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| ミッドカナダライン | |
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 ピアセッキH-21 がミッドカナダラインのレーダー塔の前に物資を投下しています。スタックの上部と下部のアンテナはライン上の次のステーションとリンクし、中央の 3 つはデータを南の防空ネットワークに送信します。 | |
| アクティブ | 1956–1965 |
| 国 | カナダ |
| 支店 | カナダ空軍 アメリカ空軍 |
| タイプ | 早期警戒レーダー |
| 役割 | 大陸防空軍 |
| の一部 | 北米航空宇宙防衛司令部 |
ミッドカナダライン（MCL ）は、マギルフェンスとしても知られ、カナダの中央部を東西に走るレーダー基地のラインであり、北米に対するソ連の爆撃機攻撃の早期警戒に使用されていました。これは、さらに南に位置するパインツリーラインを補完するために建設されました。ミッドカナダラインの基地の大部分は、攻撃の脅威が爆撃機からICBMに変わった1950年代後半から1960年代半ばにかけての短期間のみ使用されました。MCLが閉鎖されたため、早期警戒の役割は、さらに北にある、より新しく、より能力の高いDEWラインにほぼ完全に引き継がれました。
MCL は、送信機と受信機を別々に使用したバイスタティック レーダーの原理に基づいています。ステーション間の任意の場所を飛行する航空機は、送信信号の一部を受信機に向けて反射し、送信機から直接送られてくる信号と混合します。2 つの信号を混合すると、単純な電子機器を使用して簡単に検出できるパターンが生成されます。送信機はパルスではないため、高電圧を必要とせず、非常にシンプルです。これにより、ターゲットの正確な位置に関する情報は提供されず、ターゲットの存在のみが表示されますが、非常に低コストのシステムで広大なエリアをカバーできます。
MCL は、その歴史を通じて、解決されることのなかった問題を抱えていました。バイスタティック レーダーの仕組み上、どちらかのステーションに比較的近い物体は大きな信号を生成しますが、これは、この影響がサイトのすぐ周囲のエリアに限定される従来のモノスタティック (単一サイト) レーダーとは対照的です。MCL の場合、鳥の群れがどちらかのステーションの近くを飛んで、より遠くの航空機の信号を圧倒すると、問題が発生しました。この問題をドップラー効果を使用して解決することは、DEW ラインで同様の役割を果たしたAN/FPS-23「Fluttar」の主要な設計基準でした。
歴史
推進力
パインツリー ラインの建設が始まったばかりの頃、航空計画担当者たちはその能力と設置場所について懸念を抱き始めた。ジェット機による攻撃の可能性を察知した時には、攻撃がカナダや米国北部の都市に到達する前に、何もする時間はほとんどなかった。[1]さらに、パインツリー システムはパルス レーダーを使用していたが、これは妨害されやすく、また「乱雑さ」のために地上に近い目標を検知できなかった。燃料消費の点では高価であったが、ソ連の爆撃機は低空飛行して駅間のコースを組むことで検知を回避することができた。
AECL チョーク・リバー研究所所長で、英国電気通信研究所（TRE）の元主任監督官であるベネット・ルイスは、防衛研究委員会（DRB）に、これらの問題の両方を回避するシステムを提案した。 [2]現在では前方散乱バイスタティック・レーダーとして知られるこのシステムは、一定の距離を隔てた送信機と受信機の2つのアンテナを使用する。アンテナは、送信機からの信号が2つのステーション間のライン上の空間を満たすように配置および向けられた。この地域に飛行する航空機は、受信機に向かっていくらかの信号を反射し、65,000フィートもの高度でも検出できる。[1]
このシステムの主な利点は、効果的に動作するために必要な電力がはるかに少ないことです。従来のレーダーでは、無線信号はターゲットまで移動し、また戻ってくる必要があります。移動の各区間は逆二乗則に従うため、結果として得られるレーダー方程式には 4 乗依存性が含まれます。対照的に、前方散乱レーダー信号は、ターゲットの高度によってのみ変更される、送信機から受信機までほぼ同じ総距離を常に移動します。つまり、4 乗根ではなく距離の平方根に依存し、同じ距離の従来のレーダーよりも受信機にかなり多くのエネルギーを送ります。また、従来の「モノスタティック」レーダーとは異なり、受信機が信号を受信できるように送信機をオフにする必要はありませんでした。受信機で受信されるエネルギーの総量は、ピーク電力とパルスの長さの両方の関数であるため、連続信号を使用すると、はるかに低いピーク送信電力を使用して同じ総エネルギーが蓄積されます。その結果、ルイスのシステムは、パインツリー ラインの従来のレーダーよりも小さなサイトとはるかに少ない電力を必要とします。[3]
このシステムの主な欠点は、パルスのタイミングを使用して距離を判断できるパルス システムとは異なり、ビーム内の航空機の位置を示さないことです。つまり、前方散乱の概念は、何かが近づいていることは示しながらも、それが正確にどこにいるかは示さない「レーダー フェンス」または「トリップ ワイヤー」[1]を作成するのに役立ちます。ターゲットの位置をある程度特定できるようにするために、提案では 2 つの相互にリンクされたフェンスを構築し、各ステーションのペアを 30 キロメートル (19 マイル) 離すというものでした。これは、迎撃機のレーダーがそのエリア内のターゲットを見つけることができるほど短い距離です。2 つの重なり合うセットを使用することで、1 つのペアがもう 1 つのタワーの真上にあるデッド ゾーンをカバーすることもできました。
ルイスの最初の構想は、送信機と受信機を電柱と送電塔に設置することだった。これは、便利な場所であると同時に、電子機器を動かすのに必要な少量の電力も提供してくれた。電柱の場合、線路は追跡ステーションにデータを送り返すためにも使用される。この構想は大きな関心を集めたが、完全には明らかではない理由で放棄された。ウィリスとグリフィスは、1,000 台のレーダーが必要だったためではないかと推測しているが[4]、カナダ南部の人口密集地域よりも北に線路を設置したいという要望もおそらく重要だったと思われる。いずれにせよ、この構想の単純さが航空計画者の注目を集めるのに役立った。[4]
蜘蛛の巣
DRBは1950年から1951年にかけて、ガーフィールド・ウートン教授が率いるマギル大学のイートン電子研究所と研究契約を結び、ルイスのアイデアを追求することにした。ルイスはDRBとウートンに、英国でのTRE時代の元同僚で、最近研究所に着任した准教授のJ・レニー・ホワイトヘッドにプロジェクトリーダーを任せるよう提案した。アイデアの妥当性を確認するため、1952年に大学院生のヒュー・ハミルトンが作成したブレッドボードハードウェアを使って予備テストが行われた。 [2]
その間に、DRB は、大規模なテストのための受信機、送信機、アンテナの設計と製造を RCA Victor に依頼しました。テストは 1953 年の夏に実施され、ホワイトヘッドと彼の RCA Victor および RCAF 要員のチームは、オタワからマタワまで[a]オタワ川渓谷 に沿って 7 つのステーションを設置して運用しました。ハミルトンの提案により「スパイダー ウェブ」のコード名で知られるこのテストは、モントリオール近郊のセント ヒューバート空軍基地の航空機を使用して実施されました。すべての観測は、ディープ リバーにある 7 つのステーションの 1 つにある機器小屋に設置されたライン HQ に送信され、そこで行われました。[ 2]
RCAFセントヒューバートの第104通信飛行隊のアンドリュー・マシューズ中尉は、オースター軽飛行機、T-33シューティングスター、アブロランカスター爆撃機、さらには最近購入したデハビランドコメットジェット輸送機など、一連の異なる航空機がネットワークを飛行するように手配しました。テストでは、さまざまなポイントでラインを横切る航空機のスペクトル「シグネチャ」について多くのことが明らかになり、高度100フィートから40,000フィートを超えるあらゆるサイズの航空機を検出できることが実証されました。この間、RCAビクターのロスウォーレン博士とホワイトヘッド博士は共同で、DRBへの主要なレポートで研究の理論的背景を開発しました。[2]
スパイダーウェブ試験に続いて、1954年には、ベル・カナダ社がイースタン・タウンシップに建設した幅30マイル（48 km）の単一リンクで集中試験が行われた。ベル・カナダ社は、この時までにミッド・カナダ線の建設を承認されていた。ホワイトヘッドがなぜRCA社に契約が与えられなかったのかと尋ねると、同僚は「カナダを運営しているのは誰だと思う？」と答えた。[2] [b]このプロトタイプリンクの試験も、今度はベル社に代わって、セント・ヒューバート航空防衛司令部と協力し、ホワイトヘッドと小さなチームによって実施された。試験では、戦略航空司令部と地元の爆弾処理部隊との取り決めにより、多数のB-52爆撃機が上空を飛行した。また、重要な低空試験のために、グリーンウッド基地のアブロ・ランカスターが常時使用された。 [2]
展開研究
1953年2月、カナダ・米国軍事研究グループ（MSG）は「北米防空システム全般、特に早期警戒システムについて、両国共通の関心事について研究する」よう要請された。[6] MSGはその後、カナダと米国の防空司令官に、この件について独立した報告書を作成するよう要請した。1953年7月までに、カナダ空軍防空司令部が報告書を完成させ、その後すぐに米空軍の防空司令部も報告書を完成させた。両報告書とも、ドップラーフェンスを北の55度線に沿って、ジェームズ湾からハドソン湾への入り口付近に建設することを提案していた。[6]
1953年10月、MSGは両政府に「可能な限り早い時期に、アラスカとニューファンドランドの間の55度線に沿って概ね位置する早期警戒線を確立する」ことを勧告し[6]、最低限の運用要件を概説した。1953年11月末までに、ミッドカナダ線は原則的に承認された。共同運営のパインツリー線や将来のDEW線とは異なり、ミッドカナダ線は完全にカナダ空軍によって資金提供され、運営される。DRBはシステムの費用を約6970万ドルと見積もったが、独立したカナダ空軍の報告書では8500万ドルと見積もっており、これは2023年には2億4320万ドルに相当する。[6]
12月、建設中にどのような問題に遭遇するかを把握する取り組みが始まった。トラクターで牽引するソリで構成された数本の「列車」が国中を横断した。カナダ空軍が乗った列車は、ブリティッシュコロンビア州フォートネルソンから東に出発し、マニトバ州フリンフロンから西に移動する2本目の列車と合流した。一方、陸軍が乗った3本目の列車は、オンタリオ州サンダーベイ近くのニピゴン湖を出発し、さらに200キロ北のランズダウンハウスに向かった。このミッションにより、新線を建設することは可能であることがわかったが、それは湿地が凍りつく冬季に限られていた。[6]これらのミッションは、米陸軍が専用に製造された陸上列車に投資するきっかけにもなった。1960年代に実験は行われたが、生産には至らなかった。[7]
その間、主要な立地調査を開始する取り組みが進められていた。問題となっている地域、少なくともカナダ東部は、非常に遠隔地であるため、正確な地形情報がまったく存在しないことがすぐに明らかになった。輸送司令部は、国土全体にわたって 15 マイル幅の帯状の地域を地図化する大規模な取り組みをほぼ即座に開始し、1954 年の春までに完了した。この情報を基に、1954 年 2 月に建設部門であるシステム エンジニアリング グループ (SEG) が設立され、6 月 1 日に提出するシステムに関する最終報告書の作成が課された。[6]
計画の最終決定
実験が進むにつれ、350フィート（110メートル）の高さのマストを使用することで、レーダーステーションを最大90キロメートル（56マイル）まで離して設置できることが明らかになりました。これにより、必要なステーションの数は減りました。しかし、価格は上昇し、現在約1億2千万ドルと見積もられています。最終報告書はまだ完成していませんでしたが、SEGは6月に中間報告書を提出し、月末までに内閣によって承認されました。[6]
報告書では、構築される予定のシステムがほぼ正確に概説されていた。報告書では、200から900の番号が付けられた8つの主要なセクターコントロールセンターが求められ、各センターは最大30の無人レーダーサイトを制御し、合計90のレーダーステーションが計画されていた。[6]各レーダーステーションは、1本の高いマストと、その上に固定された多数の小さな皿（通常は4つ、2つはいずれかの方向に向けられている）で構成され、電源と電子機器はマストの基部の横の建物に設置されていた。
セクターコントロールセンターは、CARDEが一部開発した、長距離通信のために対流圏から散乱する先進的なマイクロ波通信システムを使用して接続されていました。線路の東部に沿った最南端の場所、ハドソン湾のケープヘンリエッタマリアが主要な通信ポイントとして使用され、3つの追加の中継局が線路から南のオンタリオ州ノースベイにあるNORADコマンドセンターにデータを転送していました。ラブラドール州ホープデールの最東端の局は、建設コストを節約するために既存のパインツリーライン局と同じ場所に設置されました。[6]
フェンスを通過するすべての航空機は、フェンスを中心とした中間識別圏（MIDIZ ）を通過する飛行計画を提出する必要がある。計画ではまた、警戒レベルが高まった際に迎撃機が活動できる、フェンスのすぐ北側にラインクリアランス飛行場と呼ばれるいくつかの空軍基地を建設することも求められていた。[6]
ちょうどその頃、カナダではもう一つの巨大な土木工事プロジェクトが進行中だった。カナダ全土にマイクロ波中継電話システムを構築するプロジェクトである。ロジスティクス上の問題の多くが類似していたため、ベル・カナダが率いる建設グループが基地建設の主要請負業者として選ばれた。詳細な敷地選定は1955年に始まり、北緯55度線でカナダ全土にわたる大規模な測量作業が行われた。敷地は非常に遠隔地であったため、カナダ空軍は調査チームに飛行支援を提供するために初の全ヘリコプター飛行隊を編成しなければならなかった。[6]
建設とサービス
建設は1956年に始まり、急速に進みました。1957年4月までに東半分が運用可能になり、1958年1月1日にラインは完全に運用可能と宣言されました。運用はすぐに新しく設立されたNORADに統合されました。SEGの修正された見積もりでさえ低すぎることが判明し、フェンスの最終的なコストは2億2,456万6,830ドルと見積もられており、これは2023年には23億2,100万ドルに相当します。[6]
ユニットが運用を開始するとすぐに、深刻な問題が明らかになった。前方散乱レーダーの大きなレーダー断面積のため、小さなターゲットでも検出可能な信号が生成された。ターゲットがレーダーの波長とほぼ同じ大きさの場合、またはこの場合のように波長の倍数パターンで広がる傾向がある場合、この信号は倍増した。この問題は、春と秋に渡りをする水鳥の大群によって引き起こされた。この群れは、非常に強力な信号を生成するため、レーダーは役に立たなかった。スパイダーウェブとイースタンタウンシップのシステムのテストはどちらも夏に実施されていたため、この問題は認識されていなかった。[8]
この線が運用される前から、以前と同じで、パインツリーシステムの計画能力とMCLの線路破り能力を組み合わせ、はるかに北に位置する、より高性能な新しい線がすでに研究されていた。これにより、探知と対応時間が劇的に改善された。遠距離早期警戒線（DEW）として浮上したこの線は、MCLが運用される前に建設が開始された。1957年にDEW線が運用されると、MCLの価値は低下し、カナダ空軍はMCLの解体を迫り始めた。[6]
MCLは技術的には優れていたが、迎撃ミサイルを目標に誘導するための情報をほとんど提供しなかったため、これらのタスクには依然としてはるか南にあるパインツリーレーダーが必要だった。MCLによって得られる追加の時間は、ラインを運用し続けるための手間に見合うものではないと判断された。USAFは同意しなかったが、彼らの反対にもかかわらず、ラインの西半分は1964年1月に閉鎖され、東半分はカナダと米国の工業地帯の防衛に充てられた。ソ連が攻撃能力をICBMに移行したため、MCLとパインツリーシステムの両方が限られた用途であることが明らかになり、1965年4月にミッドカナダライン全体が閉鎖された。たとえば、マニトバ州クランベリーポーテージにあった作戦基地は、1960年代半ばに現場での活動が終了して以来、高校と住宅に転用されている。[6]
DEW ラインのステーションは、地平線をできるだけよく見渡せるように設置されましたが、その角度以下では航空機がこっそりと通り過ぎても発見されないという最小の探知角度が残っていました。初期の計画では、MCL の塔のようなシステムが、この種の侵入を防ぐためのステーション間の隙間を埋めるものとして検討されました。MCL が稼働し、鳥の問題が明らかになると、当初の前方散乱の概念は、時速 125 マイル (201 km/h) 未満の速度で飛行する航空機を無視するドップラー フィルターを使用するものに置き換えられました。これらのAN/FPS-23「フラッター」システムは確かに鳥をフィルターしましたが、そのエリアを飛行する一般航空航空機、つまり基地間を飛行して整備や乗組員の交代を行う航空機をフィルターできませんでした。[9]その結果、誤報率が高く、MCL と同様に効果がなく、さらに短期間で廃止され、1963 年に廃止されました。[10]
駅
1956年12月のリストから：[11]
POL供給ポイント
石油、オイル、潤滑油（POL）供給ポイントは、ミッドカナダラインDDSサイトの燃料供給と維持に使用される消耗石油材料の配送センターでした。可能な場合はセクターコントロールステーションと同じ場所に設置され、石油製品はまとめて受け取られ、これらの場所から航空便で出荷されました。1956年12月の同じリストから。[11]
参照
注記
参考文献
引用
- ^ abc McCamley 2013、34ページ。
- ^ abcdefg ホワイトヘッド 1995.
- ^ ウィリス＆グリフィス 2007年、37ページ。
- ^ ウィリス＆グリフィス 2007、36ページより。
- ^ レスター、アレックス（2019）。特別契約：カナダの防衛通信の物語（PDF）。聖フランシスコザビエル。
- ^ abcdefghijklmn ソーン 1979.
- ^ オルマン、エリック (2001)。ルトゥルノー・アースムーバー。MBI 出版。p. 66。ISBN 0-7603-0840-3。
- ^ スコルニック 2007、38ページ。
- ^ スコルニック 2007、45ページ。
- ^ ウォルフ、クリスチャン。「AN/FPS-23」。
- ^ ab 「ミッド・カナダ・ライン」。
文献
- ソーン、DH（1979）。「ミッドカナダライン、1958年-1965年」。
{{cite magazine}}: Cite マガジンには|magazine=(ヘルプ)が必要です - レスター、アレックス（2019）。特別契約：カナダの防衛通信の物語（PDF）。セントフランシスザビエル大学。ISBN 9781989537008. 2021年6月24日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。2021年6月21日閲覧。
- ホワイトヘッド、ジェームズ・レニー（1995年）。ある科学者の回想録 – 第7章。
- ウィリス、ニコラス、グリフィス、ヒュー (2007)。バイスタティックレーダーの進歩。SciTech Publishing。ISBN 978-1-891121-48-7。
- マクカムリー、ニック（2013年）。『冷戦時代の秘密核シェルター：西側諸国の受動的防衛』ペン・アンド・ソード。ISBN 9781844155088。
- Skolnik, Merrill (2007)。「Fluttar DEW-Line Gap-Filler」。Willis, Nicholas、Griffiths, Hugh (編)。バイスタティックレーダーの進歩。SciTech Publishing。pp. 35–46。ISBN 9781891121487。
外部リンク
- ミッドカナダライン：ほとんどの駅の地図と写真が含まれています