レベッカ/ユーレカ中継レーダー

レベッカ/ユーレカ トランスポンディング レーダーは、空挺部隊とその補給品を投下するために使用された短距離無線航法システムでした。このシステムは、レベッカ空中トランシーバーおよびアンテナ システムとユーレカ地上トランスポンダーの 2 つの部分で構成されていました。レベッカは、高指向性アンテナを使用して、返送信号のタイミングと相対位置に基づいてユーレカまでの距離を計算しました。「レベッカ」という名前は、「ビーコンの認識」というフレーズに由来しています。「ユーレカ」という名前は、「見つけた! 」という意味のギリシャ語に由来しています。

このシステムは、英国の電気通信研究施設でロバート・ハンバリー・ブラウンとジョン・ウィリアム・サットン・プリングルによって開発された。レベッカは本質的には新しい放送局ユニットに取り付けられたASVレーダーであり、ユーレカシステムは全く新しいものだった。最初の生産は1943年に始まり、ポータブルなユーレカユニットの納入後、占領下のヨーロッパでレジスタンス戦闘員に物資を投下するために使用された。米国陸軍航空隊も米国で生産を開始し、両方の例を互換的に使用できた。時が経つにつれて、レベッカ/ユーレカは、盲目爆撃、飛行場進入、およびBABS （ビーム進入ビーコン信号）形式での盲目着陸補助など、他の多くの用途に使われるようになった。

戦時中のシステムの多くで同様の表示ユニットが使用されていたため、適切な信号を送信してこれらのシステムのいずれかを照会するためにLuceroシステムが導入され、任意のタイプの単一の表示ユニットをH2S、ASV、AI、Rebecca、および BABS に使用できるようになりました。

レベッカ/ユーレカの存在は、航空省のAMESグループでレーダー開発に携わった天文学者で物理学者のロバート・ハンバリー・ブラウンの努力に負うところが大きい。1940年、ブラウンはパイロット用指示器（今日ではCスコープとしてよく知られている）を含むAI Mk. IVレーダーの新バージョンの開発を主導した。この表示は、パイロットが照準器をのぞいているかのように、戦闘機と目標の相対位置を直接表示した。これにより、特に近距離でレーダー操作員が計器からパイロットに指示を伝達しようとする問題が大幅に軽減されると期待された。^[1]

プロトタイプのセットは1940年後半に利用可能になり、最初の量産品は1941年1月に到着しました。2月のテスト飛行中、飛行機が20,000フィート（6.1 km）を飛行中、ハンバリー・ブラウンの酸素供給が停止し、彼は意識を失いました。テストパイロットのピーター・チェンバレンは何が起こったのかを理解し、すぐに飛行機を着陸させました。ブラウンは救急車の中で目覚めました。^[2]この事故と、それ以前の多くの高高度での飛行により、 1939年にマートルシャムヒース空軍基地で受けた耳の損傷が悪化し、春にはブライトンで乳様突起切除手術を受けるために入院しました。手術は成功しましたが、術後の感染症で両耳が聞こえなくなり、数回の診察が必要になりました。^[2]

彼がAMES研究センター（現在はワース・マトラバーズにあり、電気通信研究施設（TRE）と改名）に戻った頃には、初期のAIセットに関する主要な研究は終了し、最近発明された空洞マグネトロンを使用したマイクロ波周波数で動作する新しいシステムが優先されていた。ブラウンはこのシステムの開発のほとんどを見逃し、高高度での飛行も許可されなくなったため、AIに関する研究は終了した。代わりに彼はケンブリッジ大学の動物学者ジョン・プリングルが率いる新しいグループに配属され、2人はレーダー技術の新しい用途の研究を開始した。^[3]

1941 年 6 月、ブラウンはオールド セーラム飛行場の陸軍本部を訪れ、イギリス空軍の陸軍協力司令部の陸軍協力学校でレーダーが有効に活用されるかどうかを確認した。陸軍協力中隊は、砲兵の偵察、一般偵察、地上攻撃など、さまざまな任務を遂行した。ブラウンは、このグループがレーダーにあまり興味を示さず、敵戦闘機の接近を警告する便利な装置になるかもしれないと考えていたが、航行や通信には旗や煙信号で十分満足していることに気付いた。^[3]その後、ブラウンは陸軍と緊密に連携して地上攻撃を含む軍事演習を視察し、レーダー システムを使用すればこれらの結果を改善できると確信した。しかし、彼はまた、そのような任務のほとんどが他軍、特にイギリス空軍の航空機によって遂行されることに気付いたため、提案するシステムはそれらの航空機に搭載する必要があることにも気付いた。^[4]

その後、プリングルはブラウンと自らが陸軍協力担当最高司令官アーサー・バラット卿と会うよう手配した。長い会話の中で、2人は爆撃、航法、基地への帰還の役割におけるレーダーの可能性について概説し、そのすべてがバラットにとって興味深いものとなった。バラットは、採用するシステムはトマホークのような単座機に適合する必要があると述べ、これらの可能性のほとんどを排除した。その後、プリングルとブラウンの両者は、正確な爆撃やパラシュートによる物資や兵士の輸送を可能にするために、既存のレーダーと組み合わせたトランスポンダーシステムの使用に焦点を当てた。この役割は、ほとんどの場合、双発機以上の航空機によって実行される。この放送が当時多くのイギリスのレーダーで使用されていた200MHzの周波数で行われれば、航空機迎撃（AI）または空対地艦艇（ASV） レーダーを備えた航空機であれば、それを受信できるだろう。^[4]

この概念を説明するために、ブラウン大尉は彼らに小さなトランスポンダーを渡し、それをブラックネルにある陸軍協力本部から15マイル (24 km) 以内のどこにでも隠すように指示した。クライストチャーチ空軍基地のTRE機の1機がそれを探し、その位置から100ヤード (91 m) 以内に煙信号を発射する。テストは1941年7月28日に実施され、彼らが自分の機体が到着するのを待っている間に、別の機体が隠し場所に近づき、数回周囲を飛び回った後、再び飛び去った。陸軍は、彼らがこの機体を場所を偵察するために送り込んだのではないかと疑った。ブラウン大尉が彼らをスパイではないと説得したちょうどその時、陸軍の機体であるブリストル ブレニムが到着し、トランスポンダーからわずか50ヤードのところに煙信号を発射した。念のため、陸軍はそれを別の場所に再び隠すように指示され、今度は本部の芝生の木の下に隠すことを選んだ。彼らのブレニムはまたもやそれを簡単に見つけた。後に、最初の航空機は戦闘機迎撃部隊の航空機であり、彼らはレーダー上で奇妙な点を見つけ、調査することにしたことが判明した。 ^[5]

デモの成功とバラット氏らの熱心な支援にもかかわらず、トランスポンダーシステムの注文はすぐには来なかった。イギリス空軍リングウェイ基地の航空本部を訪問した結果、最終的に英国と米国の両方から注文が入ったが、それには時間がかかることになった。^[5]

リングウェイ訪問のより直接的な成果は、ホワイトホールで特別作戦執行部（SOE）として知られる秘密組織に会うようブラウンに招待したことであった。ブラウンが到着すると、そこは実際には彼らのオフィスではなかったことがわかり、実際の住所はかなり離れていると告げられる前に身元を証明しなければならなかった。彼がようやくベーカー街に到着したとき、彼は感心しなかった。^[6]

SOEはその後、ポーランドまで遠く離れたヨーロッパ全土で活動しているパルチザンに物資を投下する際に彼らが抱えている問題を説明した。ブラウンは、彼らのビーコンは条件が良ければ50マイル（80km）先まで見えるが、木々の下や他の障害物に隠れている場合は5マイルほどしか見えないかもしれないと説明した。SOEは、ビーコンを平地に設置することはほぼ確実であると述べた。しかし、彼らはまた、ビーコンからおそらく10マイル程度しかナビゲートできないとも述べており、これではかろうじて満足できる程度である。ブラウンは、なぜGeeナビゲーションシステムを使用してこの問題に対処できないのかと尋ね、彼らがそれが何なのか全く分からないと認めると、ブラウンは、それは秘密なので説明できないと満足した様子で答えた。^[6]

最終的に、ブラウンはSOEの最高司令官と面会し、陸軍向けに以前行ったのと同様のデモンストレーションを手配した。SOEはトランスポンダーを与えられ、広いエリア内のどこかに隠すように指示され、航空機は1週間後までそれを見つけようとはしなかった。1942年2月11日、TREのアブロアンソンの1機がイギリス空軍ハーン基地から離陸し、37マイル（60 km）の距離からトランスポンダーを拾い上げ、200ヤード以内に2つのコンテナを投下した。すぐに命令が出された。^[7]

オリジナルの AI レーダーの大きな問題の一つは、送信が航空機の前面の半球全体に広がることだった。AI で使用されているような短い波長は、地面から散乱し、信号の一部が航空機に向かって戻ってくる傾向があり、これを「地面反射」または「地面リターン」という。地面は目標の航空機よりもはるかに大きいという単純な理由から、散乱した信号が目標のリターンを圧倒し、航空機の現在の高度より遠くにある目標を視認できなくなった。非常に低い高度で行われる補給任務では、これは明らかに機能しないだろう。^[7]

SOE は独自の航空機を所有しており、既存の量産レーダー設計でシステムを動作させる必要はなかったため、解決策は比較的単純でした。トランスポンダーが同じ周波数で応答して地上反射で失われる代わりに、レーダーから信号を受信し、それを 2 番目の周波数で再送信します。航空機では、受信機はレーダーの放送ではなくトランスポンダーの放送に調整されます。この方法では、トランスポンダーに 2 つの独立したアンテナ システムが必要になるという代償はありますが、地上反射は単純に無視されます。^[7]

トランスポンダーへの電力供給はより深刻な問題だった。このシステムはどんな天候でも作動する必要があり、従来の鉛蓄電池は寒冷地での性能が劣るため不向きだった。また、このシステムは作動させる前に長期間保管する必要があり、これも鉛蓄電池には不向きだった。解決策として、現場で繰り返し急速充電でき、幅広い温度範囲で作動する小型ニッケル鉄電池が見つかった。このシステムを捕獲から守るため、小型爆薬が取り付けられ、回路を破壊して使用されている周波数を正確に特定できなくなった。トランスポンダーはスーツケースに取り付けられ、その地域で使用されている一般的なタイプに合わせてケースごとに選択された。^[8]

1942年に12個のトランスポンダーがSOEに供給され、この時点でTREの関与はほぼ終了した。ブラウンは後に、これらのトランスポンダーが戦争中ずっと広く使用されていたことを知った。ノルウェーに投下されたトランスポンダーの1つは、ビスケット缶の中に1年近く埋もれていたにもかかわらず、7回の投下の際に使用された。^[8]

空挺部隊装備委員会は 1942 年の夏にシステムの開発に着手し、グライダー牽引機や空挺部隊航空機での使用を目的としたマーク II システムの低優先度開発に資金を提供しました。当時、各ユーリカは一度に最大 40 機の航空機からの尋問を処理できることが決定されました。また、共通のシャーシからサブユニットを交換するだけで装備を変更できる、複数のサブユニットに基づく設計も選択されました。

Rebecca II と Eureka II はどちらもMurphy Radioによって開発され、Rebecca II の初期試作はDynatron Radioによって行われました。4つのセットから動作周波数を選択するために、調整されたコンデンサーの選択を使用するシステムが使用されました。コントローラーを探していた Murphy は、電話交換システムで使用されているGeneral Post Office 5 ポジション電気機械システムを選定しました。Eureka ユニットでも同様に 4 つのチャンネルを選択できましたが、これらは手動で選択されました。Rebecca は航空機の主電源から電力を供給され、Eureka はバッテリー駆動で、寿命は約 6 時間でした。

テストの結果、Eureka II は実用には重すぎることが判明したため、AC Cossor がMk III バージョンの製造に選ばれました。このバージョンでは、米国製の小型 9000 シリーズ チューブと、寿命が 3 時間のはるかに小型のバッテリーが使用されました。

1942年12月、ブラウンはパンアメリカン航空クリッパーで米国に飛び、米国第1空母司令部と会見した。^[9]彼らはAN/PPN-1 (ユーレカ)、AN/PPN-2 (ポータブルユーレカ)、AN/TPN-1 (トランスポータブルユーレカ) など、Mk. IIIのいくつかのバージョンの生産を開始した。AN/APN-2 (レベッカ) はSCR-729としても知られ、さまざまな目的に使用されたディスプレイを使用していた。

イギリス軍のグライダーの多くが、天候が優れていたにもかかわらずシチリア島の着陸地点に到達できなかったため、さらに小型で軽量なレベッカ III システムの開発が急がれました。開発には再びコッソール社が選ばれ、超再生型受信機と 30 分間の運用のみのバッテリーを使用しました。レベッカ IIIN バージョンは、太平洋戦域の攻撃機に使用されました。これらのバージョンでは、ロータリー スイッチの 5 つの位置すべてにコンデンサが使用されました。

1944 年に小型 B7G 真空管が導入されたことで、Rebecca/Eureka の新たな開発が始まりました。最終的には数十種類の異なるバリエーションが開発されました。

空中のレベッカ質問機は、170 MHz から 234 MHz の周波数で、 4 ～ 5 μs (マイクロ秒) の長さのパルスを 1 秒あたり 300 パルスの速度で送信しました。この信号を受信すると、ユーレカは別の周波数でパルスを再送信しました。ユーレカ ユニットには、数秒間にわたってパルスを定期的に長くするキーイング システムも含まれており、これにより、局の識別のためにモールス信号を送信できました。

この再放送信号は、レベッカ ユニットを搭載した航空機の 2 つの指向性八木アンテナによって受信されました。アンテナは通常、航空機のコックピットの両側に配置されます。信号はその後、従来の ASV レーダー ディスプレイに送信され、垂直軸は時間 (つまり距離) を測定し、水平軸は信号の強度を示します。航空機がユーレカに側面から接近している場合、水平パルスはディスプレイの片側でもう片側よりも長く伸び、ユーレカに直接向かうには、航空機が短いブリップの方向に方向転換する必要があることを示します。

ユーレカでは、信号受信と返送パルスの間にわずかな遅延がありました。レベッカ ユニットがユーレカに近づくと、返送信号が最終的に尋問パルスと重なり、システムが無効になります。これは約 2 マイルの範囲で発生しました。この時点で、乗組員は投下ゾーンを見つけるために視覚的な手段に切り替える必要がありました。視覚的な確認なしにユーレカに頼ると、ノルマンディーでのアメリカ軍の空挺降下のように、必ず時期尚早の投下につながります。

システムには多くのバージョンがありました。初期のモデルは単一の周波数に制限されていましたが、後期モデルは 5 つの周波数を切り替えることができました。

Eureka Mk VII は、航空機が帰還するために RAF 基地で使用されていたラックマウント型の非可動式トランスポンダーです。

1000 MHz 帯で動作するレベッカとユーレカのマーク X バージョン。空中給油中に使用するために開発され、受信機が無線を遮断したままタンカーの位置を特定できるようにしました。タンカー機はユーレカを搭載し、受信機はレベッカを搭載しました。この装置は 1960 年代初頭に 214 飛行隊で試験されました。

• AN/PPN-1
• AN/PPN-1A
• AN/PPN-2

レベッカの コード名は「ビーコンの認識」というフレーズに由来しています。

• 『パスファインダー 異邦人の仲間たち』は、 D-デイ前に空挺パスファインダーによって設置されたレベッカ/ユーレカ中継レーダーを基にした2011年の映画である。^[10]

• 信号部隊無線
• 米国の軍事電子機器のリスト

• 「Eureka/Rebecca システム」。2005 年 5 月 5 日にオリジナルからアーカイブされました。
• http://histru.bournemouth.ac.uk/Oral_History/Talking_About_Technology/radar_research/rebecca_eureka.html
• http://www.militaryradio.com/spyradio/beacons.html 地上コンポーネントの写真