www.campevans.org/history/radar/wwii-radar-array-scr-270-and-scr-271-cs-2005-12-08l, Wall, NJ