Loading article…
ビームスの戦いは、第二次世界大戦初期にドイツ空軍（ルフトヴァッフェ）の爆撃機がイギリスへの夜間爆撃にますます精度の高い無線航法システムを多数使用した時期である。イギリス空軍省の科学情報部は、妨害電波や欺瞞信号など、ますます効果的なさまざまな手段で対抗した。この時期は、ソ連攻撃の準備のため、1941年5月にドイツ国防軍が東部へ部隊を移動させたことで終結した。[ 1 ]
ビーム無線航法の概念は1930年代に、当初は盲目着陸支援装置として開発されました。基本的な概念は、滑走路の中心線からわずかに左右に向けられた2つの指向性無線信号を生成することです。航空機の無線通信士はこれらの信号を受信し、どちらのビームを飛行しているかを判断します。これは通常、左右を識別するために、2つのビームにモールス信号を送信することによって行われます。
爆撃のために、ドイツ空軍は長距離での精度を大幅に向上させるため、クニッケバインとX-ゲレートと呼ばれる巨大なアンテナを建造した。これらはロンドン大空襲の初期段階で大きな効果を発揮し、ある事例ではイギリス奥地の工場の中心線に沿って爆弾を投下した。戦前の軍事情報機関によってこのシステムの運用が知らされたイギリスは、航空機の乗員が常にビームの中心にいると信じ込ませるために独自のモールス信号を送信して対応した。その結果、ドイツ軍はイギリスが何らかの方法で無線信号を曲げる技術を習得したと確信するようになった。
問題が広範囲に及ぶと、ドイツ軍は異なる原理に基づく新システム、Y-Gerätを導入した。しかし、イギリス軍は、このシステムについて言及されたことからその性質を推測し、既に対策を講じており、システムが使用されるやいなや、ほぼ即座に無効化した。ドイツ軍は最終的に、イギリス上空での無線航法という構想そのものを放棄し、イギリス軍が今後も妨害を続けるだろうと結論付けた。
1939年9月1日の開戦前に、ルフトハンザ航空とドイツの航空機産業は、民間航空の開発、そして安全性と信頼性を向上させるシステムと方法の開発に多額の投資を行った。夜間や悪天候時に航空機が空港に着陸できるようにする盲目着陸補助装置の開発に多大な努力が注がれた。このために開発された主要なシステムは、ヨハネス・プレンドルによって開発されたローレンツシステムであり、大型の民間機や軍用機に広く導入されつつあった。[ 2 ]
ローレンツシステムは、変調された無線信号を特殊な3素子アンテナシステムに供給することで機能した。信号は中央のダイポールに供給され、その両側にはわずかに長い 反射素子がわずかに後方に配置されていた。スイッチは各反射素子の中間点の接続を交互に素早く開閉し、ビームを滑走路中心線のわずかに左側、次にわずかに右側へと送った。ビームはアンテナから広がるにつれて幅が広がり、滑走路進入路のすぐ外側で2つの信号が重なる領域ができた。スイッチは、アンテナの左側よりも右側に長く滞在するようにタイミングが調整されていた。
空港に接近する航空機は、無線機の1つをローレンツ周波数に合わせます。乗員が中心線の左側にいる場合、短いトーンの後に長い休止が続く音が聞こえます。これは、航空機がアンテナの「ドット」側にあることを意味します。「ドット」が聞こえると、中心線に沿って飛行するには右に旋回する必要があることがわかります。乗員が中心線の右側にいる場合、長いトーンの後に短い休止が続く音が聞こえます。これは、航空機がアンテナの「ダッシュ」側にあることを意味します。「ダッシュ」が聞こえると、中心線に沿って飛行するには左に旋回する必要があることがわかります。中心線では、無線機は両方の信号を受信し、ドットがダッシュの間の隙間を埋めて連続した信号、いわゆる「等信号」を生成します。ローレンツ装置を搭載した乗務員は、滑走路の既知の方向に向かって飛行し、無線で等信号を維持することで、比較的高い精度で航空機を直線に誘導することができた。そのため、最悪の状況下を除けば、パイロットは目視で滑走路を見つけることができた。
1930年代初頭、夜間爆撃戦略作戦の概念が軍用航空界で最重要視されるようになった。これは、爆撃機の性能が飛躍的に向上し、ヨーロッパ全土に有効な爆弾を搭載して攻撃できる能力を獲得し始めたためである。これらの航空機は速度が遅く、動きが鈍く、迎撃機の格好の標的であったが、夜間飛行によってこの脅威はほぼ排除できた。黒く塗装された爆撃機は、ごく近距離でしか発見されなかった。爆撃機の高度と速度が上昇するにつれて、地上防衛からの脅威は大幅に減少した。計画立案者たちは「爆撃機は必ず突破する」と信じていた。
夜間爆撃の問題点は、視界の制限によって爆撃班が目標を見つけるのが困難になることであり、特に夜間に灯火管制されている目標はなおさら困難だった。そのため、成功の見込みがあるのは、都市のような大規模な目標に限られていた。
この任務を支援するため、RAFは航法訓練に多額の投資を行い、星の位置を測り、航法士が照明付きの作業スペースで計算を行えるようにするための天体観測ドームなど、さまざまな装置を航空機に装備した。このシステムは戦争が始まるとすぐに使用され、当初は成功したと見なされた。実際には、初期の爆撃作戦は完全に失敗に終わり、爆弾の大部分は目標から何マイルも離れた場所に着弾した。[ 3 ]
ドイツ空軍は、小型目標に対する正確な夜間爆撃の研究を続けた。天体航法に頼らず、無線航法システムに力を注いだ。1930年代を通して、ドイツ空軍はローレンツの概念に基づいた爆撃方向システムの開発に注力した。このシステムでは、無線機で信号を受信するだけで夜間航法が比較的容易になり、必要な無線機はすでに多くの航空機に搭載されていたからである。
爆撃用には、ローレンツへの変更はごくわずかだった。必要な精度を得るためには、はるかに大きなアンテナが必要だった。これは、より多くの素子を持つアンテナを使用することで実現したが、ビームの方向をわずかに変更するために、反射素子のうち 2 つを簡単に切り替えるというシンプルな操作は維持された。ビームの角度は劇的に縮小され、目標上空ではわずか数十ヤードの幅になった。アンテナの形状が、このシステムに「曲がった脚」を意味するKnickebeinというコードネームを与えた。[ 4 ] [ a ]この言葉は、ゲルマン神話に登場する魔法のワタリガラスの名前でもある。[ 5 ]必要な距離を確保するため、送信電力は大幅に増加された。Knickebein 受信機は、EBL-1 と EBL-2 受信機で構成されているように見える標準的なブラインド着陸受信機システムに偽装されていた。
単一の送信機からのビームは爆撃機を目標に誘導するものの、目標上空に到達したことを知らせることはできなかった。この測距機能を追加するために、最初の送信機と同様の2番目の送信機が設置され、そのビームが爆弾を投下すべき地点で誘導ビームと交差するようにした。アンテナを回転させることで、2つの送信機からのビームが目標上空で交差するようにできた。爆撃機は一方のビームに入り、もう一方のビーム（2番目の受信機）からの音が聞こえ始めるまでそのビームに沿って飛行した。2番目のビームから安定した「コース上」の音が聞こえたら、爆弾を投下した。[ 6 ]
これらの新しいクニッケバイン送信機の最初のものは、1939年にデンマークとの国境に近いノルトフリースラントのストールベルク丘に設置されました。また、ドイツのほぼ最西端であるオランダ国境近くのクレーフェ（クレーフェス）と、ドイツ南西部のフランスとスイスとの国境近くのレーラッハにも設置されました。 [ 7 ] [ 8 ] 1940年6月のフランス陥落後、フランス沿岸にも追加の送信機が設置されました。ノルウェーとオランダにも送信所が建設されました。[ 9 ] [ 10 ]
ニッケバインはドイツ軍の夜間爆撃攻勢の初期段階で使用され、かなり効果的であることが証明されたが、広範囲爆撃作戦でこのシステムを使用するための戦術はまだ開発されていなかったため、初期のドイツ軍の夜間爆撃攻勢の多くは地域爆撃に限られていた。
イギリスでニッケバインシステムを阻止する取り組みは、実施に時間を要した。RVジョーンズが率いる航空省のイギリス情報部は、王立航空研究所が撃墜されたドイツ爆撃機のローレンツシステムを分析し、それが単なる着陸補助装置に必要な感度よりもはるかに高いことに気付いたことで、このシステムの存在を知った。ドイツ人捕虜パイロットの秘密裏に記録された記録には、これが爆撃照準補助装置であった可能性が示唆されていた。[ 11 ]ウィンストン・チャーチルも、解読されたエニグマメッセージから「爆撃ビーム」に言及したウルトラ情報を受け取っていた。 [ 10 ]
ジョーンズがチャーチルにビーム爆撃の可能性について言及すると、チャーチルはさらなる調査を命じた。イギリスはこのシステムを「頭痛」と名付けた。[ 12 ]航空省の多くの人々は、このシステムが使用されているとは信じていなかった。政府の主任科学顧問であるフレデリック・リンデマンは、そのようなシステムでは地球の曲率に追従できないと主張したが、マルコーニ社のTSエッカーズリーはそれが可能だと述べていた。[ 13 ]
エッカーズリーの主張は、チャーチルがビームを探知するための飛行を命じた後、最終的に実証された。RAFには30～33MHzのローレンツ信号を探知できる機器がなかったため、ロンドンのライル・ストリートにある店でアメリカのハリクラフターズS-27アマチュア無線受信機[ 14 ] を購入した。受信機はアブロ・アンソンに搭載され、 Yサービスのメンバーによって操作された。エッカーズリーがビームが地球の周りを曲がるという主張を撤回したため、飛行はほぼ中止された。ジョーンズは、チャーチル自身が飛行を命じたことを指摘し、誰が中止したのかを首相に必ず知らせると約束することで、飛行を救った。[ 13 ]
乗組員には具体的なことは何も伝えられず、ローレンツ特性を持つ 30 MHz 付近の無線信号を探し 、見つかった場合はその方位を特定するように指示されただけだった。飛行機は離陸し、最終的に 31.5 MHz のクレーフェからのビームに突入した。[ 15 ]その後、ストールベルクからのクロスビームの位置を特定した (この飛行以前はその発生源は不明だった)。無線通信士と航法士はビームの経路をプロットすることができ、ダービーにあるロールス・ロイスエンジン工場の上空で交差していることを発見した。当時、そこはマーリンエンジンを生産していた唯一の工場だった。その後、送信機が高高度爆撃機に対してほぼ直視できる位置にあったため、ビームが地球の周りを曲がるかどうかについての議論は全く学術的なものだったことがわかった。
イギリスの懐疑論者たちは、このシステムをドイツのパイロットが自国のパイロットほど優秀ではない証拠と見なし始め、自国のパイロットはこのようなシステムなしでもやっていけると考えていた。しかし、バット報告書はこの考えが誤りであることを証明した。航空偵察によってRAFの爆撃の様子を撮影した写真が送られてきて、爆撃機が目標地点の近くにいることはほとんど、あるいは全くなかったことが明らかになった。[ 16 ]
ニッケバイン頭痛を阻止する取り組みは「アスピリン」というコードネームで呼ばれた。当初は、改良された医療用ジアテルミー装置が干渉信号を送信した。その後、空襲が予想される夜には、地元の無線送信機が低出力で追加の「ドット信号」を送信した。[ 17 ]ドイツ軍が爆撃機が目標地域に到達するずっと前にビームをオンにするというやり方は、イギリスの取り組みを助けた。受信機を搭載したアブロ・アンソンが国中を飛び回り、ビームの位置を特定して近くの放送局に報告した。[ 18 ]
低出力の「ドット信号」は当初、ほぼランダムに送信されていたため、ドイツの航法士は2つのドット信号を聞くことになりました。これは、等信号領域が多数存在し、既知の位置と比較する以外にそれらを区別する簡単な方法がなかったことを意味します。その後、イギリスの送信機はドイツの送信機と同時にドット信号を送信するように改造され、どちらの信号がどちらのものか判別できなくなりました。この場合、航法士は広範囲にわたって等信号を受信することになり、爆撃線に沿った航法は不可能となり、航空機は「ダッシュ領域」に迷い込み、それを修正する方法がなくなりました。
こうしてビームは目標から「曲がった」ように見えた。やがてビームを制御された量だけ傾けることができるようになり、イギリス軍はドイツ軍を騙して爆弾を自分たちの望む場所に投下させることができた。副作用として、ドイツ軍の乗組員はビームのみを頼りに航行するように訓練されていたため、多くの乗組員が真の等信号もドイツも再び見つけることができなかった。[ 19 ]ルフトヴァッフェの爆撃機の中には、基地に戻ったと思い込んでイギリス空軍基地に着陸したものもあった。[ 20 ]
Knickebein は優れた装置でしたが、長距離用として設計されたものではありませんでした。Plendl は、同じ基本概念のより高精度なバージョンを開発するためにしばらく取り組んでおり、最終的にX-Gerät (X 装置) として完成しました。X -Gerät は、一連のビームを使用してターゲットの位置を特定し、各ビームは川の名前が付けられていました。メインビームのWeser は、概念的にはKnickebeinで使用されているものと似ていましたが、はるかに高い周波数で動作していました。[ 21 ]電波伝搬の性質により、これにより、同じサイズのアンテナからKnickebeinよりもはるかに正確に 2 つのビームを指向することができました。等信号領域は、アンテナから200 マイル (320 km)の距離で幅がわずか約100 ヤード (91 m)でした。ビームが非常に狭かったため、爆撃機は補助なしでは見つけることができなかったため、同じ場所に低出力の広ビーム版ニッケバインが設置され、ガイドとして機能した。ヴェーザーのメインアンテナは、フランスのシェルブールのすぐ西に設置された。[ 22 ]
X-Gerätの「クロス」信号は、ライン川、オーデル川、エルベ川の 3 つの非常に狭い単一ビームのシリーズを使用しました。これらは、正確な爆弾投下軌道を定義するために慎重に照準されました。[ 23 ]まず、ヴェーザー川沿いの爆弾投下地点が決定されました。これは、爆弾が投下されてから着弾するまでの距離を計算し、その距離にある目標地点を選択することによって決定されました。エルベ川のビームは、投下地点の5 キロメートル (3.1マイル)手前でヴェーザー川と交差しました。オーデル川のビームは、投下地点の 10 キロメートル (6.2 マイル) 手前、またはエルベ川の5キロメートル (3.1マイル)手前でヴェーザー川と交差しました。ライン川は同じ精度を必要とせず、投下地点の約30 キロメートル (18.6マイル)手前にありました。ビームの幅により、交点の座標に数十メートルから数百メートル程度の小さな誤差が加わりました。
爆撃機がヴェーザー川のビームに沿ってライン川に到達すると、無線通信士は短い信号を聞き、機器をセットアップした。それは2本の針を備えた特殊なストップウォッチだった。オーデル川からの信号を受信すると、時計は自動的にスタートし、2本の針が同時にゼロから動き出した。エルベ川からの信号を受信すると、一方の針が停止し、もう一方の針は逆方向に動き、ゼロに向かって戻った。停止した針は、オーデル川からエルベ川までの移動時間を正確に示していた。オーデル川からエルベ川までの距離は、エルベ川から投下地点までの距離と等しかったため、一定速度で飛行する爆撃機は、動いている針がゼロに達した時点で投下地点に到着し、爆弾は自動的に投下された。
X-GerätはKnickebeinよりもはるかに高い周波数（約60MHz ）で動作したため、新しい無線機器が必要だった。すべての爆撃機に搭載できるだけの機器がなかったため、実験部隊であるKampfgruppe 100（KGr 100）が、 X-Gerät機器を使用して他の航空機を目標に誘導する任務を与えられた。このため、KGr 100の航空機はまず小グループで攻撃し、照明弾を投下して、他の航空機がそれを見て目視爆撃を行った。これは、約3年後にRAFがドイツ軍に対して大きな効果を発揮することになるパスファインダー戦術の最初の使用例である。
このシステムは1939年12月20日に初めてテストされ、ヘルマン・シュミット中尉が操縦する第100爆撃航空団の爆撃機がロンドン上空7,000m（23,000フィート）を飛行した。[ 24 ]
X-Gerätは、ドイツ軍が「月光ソナタ」と呼んだコベントリー、ウルヴァーハンプトン、バーミンガムへの一連の空襲で効果的に使用された。バーミンガムへの空襲ではKGr 100のみが使用され、イギリス軍の空襲後の分析によると、投下された爆弾の大部分はヴェーザービームの中心線から100ヤード（91メートル）以内に投下され、ビームに沿って数百ヤードにわたって散布された。これは昼間の爆撃でもめったに達成できない精度であった。コベントリーへの空襲では、照明弾を投下する他の部隊の全面的な支援により、市の中心部がほぼ壊滅状態となった。[ 25 ]
X-GerätはKnickebeinよりも阻止するのが困難であることが判明した。コベントリー空襲を阻止しようと、 Knickebeinと同様の方法でシステムに対する初期防御が展開されたが、失敗に終わった。ジョーンズはビーム配置を正しく推測していたものの（そしてそれが単なる推測であったことを認めている）、変調周波数は1,500 Hzと誤って測定されており、実際は2,000 Hzであった。当時、トーンが十分に近いため、騒音の多い航空機内ではオペレーターがそれらを区別するのが難しいと考えられていたため、これは何の違いも生じないと考えられていた。[ 26 ]
1940年11月6日、X-Gerätを搭載したハインケルHe 111がイギリス沿岸のブリッジポート、ウェストベイに墜落した後、ついに謎が解明された。 [ 26 ] 回収作業中に機体は沈没したが、水浸しになったX-Gerät機器は回収された。[ 27 ]調査の結果、ドットとダッシュを自動的に解読し、操縦席のパイロットの目の前のディスプレイ上のポインターを動かす新しい計器が使用されていたことが判明した。この装置には、2,000 Hzにのみ感度があり、初期のイギリスの1,500 Hzの対抗信号には反応しない非常に鋭いフィルターが取り付けられていた。[ 28 ]ジャマーはそれに応じて改造されたが、11月14日のコベントリー空襲には間に合わなかった。しかし、改造されたジャマーは11月19日のバーミンガム空襲を妨害することに成功した。[ 29 ]
X-Gerätは最終的に別の方法で撃破された。それは「偽のエルベ」と呼ばれるもので、オーデル川のビームからわずか1キロメートル（0.6マイル）の地点で「ヴェーザー」の誘導ビームを横切るように設置された。これは予想されていた5キロメートル（3.1マイル）よりもはるかに早い地点である。投下最終段階は自動で行われるため、時計が早々に逆戻りし、爆弾は目標の数キロメートル手前に投下されることになる。この偽ビームの設置は非常に困難であることが判明した。ドイツ軍はクニッケバインでの失敗から学び、 X-Gerätのビームをできるだけ遅くまでオンにしなかったため、「偽のエルベ」を時間通りに配置するのがはるかに困難になった。[ 30 ]
ビームスの戦いでイギリス軍が徐々に優勢になるにつれ、彼らはドイツ軍の次のシステムがどのようなものになるかを検討し始めた。ドイツの既存のアプローチはもはや役に立たなくなったため、全く新しいシステムを開発する必要があった。ジョーンズは、もしこのシステムを迅速に打ち破ることができれば、ドイツ軍は構想全体を諦めるかもしれないと考えた。
イギリスの監視員はすぐにエニグマ暗号解読から、 Y-Gerätと呼ばれる新しい装置に関する情報を受け取り始めた。この装置は、時にはWotanとも呼ばれていた。[ 31 ]ジョーンズは、ドイツ軍があまりにも説明的なコード名を使用しているとすでに結論付けていたため、ブレッチリー・パークのドイツ語と文学の専門家にWotanという言葉について尋ねた。専門家は、Wotan が片目の神であるWōdenを指しており、単一ビーム航法システムを指している可能性があると気づいた。 [ 31 ]ジョーンズはこれに同意し、単一ビームのシステムには距離測定システムが含まれている必要があることを知っていた。彼は、このシステムが、反ナチスのドイツ人数学者で物理学者のハンス・マイヤーがノルウェー訪問中に提供した、現在オスロ報告書として知られる大量の情報に基づいて機能する可能性があると結論付けた。[ b ]
Y-Gerätは、以前のビームシステムと同様に、目標に向けられた単一の狭いビームを使用し、変調された無線信号を送信した。このシステムは、ビームからの信号を受信し、すぐに地上局に再送信するトランスポンダ（FuG 28a）を使用した。地上局は戻り信号を受信し、その変調の位相を送信された信号と比較することで、信号の伝搬時間、ひいては航空機までの距離を正確に決定した。ビームの方向（戻り信号が最大になるように調整）と組み合わせることで、爆撃機の位置をかなりの精度で特定することができた。爆撃機はビームを追跡する必要はなく、代わりに地上管制官がビームを計算し、パイロットに無線で飛行経路を修正するよう指示することができた。[ 32 ]
ジョーンズは後に、ヴォータンという名前に基づいて動作原理を推測したのは全くの偶然だったことを知った。後の文書によると、オリジナルのX-GerätはヴォータンI、Y-GerätはヴォータンIIとして知られていた。もし彼がその名前がX-Gerätにも関連付けられていることを知っていたら、システムが単一のビームを使用していると結論付けることはなかっただろう。[ 33 ]
イギリスは、このシステムが使用される前から準備を整えていた。偶然にも、ドイツ軍はヴォータンシステムの運用周波数を誤って選択していた。このシステムは45MHzで動作していたが、これはたまたまアレクサンドラ・パレスにある強力だが休止状態のBBCテレビ送信機 の周波数だった。[ 34 ]ジョーンズがしなければならなかったのは、航空機から戻り信号を受信し、それをアレクサンドラ・パレスに送って再送信する手配をすることだけだった。2つの信号の組み合わせによって位相シフトが変化し、見かけ上の伝送遅延が変わった。最初は、信号は低出力で再送信された。ドイツ軍が何が起こっているのかを認識できるほど強力ではなかったが、システムの精度を損なうには十分だった。その後の夜にかけて、送信機の出力は徐々に増加された。
Y-Gerätの使用が続くにつれ、乗組員は地上局が不良信号を送っていると非難し、地上局は航空機の接続が緩んでいると主張した。ジョーンズはこの計画全体が気に入った。彼は生まれつきいたずら好きで、必要な国家資源ならほぼ何でも使って、とてつもないいたずらを仕掛けることができると述べた。徐々に増加する電力によってドイツ人はシステムが妨害されていることに気づかず、いくつかの固有の欠陥があると信じるように慣れていった。[ 35 ]最終的に、電力が十分に増加すると、 Y-Gerätシステム全体がフィードバックで鳴り始めた。
ドイツ空軍は、システムが運用開始された初日からイギリスが対抗策を展開していたことをようやく認識し、イギリスが予測した通り電子航法援助装置への信頼を完全に失い、イギリスに対してそれ以上のシステムを配備しなかった[ 36 ]。ただし、この頃にはヒトラーの関心は東ヨーロッパに向けられていた。