Radar

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Introduzione

Radar Sistema elettronico usato per localizzare oggetti non visibili a occhio nudo e per determinarne distanza, velocità, forma e dimensioni, sfruttando le proprietà di propagazione delle onde radio (vedi Radio). Il termine radar, usato per la prima volta dagli Alleati durante la seconda guerra mondiale, deriva dall’espressione inglese Radio Detection And Ranging (rivelazione e misurazione di distanza per mezzo di onde radio).

Nato come dispositivo bellico, oggi il radar trova innumerevoli impieghi in ambiti civili, nella navigazione, nel controllo del traffico aereo, in meteorologia e nel campo dell’esplorazione spaziale, nel controllo della velocità degli autoveicoli e nel telerilevamento della superficie terrestre.

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Cenni storici

Tutti i sistemi radar impiegano un radiotrasmettitore ad alta frequenza che emette fasci di onde elettromagnetiche di lunghezza d’onda compresa tra pochi centimetri e 1 m circa. Le onde prodotte si propagano fino a colpire l’oggetto, da cui vengono parzialmente riflesse. Il fascio di onde riflesse ripercorre il cammino di andata e raggiunge la stazione, dove viene rivelato e misurato. Il funzionamento del radar si basa sulle leggi della riflessione della radiazione elettromagnetica, ovvero sulle equazioni che regolano il comportamento delle onde, enunciate nel 1864 da James Clerk Maxwell e confermate nel 1886 dagli esperimenti di Heinrich Hertz.

2.1

Origini

Fu l’ingegnere tedesco Christian Hülsmeyer il primo a proporre l’uso degli echi radio per evitare collisioni nella navigazione marittima, mettendo a punto un radiolocalizzatore che brevettò nel 1904; in seguito, un dispositivo basato sul principio della localizzazione a mezzo di onde corte venne suggerito da Guglielmo Marconi nel 1922. Il primo esperimento riuscito di radiorilevamento a distanza venne effettuato due anni dopo, nel 1924, quando Edward Victor Appleton usò echi radio per determinare l’altitudine della ionosfera, lo strato ionizzato dell’alta atmosfera che riflette le radioonde più lunghe.

L’anno seguente gli statunitensi Gregory Breit e Merle Antony Tuve misurarono, indipendentemente l’uno dall’altro, l’altitudine della ionosfera, e ottennero gli stessi valori sfruttando la tecnica a impulsi radio che successivamente sarebbe stata adottata nella maggior parte dei sistemi radar.

2.2

Il primo radar

Il primo sistema radar vero e proprio fu realizzato nel 1935 dal fisico britannico Robert Watson-Watt, del Dipartimento Radio del National Physical Laboratory. al quale era stato dato incarico di mettere a punto un sistema di localizzazione degli aerei nemici. Il sistema, basato su impulsi radio, venne subito adottato e fu il primo sistema di difesa antiaerea britannico. All’incirca nello stesso periodo, anche presso il Naval Research Laboratory degli Stati Uniti si procedeva a studi su sistemi di rivelazione aerea a mezzo di onde radio.

Nel 1939 due scienziati britannici, il fisico Henry Boot e il biofisico John T. Randall, furono artefici del più importante progresso raggiunto nella tecnologia del radar durante la seconda guerra mondiale, con l’invenzione del tubo elettronico detto “magnetron a cavità risonante”. Il dispositivo, capace di generare potentissimi impulsi radio ad alta frequenza, permise lo sviluppo del radar a microonde, che opera con onde di lunghezza d’onda inferiore a 1 cm, prodotte da strumenti laser. Il radar a microonde, chiamato anche lidar (Light Detection And Ranging, rivelazione e misurazione di distanza per mezzo di luce), è oggi usato per le comunicazioni e per la misurazione dell’inquinamento atmosferico.