第八十五章 包馬2
“Sir，假如我們站在火車站台上，如果一列火車鳴笛接近站台，我們會覺得汽笛的聲音逐漸尖銳，而火車逐漸站台時聲音有慢慢低沉。火車的汽笛從尖銳到低沉的變化，實際上是聲音進入人耳的聲波頻率的變化，這種變化的產生是因為火車與耳朵的接近或遠離的運動。我們把這種行為叫做多普勒效應。”
??包馬西麵十公裏外的普費菲克湖，一架由波音314四發水上飛機改裝的預警機靜靜的停在岸邊，一個圓盤式的天線安裝於飛機機背，乍看上去這和後世的預警機並無什麽差別。以這架飛機為背景，波蘭籍猶太人諾伯特·維納擔心李孔榮不懂新式雷達，因此一開始就解釋其原理。他的多此一舉讓無線電研究所的孟昭英、任之恭等人偷笑——多普勒雷達正是應李孔榮計劃書裏提及的那些要求而開發的，現在維納卻向李孔榮科普多普勒雷達的原理。
??維納以及一幹華洋數學家不知道中國人笑什麽，李孔榮卻毫不在意的點頭，仿佛他真就是一個技術門外漢，需要維納來幫他科普雷達原理。
??“與此類似，無線電探測器每隔一定時間間隔（一般是幾十毫秒）發射一定頻率的電磁波對空搜索時，如果遇到活動目標，一般情況下這個目標會存在與雷達接近或者遠離的運動，因此從活動目標反射回來的電磁波頻率與發射潑的頻率會發生變化，兩者的差值成為多普勒頻率，它與兩倍的目標徑向速度成正比，與雷達波長成反比。也就是說，如果目標是接近雷達的，則多普勒頻率為正，反之則為負……”
??花費了大概十五分鍾，維諾教授解釋了新式雷達的原理，之後他開始描述當下所存在的問題。“就如我剛才所說的，多普勒頻率是目標移動中對電磁波的反射差值。差值是前後電磁波頻率的對比，所以，為了對比，我們必須存儲前一次的……”
??“就我所知，全世界並沒有電磁波存儲器。”說到了關鍵處，李孔榮終於忍不住插言。
??“……”維納本以為李孔榮隻是個海軍軍官什麽也不懂，被他這麽一問忽然有些發愣，他停了一秒鍾才道：“是的，暫時沒有電磁波存儲器，但我們想到了一個辦法，”維納轉頭看了李鬱榮一眼，後者微笑。“主要是采用延遲的辦法——聲波的傳遞速度隻有三百四十三米每秒，而光的傳播速度為三十萬公裏每秒，如果將脈衝反射電磁波轉化成聲波型號，延時就實現了。具體的做法是用一根鎳絲為介質，一個回波就是一個雷達脈衝，根據脈衝幅度的強弱，電磁波信號轉化為超聲波音頻信號，而後根據間隔決定鎳絲的長度，在既定的時間和第二次回波做對比。”
??“很了不起的發明。”李孔榮撫掌微笑。他懂得多普勒雷達原理（多次繳納超速駕駛罰款所致），卻不知在沒有晶體管的時代是否能實現他的構想，沒想到研究室的辦法如此簡單：隻需一根鎳絲。
??“Sir，如果無線電探測器是放置在地麵，那麽我想我們已經接近了絕大部分問題，可無線電探測器是裝在幾千米的飛機上。飛機本身是運動的，回波和探測器存在相對速度，目標與雜波各自的兩次回波相減之後都不再是零。這種情況我們必須進行補償。
??而飛機和機背上的無線電探測器天線是三百六十度旋轉的，接收裝置能收到不同距離、不同高度、多個目標的反射波，所以必須增加頻道，也就是增加多普勒濾波器的數量。在地麵也許是需一個濾波器，一根主延時線、兩根預備延時線，在飛機上則必須使用濾波器組，很可能需要高達一千根的主副延時線，如果不這樣處理，探測器能接收的頻率會很狹小，操作員也沒有辦法判斷目標的方向和速率。延時線並不是一個問題，但處理這些延時線上的回波信號是一個大問題。”
??說道這裏維納深深吸了口氣，他再道：“這已經不是我能解決的了，這個問題我想最好還是由約翰·馮·諾伊曼教授來解答比較好。”
??不少洋教授洋數學家加入了計算機研究室，而無線電研究室和計算機研究室是一起負責機載無線電項目的。在李孔榮的任務書中，預警雷達不是單純的脈衝反射雷達，而是能探測出目標速度和方向的多普勒雷達——這對預警機極為重要，預警機因為不斷發出脈衝雷達波，它的位置在敵方的無線電測向儀中是完全暴露的，如果對方派出飛機攻擊，以預警機一兩百公裏的探測距離，也就是十多分鍾的事情。
??如果不能預知敵機的方向和速度，預警機一旦探測到飛機都要選擇關機，因為這很可能是敵機循著脈衝波前來攻擊。或者，預警機空中巡邏時派出數架戰鬥機護航。在交戰海域，預警機升空警戒的時間肯定超過十二個小時，十二個小時都要派出戰鬥機護航絕對會削減航母對敵打擊力量，更會消耗艦隊為數不多的航空燃油，所以李孔榮要求預警機雷達務必能判明敵機速度和方向。
??要求是簡單的，但在這個時代卻是很難實現的。孟昭英、任之恭兩位無法完成這一任務，隻能找計算機研究室的幫忙，西南聯大的機電係教授都或多或少的參與了進來，於是李鬱榮找來了維納，維納又找來了諾伊曼，諾伊曼又找來一幹教授和數學家……
??“Sir，我想這是一個信號處理問題，要想解決這個問題，我想隻能把研究室的計算機搬上那架飛機。”諾伊曼似乎有點禿頂，顯然是太過聰明了。對於這個後來被人稱為‘計算機之父’的猶太人，李孔榮印象深刻。“隻是，我們要縮小他的體積和重量，要不然不上了飛機。”
??諾伊曼長話短說，說話時眼睛一眨一眨，仿佛是在審視李孔榮是個什麽樣的人。
??“研究室的那台計算機？”計算機研究室那台計算機雖然不是1945年的埃尼阿克，可在這個時代也算是龐然大物了。中國科學家不是沒有電子，而是沒有資金，海軍有錢後，研究所的經費直線上升，加上李孔榮認為計算機有助於破譯日軍秘密，便撥款給華羅庚等人製造第一台電子計算機。諾伊曼博士能來瑞士，和這台計算機不無關係。
??“是的，Sir。它現在的問題是太大太重，我們將優化計算公式，主要是使用傅立葉變換以減少運算，讓它成為一台專門計算多普勒頻率的計算機。”諾伊曼很認真的道。“這就需要一點時間，也需要一些資金。目前飛機師告訴我們飛機可以大概搭載十二噸左右的貨物，如果需要，還可以減少一部分燃油。我認為新的計算機重量不會超過五噸，所以處理一千根延時線上的信號並不是不可能。”
??選擇波音314水上飛機做預警機就是因為它載重量大，續航時間長（大約二十個小時），但李孔榮從來沒有想過要把一台五噸重的計算機和雷達一起搬上飛機。真這樣做，加上四五噸重的天線以及其他設備、人員，飛機載重肯定要超過十噸。十噸也不是裝不了，可電子管計算機龐大無比，飛機上氣流震動頻繁，由無數電子管構成的計算機能正常運作嗎？
??“可以試試。”李孔榮想了一會才道。“但我很擔心計算機在飛機上的穩定性，因為氣流的原因，飛機是非常顛簸的。除非飛機在萬米高空，可這，”李孔榮想到後世的客機，想起了平流層。“這又涉及到幾個問題，一是發動機增壓裝置要能保證飛機升至一萬米高空，二是各種電器之間的無線電幹擾，三是一萬米高空很冷，天線罩、機翼很可能結冰，計算機設備如果要保暖的話……”
??所有人都看著李孔榮，就擔心他會否決諾伊曼把計算機搬上飛機的提議。他答應可以試試，一群數學家臉上都泛起了笑容。
??“計算機運行的時候會發熱，結冰最好不過了。”華羅庚第一個開口，他有些詞不達意。
??“計算機運行散熱是大問題，冷是不怕的，就是怕熱。”維納幫腔道：“而且飛機飛的越高，越高，地麵的回波就越弱，這是有好處的。現在機載無線電探測器不但分辨不出目標的速度和方向，隻能發現在哪裏有飛機，對高度的判斷也存在著很大誤差，兩百公裏以外的飛機根本測不出準頭，誤差有上千米。”
??“高度就不要在意了，這是可以接受的問題。”李孔榮心裏暗自鬆了口氣，預警機因為天線重量、風阻等原因不可能用塔狀雷達，隻能是圓盤雷達。圓盤雷達肯定沒辦法和那種天線高達十米的地麵雷達比測高精度的，兩百公裏的測高誤差當然會超過一千米。
??“那就隻剩下信號處理了。”孟昭英終於開口。“再就是設備在天上的穩定性。”他見李孔榮一直看著湖麵上的哪架314預警機，再道：“我們還是上飛機看看吧。”
??“好。先上去看看。”李孔榮表示同意，一大早來普費菲克湖，就是來看預警機的。很快，孟昭英和任之恭兩人帶著他登上這架波音314。進去的側門就在機翼之下，機翼上有兩台碩大的螺旋槳發動機，單根螺旋槳的長度超過兩米，隻是機身很高，螺旋槳離水麵還有一米多的距離。李孔榮看到側門就知道這不是波音應海軍要求而定製的那十二架314，因為那些飛機都是尾部開門的。
??“這是從泛美航空公司租賃的。”孟昭英對飛機的情況較為清楚。“飛行員也是航空公司的人。我們當時去美國接飛機的時候說我們的飛機還沒有造好，剛好航空公司飛機閑置，請示過林司長後，就先租用了。”
??“我知道這些事。”機艙內還保留著客人的座椅甚至是床位，各處的裝飾也頗為奢華，走廊上還掛著一些油畫。李孔榮好奇道：“你們在飛機上裝了一個天線航空公司也不反對？”
??“開始是反對的，後來波音的工程師保證拆除後恢複原樣，航空公司就沒意見了。主要是航空公司一下子定購了十二架飛機，乘客雖說有增加，但飛機依舊存在閑置。”任之恭解釋道。
??他走在孟昭英前麵，此時走廊似乎已經到頭，一個二十多平米的房間（從牆上的布置看，這顯然是個餐廳）裏擺滿了儀器。他走到兩台半人高的儲物櫃式的儀器跟前道，“這就是無線電探測器了。這是發射裝置，”說罷又指著更小、帶圓形顯示器那台道：“這是接受裝置。”
??一屋子儀器隻有兩台是雷達的，其他都是測試設備，李孔榮看了看接收裝置的顯示器，顯然，和潛艇聲呐上那種隻顯示兩點的顯示器不同，這是新式的平麵顯示器。“已經開機了？”李孔榮這時才發現雷達是開著的。
??“是開著的。”孟昭英道，他指著顯示屏西北的位置道：“這裏不是海上，但也能看到蘇黎世機場起降的飛機。”
??“能看到蘇黎世的飛機？”李孔榮來了興趣，隻是他什麽都沒看到。
??“……”顯示器上一片平靜，孟昭英有些尷尬，他趕忙看了看表，最後鬆一口氣道：“現在太早還沒有飛機，最早一班是在八點一刻左右，還有些時候天氣不好也沒有。”
??“沒關係。”李孔榮不以為意。他看到雷達是平麵顯示而非潛艇上那樣單線顯示就滿意了。“你就先介紹介紹這部探測器吧。。”
??“這個，”孟昭英微微沉吟。這部試驗用的雷達雖然簡陋，可其中包含的任何東西都可以說上三天三夜，他最終還是略去太多的技術內容，隻道：“按照設計，對海麵搜索時，它能探測到一百五十公裏內、飛行在一百五十米以上的飛機；對海麵則能探測到三百公裏以內的大型船隻。這個和海況有關，如果海況不好、雜波增多，探測距離就要縮小。”
書屋小說首發