المقدمة

الرادار جهاز إلكتروني، وظيفته اكتشاف الأجسام، التي سيطلق عليها فيما بعد "الأهداف"، وتحديد مواقعها، وهو يؤدي هذه الوظيفة بإرسال موجات خاصة، (موجة جيبية معدلة نبضيّاً على سبيل المثال)، ثم يستقبل ويحلل طبيعة تلك الموجات ويحللها بعد ارتدادها من الهدف. وجهاز الرادار بصفة عامة، يزيد مدى عمل الحواس الطبيعية للإنسان، وتنبع أهميته – ليس لكونه بديلاً للعين – ولكن لأنه يؤدي ما لا تستطيع تلك الحواس تأديته؛ فرغم أن الرادار لا يستطيع اكتشاف كثير من التفاصيل التي يمكن أن تحددها العين البشرية، فإنه مصمم للرؤية في الظروف التي لا يمكن أن تبصر فيها العين، مثل الظلام والضباب والمطر والعواصف. ومن أهم خصائصه أنه يستطيع قياس مسافات الأهداف بدقة كبيرة.

(اُنظر شكل صورة بسيطة لجهاز رادار)، يتكون من هوائي إرسال يشع موجات كهرومغنطيسية، يولدها مذبذب خاص، ومن هوائي استقبال، تليه وحدة لاكتشاف الطاقة المستقبلة وتحليلها، أو وحدة الاستقبال. تنتشر الموجات الكهرومغنطيسية المرسلة في الفضاء حتى تصطدم بالهدف، الذي يعكس تلك الموجات في جميع الاتجاهات، ومن بينها اتجاه هوائي الاستقبال، الذي يجمع الطاقة المرتدة، ويوصلها إلى وحدة الاستقبال، التي تقوم بتحليلها لاكتشاف موقع الهدف وتحديد مدلولاته "موقعه وسرعته النسبية".

تقاس مسافة الهدف، بقياس الزمن الذي تستغرقه الموجة الرادارية، لقطع المسافة بين الرادار والهدف ذهاباً وإياباً. أما اتجاه الهدف أو وضعه الزاوي، فيقاس باستخدام نموذج إشعاعي ضيق؛ كما تقاس السرعة النسبية للهدف، بقياس الانحراف في تردد الموجة الرادارية، الناتج عن حركة الهدف بالنسبة لجهاز الرادار، ويطلق على هذا الانحراف في التردد "تأثير دوبلر" Doppler effect، الذي يمكن استخدامه، أيضاً، لتمييز الأهداف المتحركة.

كلمة رادار RADAR باللغة الإنجليزية، هي الأحرف الأولى لكلمات جملة "الاكتشاف اللاسلكي وتحديد المدى" Radio Detection and Ranging، وقد استخدام الرادار في بادئ الأمر لاكتشاف الطائرات المهاجمة، ومعاونة وسائل النيران المضادة على تدميرها. أما الآن، فالرادارات الحديثة يمكنها استنتاج معلومات متعددة عن الأهداف المكتشفة، ويظل جهاز الرادار حتى الآن هو أفضل وسيلة وأسرعها لتحديد مواقع الطائرات المهاجمة.

استخدمت البحرية الأمريكية كلمة رادار لأول عام 1940م، بدلاً من الاسم السابق "جهاز الصدى اللاسلكي" Radio Echo Equipment، وبدلاً من الاسم الأسبق "إيجاد الموضع باستخدام اللاسلكي" Radio Position Finding، وفي العام التالي استخدمت المملكة المتحدة كلمة رادار، بدلاً من الاسم الكودي R D F وبعد ذلك شاع الاسم عالميّاً.

والمبادئ الأساسية لاكتشاف الأهداف راداريّاً، قديمة قدم ظهور النظرية الكهرومغنطيسية. ففي عام 1886م، نفذ هنريتش هرتز Heinrich Hertz، تجارب معملية لاختبار نظرية ماكسويل، وأوضح أوجه الشبه بين الموجات اللاسلكية، والموجات الضوئية، وأوضح هرتز أن الموجات اللاسلكية يمكن أن تنعكس من الأسطح المعدنية أو العازلة.

وفي عام 1903م، نفذ المهندس الألماني هولسماير Hulsmeyer تجربة لاستقبال الموجات اللاسلكية المرتدة من سطح سفينة، وحصل على براءة اختراع من أكثر من دولة، لمعدة ملاحية، وظيفتها اكتشاف العوائق وتجنبها؛ كما أجرى المهندس الألماني تجربة أمام القوات البحرية الألمانية، و لكنها لم تلفت انتباههم، إذ لم تسمح التقنيات المتاحة، في ذلك الوقت، بالحصول على مدى يزيد على ميل واحد، وقد رفض هذا الاختراع في ذلك الوقت، إذ قوّم على أنه لا يزيد كثيراً عن إمكانات العين البشرية.

اكتشف ماركوني إمكانات الموجات القصيرة في اكتشاف الأهداف، وأوصى باستخدامها لهذا الغرض. وعلى الرغم من نجاح ماركوني في تحقيق اتصال لاسلكي بين القارة الأمريكية والقارة الأوربية، فإنه لم يوفق في إقناع المجتمعات العلمية، ببعض أفكاره الأخري، ومنها فكرة الرادار، ولكن أفكاره أثارت كلاً من تايلور A. H. Taylor ويونج L. C. Young من معمل أبحاث البحرية الأمريكية، اللذين أجريا تجربة لاكتشاف سفينة خشبية، باستخدام وحدة إرسال، ووحدة استقبال، في مكانين مختلفين، وموجات طولها 5 أمتار.

وفي عام 1925م، كان العالمان بريت وتوف أول من طبق استخدام الموجات المعدلة نبضيّاً لقياس ارتفاع طبقة الأيونوسفير، ولكن انقضت عشر سنوات أخرى، قبل استخدام هذه التقنية، في اكتشاف الطائرات، ففي يونيو عام 1930م، استخدم هايلاند L. A. Hyland أول جهاز رادار، اعتمد فيه على مبدأ التداخل الموجي. وقد كان ذلك الاكتشاف صدفة أثناء العمل من جهاز تحديد اتجاه، يعمل من سطح طائرة بتردد 33 ميجاهرتز، عندما مرت طائرة أخري خلال منطقة الإشعاع، فلاحظ هايلاند زيادة في مستوى الإشعاع الذي يستقبله. وفي عام 1932م، أمكن اكتشاف الطائرات، على مسافة تزيد على خمسين ميلاً من موقع الرادار، واحتفظ بسرية هذه الأعمال حتى عام 1933م، عندما أعلن بعض مهندسي شركة Bell أنه أثناء إجرائهم بعض التجارب، تمكنوا من اكتشاف الطائرات عن طريق ارتداد الموجات اللاسلكية؛ مما اضطر معامل البحرية الأمريكية لإعلان أخبار الاكتشاف السري، والحصول على براءة اختراع باسم كل من تايلور ويونج وهايلاند، لنظام "اكتشاف الأجسام بواسطة موجات اللاسلكي"System for detecting objects by radio.

وفي عام 1934م، بدأ معمل البحرية تصميم أول جهاز رادار نبضي، يعمل بموجات نبضية ترددها 60 ميجاهرتز، ولكن تجارب هذا الرادار فشلت فشلاً ذريعاً، وعزي هذا الفشل، إلى أن جهاز الاستقبال مصمم لاستقبال الموجات المستمرة، وليس النبضات، وبتعديل هذا العيب، استقبلت أول نبضات مرتدة، من طائرة في 28 إبريل 1936م باستخدام رادار يعمل على تردد 28.3 ميجاهرتز، وبنبضات عرضها 5 ميكروثانية. وقد كان مدى الطائرة المكتشفة 2.5 ميل بحري. وبحلول شهر يونيو من العام نفسه، وصل المدى إلى 25 ميلاً بحريّاً.

في ربيع عام 1937م، تم تركيب أول رادار يستخدم الهوائي نفسه للإرسال والاستقبال على المدمرة "ليري" Leery، وكان يعمل على التردد 200 ميجاهرتز، وكان مداه محدوداً، نظراً لإمكانات جهاز الإرسال. وفي فبراير عام 1938م، طوّر هذا الرادار تحت اسم X A F. باستخدام صمامات متطورة للمرسل، ووصل مداه حتى 50 ميلاً، وفي عام 1939م، تم اختباره على متن السفينة "نيويورك"، أثناء تدريبات بحرية، ودخل مجال الإنتاج الكمي، اعتباراً من ذلك التاريخ تحت اسم C X A M . وبحلول عام 1941م، كانت 19 قطعة من الأسطول تستخدمه.

في الفترة نفسها، كان سلاح الإشارة الأمريكي، يعمل على تطوير أول رادار مضاد للطائرات Antiaircraft radar ، وفي عام 1938م، سجلت براءة اختراع الرادار SCR-268 باسم العقيد ويليام بلير Col. William Blair؛ وقد استخدم هذا الرادار مع وحدات الكشافات الضوئية لاكتشاف الطائرات، وتوجيه المدافع المضادة عليها، واستمر بصفته العنصر الأساس للتحكم في النيران حتى عام 1944م، إذ تم إحلال الرادار SCR-584 بدلاً منه، وهو يعمل في حيز الموجات المتناهية في القصر Microwave، ويستطيع العمل في مواجهة الطائرات المهاجمة بمفرده، دون الحاجة إلى الأضواء الكاشفة.

في عام 1939م، طور الجيش الأمريكي الرادار SCR-270، بعيد المدى، للإنذار المبكر، الذي تمكن من اكتشاف الطائرات اليابانية، التي هاجمت "بيرل هاربر" Pearl harbor في شهر ديسمبر 1941م، كان هناك 6 من هذه الرادارات في هاواي في ذلك الوقت، ولكن لم يتم تفسير الكسرات، التي ظهرت على شاشة هذا الرادار، إلا بعد أن بدأت الطائرات في إلقاء قنابلها على الميناء.

وفي المملكة المتحدة، فقد أدى إحساسهم بقرب اندلاع الحرب العالمية الثانية، إلى بذل جهود ضخمة لتطوير أجهزة الرادار، وقد بدأ هذا الاهتمام، عندما تم تكليف السير روبرت واتسون وات Sir Robert Watson Watt بتطوير"أشعة الموت" Death Rays، باستخدام الموجات اللاسلكية، ومن خلال تجاربه أدرك احتياجه لطاقة كبيرة جدّاً، غير متاحة عمليّاً، و بدلاً من استخدام الموجات اللاسلكية أشعة للموت، أوصى باستخدامها في اكتشاف اتجاه الأهداف وتحديدها. وفي عام 1935م، استخدم جهاز اتصال يعمل على التردد 6 ميجاهرتز، في اكتشاف طائرة، بمراقبة التداخل الموجي بين الموجة المرسلة والمرتدة من الهدف، وفي العام نفسه، نفذ البريطانيون تجربة للرادار النبضي، عند التردد 12 ميجاهرتز. وفي عام 1936م، نفذت التجربة نفسها، باستخدام التردد 25 ميجاهرتز، ووصل مدى كشف الرادار إلى 90 ميلاً. وفي عام 1937م، استخدمت مجموعة من الرادارات التي تحمل الاسم CH، في تتبع مسار طائرة رئيس وزراء بريطانيا، في رحلته إلى ألمانيا، للتفاوض مع كل من هتلر وموسوليني، واستمرت هذه المجموعة في العمل حتى نهاية الحرب العالمية الأولى.

وفي عام 1939م، طور البريطانيون أول رادار، لاعتراض الطائرات Aircraft Intercept، يركب على الطائرات الصديقة، لاكتشاف مواقع الطائرات المعادية واعتراضها، وكان هذا الرادار يستخدم التردد 200 ميجاهرتز؛ وأثناء استخدام هذا الرادار، تبين أنه يمكن اكتشاف موقع السفن من الجو أيضاً، كما تبين، أيضاً، أن ارتداد الموجات الكهرومغناطيسية، من على سطح الأرض يتوقف على طبيعة هذا السطح.

كان كل من بريطانيا والولايات المتحدة الأمريكية، يعمل في مجال تطوير الرادار منفردتين، ولكن في عام 1940م، تم تبادل العديد من الخبرات بين البلدين، وخاصة اكتشاف البريطانيان "راندال" و"بوت" Randell and Boot لصمام الماجنترون، الذي يعد النقلة الكبيرة في تطوير الرادارات التي تستخدم الموجات متناهية القصر. بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية استمرت أعمال تطوير الرادار، ولكن بخطوات أبطأ، وظهرت رادارات الإنذار: AN / CPS - 6 B, AN / FPS - 3, AN / FPS – 6 B (اُنظر صورة جهاز الرادار  AN/FPS-6)

وفي عام 1954م، تم إنتاج الرادار AN/FPS-12، ليكون أول رادار يعمل بنظام دوبلر، (اُنظر صورة رادار دوبلر)، كما اكتشف صمام "الكلايسترون عالي الطاقة" High Power Klystron، الذي ينتج طاقة أعلى من صمام الماجنترون، وأكثر ثباتاً منه؛ كما تطورت أجهزة استقبال الرادارات في الفترة نفسها تقريباً، إذ بدأ استخدام "صمامات الموجات المسافرة قليلة الضوضاء" Low noise traveling wave tubes، التي حسنت من حساسية هذه الأجهزة كثيراً؛ وبدأ، أيضاً، خلال هذه الفترة، ظهور الارتباط الوثيق بين تصميم جهاز الرادار، والسلاح الذي يعاونه، إذ ظهرت الرادارات المحمولة جوّاً، التي تقوم بمهام الاكتشاف، والتنشين بدلاً من مساعد الطيار، وكذلك ارتبطت الرادارات بعملية توجيه الصواريخ. وفي مجال الدفاع الجوي، احتل الرادار بأنواعه المختلفة، الإنذار المبكر - تخصيص الأهداف - تتبع الأهداف ـ قياس الارتفاع ـ التحكم في الأسلحة - الارتفاعات المنخفضة، المكانة الرئيسة، واتخذ مواقع مدروسة ضمن شبكات ومنظومات للدفاع الجوي، تكاد تغطي سطح الكرة الأرضية وفضاءها، في معظم بلدان العالم.

في الوقت الحالي، يدخل الرادار بوصفه مكوناً أساسيّاً في معظم نظم التسليح، من طائرات، وسفن حربية، ونظم صاروخية، ونظم المدفعية، ونظم الإنذار المبكر الإستراتيجي، (اُنظر صورة رادار محمول جواً)، ونظم المراقبة البرية، والساحلية، ونظم الاستطلاع، وكذلك هناك رادارات تعمل في الفضاء الخارجي من الأقمار الصناعية؛ كما تغلغل الرادار في العديد من الوظائف المدنية، مثل نظم مراقبة الحركة الجوية، والملاحة للطائرات المدنية التجارية، وطائرات نقل الركاب، وتنظيم حركة الهبوط والإقلاع في معظم المطارات العالمية، وكذلك تنظيم الملاحة البحرية في الموانئ والقنوات والمضايق العالمية، وتستخدمها السفن التجارية لاكتشاف العوائق، وتجنب الارتطام بها، وكذلك في الملاحة البحرية. ومن أهم استخدامات الرادارات المدنية مراقبة حالة الطقس والتنبؤ بأحواله، وكذلك رسم الخرائط، واكتشاف الثروات المعدنية، وتجمعات المياه تحت سطح الأرض، ومراقبة حركة الحشرات الضارة بالثروات الزراعية، وتتبع تحركها من مكان لآخر، وكذلك مراقبة حركة المرور وسرعة المركبات على الطرق السريعة، ومراقبة اختراقات الحدود، والأسوار في جهات الأمن المختلفة.

ومن أهم نواحي تطور الرادار في العصر الحالي، استخدام علم الجوامد Solid State في إنتاج مكونات أعلى قدرة، وأصغر حجماً، تجعل من جهاز الرادار معدة خفيفة الوزن، صغيرة الحجم، تصلح للاستخدام من فوق أي منصة عمل تقريباً، وكذلك استخدام التقنية الرقمية، التي قاربت علي إخراج العامل البشري من دائرة عمل الرادار، وإحلال الحاسب الآلي محله؛ كما أن تطوراً كبيراً، أيضاً، طرأ على مجال تصنيع الهوائيات بدخول الهوائيات المصفوفة في جميع أنواع الرادارات، مما أدى إلى قدرات أعلى في التتبع، و تمييز الأهداف المتحركة، والاستغلال الأمثل للطاقة المتاحة، كما شاع استخدام أيضا الهوائي المصطنع Synthetic Aperture Antenna الذي يؤدي دوراً كبيراً في الاستطلاع والمراقبة، ورسم الخرائط وتوجيه الأسلحة جو ـ أرض.