La missione Tizard

L’incertezza ha sempre popolato i campi di battaglia sin dai tempi più remoti, come cita la celebre frase del generale Eisenhower: “i piani sono inutili ma la pianificazione è tutto”.

Presa consapevolezza della rilevanza dell’incertezza in ambito di guerra e di come la consapevolezza situazionale ricopra un ruolo fondamentale, riassumiamo per punti cruciali la storia di una delle tecnologie più rivoluzionarie in questo ambito: il radar.

Contesto storico

Ripercorrendo per sommi capi la storia militare salta subito all’occhio l’importanza svolta dai vari aspetti dell’intelligence nell’attenuare il problema dell’incertezza basti citare Sun Tzu vissuto tra il VI e il V secolo a.C.: “Conosci il tuo nemico e conosci te stesso: la tua vittoria non sarà compromessa. Conosci il terreno e il cielo: la tua vittoria sarà totale”.

Data l’incertezza di base è da sempre molto importare riuscire a comprendere che cosa sta tramando il nemico, dove si trova e verso dove si sta dirigendo senza però che questo riesca a scoprire che è osservato, proprio a questo scopo la fisica ricoprì un ruolo fondamentale già dal XIX secolo.

Il famoso fisico Hertz nel 1886 riuscì a dimostrare che le onde elettromagnetiche potevano essere riflesse da oggetti solidi mentre nove anni più tardi il russo Alexander Popov professore alla scuola imperiale della marina a Kronstadt, costruì un marchingegno basato sul coesore [1] il quale riusciva a rilevare la presenza di fulmini in lontananza. L’anno successivo decise di aggiungere al sistema ideato un trasmettitore a spinterometro [2] imbarcandolo per una prova di comunicazione navale nel Mar Baltico nel 1897 notando un’interferenza a beat causata dal passaggio di una terza imbarcazione tra le due comunicanti via radio. Popov nel suo rapporto scrisse chiaramente che questo fenomeno si poteva sfruttare per rilevare oggetti ma di fatto non continuò le sue ricerche in questa direzione.

Il primo ad utilizzare le onde radio per scovare oggetti fu l’inventore tedesco Christian Hulsmeyer dimostrando nel 1904 la fattibilità del progetto riuscendo ad individuare una nave da guerra in mezzo alla nebbia ma senza riuscire a calcolare la sua distanza, questo gli valse due brevetti per la scoperta (il primo per l’invenzione il secondo lo ottenne quando riuscì a calcolare la distanza), questo primo radar venne chiamato il telemobiloscope, operava a una lunghezza d’onda di 0.5m basandosi su una trasmittente a spinterometro ma il suo progetto non fu approvato dai militari tedeschi.

Nel 1915 Robert Watson Watt cercò invece di creare un radar per fornire allarmi in anticipo alle forze aeree guadagnandosi il brevetto finalmente per il radar: radio detection and ranging. Nel 1920 fu appuntato capo della ricerca inglese nel settore radio al fine di sondare la ionosfera, e individuare fulmini a lunga distanza e fu proprio durante questi esperimenti che Watt famigliarizzò con lo RDF (radio direction finding) prima di cominciare a sperimentare invenzioni sulle onde corte. In questo periodo chiese al ragazzo nuovo tale Arnold Frederic Wikins di condurre un’ampia recensione degli apparecchi a onde corte disponibili scegliendo poi un modello di trasmittente in dotazione al General Post Office perché attratto dal manuale che faceva riferimento ad interferenze quando gli aerei sorvolavano la zona d’uso.

Nel 1922 negli USA dei ricercatori della marina tra cui Hoyt Taylor e Leo Young piazzarono dei trasmettitori sulle rive del fiume Potomac scoprendo che le navi che passavano attraverso il fiume ed intercettavano il fascio elettromagnetico emesso disturbavano la trasmissione a questo punto Taylor suggerì alla marina che questo fenomeno sarebbe risultato utile per scovare navi in condizioni di bassa visibilità ma in un primo momento la marina non diede attenzioni all’idea. Otto anni più tardi il ricercatore Lawrence Hyland notò il medesimo fenomeno utilizzando questa volta un aereo il che risultò in una candidatura per un brevetto portando questa volta con se l’interesse del Naval Research Laboratory.

In questo periodo gli inglesi cominciavano già a spiccare come avanzamento nella ricerca come nel caso di L.S. Alder che nel 1928 ottenne un brevetto per il radar navale mentre William Butement e P.E. Pollard svilupparono un radar che operava a lunghezza d’onda 0.5m a 600MHz utilizzando la pulsed modulation ottenendo risultati molto migliori e riuscendo ad entrare nell’ Inventions Book dei Royal Engineers, questo fu il primo esemplare della tecnologia di base che sarà utilizzata nei sistemi Chain Home.

Per citare brevemente alcuni sviluppi nel settore radar avvenuti nel primo dopoguerra la Francia ad esempio nel 1934 dopo anni di studi sui magnetron (tubi a vuoto) condotti dalla Compagnie Générale de la télégraphie sans fil CSF svilupparono un sistema radio per la localizzazione e lo installarono in Normandia nel 1935. In USSR l’istituto elettromeccanico di Leningrado sotto la direzione di P.K. Oschchepkov sviluppò il RAPID che riusciva a localizzare un aereo entro un raggio di 3km poi iniziarono la produzione in massa dei radar RUS-1 e RUS-2 Redut ma venne bruscamente interrotta la ricerca dopo l’arresto e l’internamento in gulag di Oschchepkov, durante la ww2 vennero prodotti 607 Redut mentre il primo radar aereo sovietico lo Gneiss-2 entrò in servizio nel 1943 a bordo dei Pe2 con una produzione di 230 esemplari alla fine del 1944.

Tornando a noi, negli USA, il radar si evolse come un sistema a impulsi ed il primo apparato fu creato dall’americano Robert M. Page che lavorava al Naval Research Laboratory e venne combinato con le luci delle batterie antiaree in modo da avere un puntamento ottimale dei pezzi di notte, questa idea fu copiata in Germania da Rudolf Kuhnhold dando vita al primo GEMA mentre nel giugno 1935 il ministro dell’aviazione inglese fu ricreato dal team di Robert Watson Watt.

Nel 1935 avvenne una specie di panico siccome si credeva che i tedeschi possedessero il raggio della morte ma dopo alcune ricerca in merito di Wikins capirono subito che tale tecnologia era scienficamente impossibile da realizzare, questa ricerca però tirò nuovamente in ballo il vecchio esperimento delle interferenze radio causate dagli aerei dando vita al Daventry Experiment del 26 febbraio 1935 dove si utilizzò la trasmittente ad onde corte della BBC e un ricevitore GPO posizionato in un campo vicino al trasmittente per studiare le interferenze causate dal transito di un bombardiere, al test era presente anche Hugh Dowding l’ufficiale addetto alla logistica e alla ricerca il quale fu così entusiasmato quando i fisici riuscirono ad individuare correttamente il velivolo tanto da sbloccare fondi ulteriori per la ricerca.

La ricerca in campo radar subì grandi accelerazioni dal 1936 quando Watt fu appuntato dal ministero dell’aviazione come capo della Bawdsey Research Station di sede a Bawdsey Manor che si occupò di implementare il Chain Home.

La missione Tizard

Come abbiamo notato nell’introduzione gli Inglesi erano parecchio avanti con le ricerche in campo radar fino ad arrivare al periodo della Phoney War e della caduta della Francia dopo la quale venne pianificata l’operazione Leone di Mare: l’invasione nazista dello UK il cui primo obiettivo strategico era conquistare la superiorità aerea sopra l’Inghilterra.

Henry Tizard era un ricercatore presso lo Aeronautical Reseach Committee parte dello sviluppo dei radar nel primo dopoguerra il quale tentò di imbastire una cooperazione scientifica con gli USA, questi però erano politicamente neutrali alla guerra con alcuni salienti isolazionisti però disponevano di grandi risorse industriali e tecnologiche che avrebbero potuto garantire una grande produzione in scala, particolare che richiamava l’appetito degli inglesi con tecnologia avanzata ma scarsa capacità produttiva.

Gli inglesi in cambio avrebbero fornito scoperte scientifiche come una versione migliorata del cavity magnetron, i progetti delle spolette di prossimità (VT fuse) e i dettagli del motore jet progettato da Frank Whittle e tra le altre cose il Fisch-Peirels memorandum (uno studio di fattibilità su nientepopodimeno che la bomba atomica), design missilistici, superchargers, le mire giroscopiche per aerei, sistemi di rilevamento sottomarino, i serbatoi autosigillanti ed espolsivi al platico… insomma, tutto il meglio della ricerca scientifica del tempo.

Siccome il congresso americano aveva ancora molti membri isolazionisti Tizard decise che la strategia migliore sarebbe stata semplicemente fornire agli americani le informazioni scientifiche ed usare la loro capacità produttiva in cambio. Il piano iniziale era così segreto che non vi comparivano ne Watt ne Churchill, tuttavia, Tizard prima di partire per l’America decise che inviare Archibal Hill, suo collaboratore, a Washington, per esplorare le possibilità di un accordo, il suo resoconto fu positivo quindi si decise di procedere informando Churchill.

Dopo l’approvazione il team di Tizard iniziò a raccattare tutte le scoperte scientifiche che avrebbero potuto essere utili in campo militare e ad inizio agosto 1940 Tizard si recò negli USA in aereo per i preliminari mentre il resto del team sarebbe arrivato via nave in un secondo momento.

Tra i membri vi erano: Il brigadier F.C. Wallace (Military cross), il capitano H.W. Faulkner della royal navy, il capitano di gruppo F.L. Pearce RAF, prof. John Cockcroft (army research, fisico nucleare e assistente del direttore della ricerca scientifica al ministero dei trasporti), Edward George Bowen (ricercatore radar), e il segretario del ministero dell’aeronautica Arthur Edgar Woddward-Nutt.

Tutti i documenti furono raccolti in un piccolo baule: una cassetta in metallo chiusa a chiave di solito utilizzata per custodire documenti di proprietà e altre scartoffie importanti, Bowen fu autorizzato a portare il magnetron n12, dopo aver passato una notte sotto il letto di Bowen questa valigia fu fissata sul tetto di un taxi diretto alla stazione mentre un facchino troppo affrettato lo portò via da Bowen alla Euston Station su un treno diretto a Liverpool dove per un soffio Bowen non lo perse di vista, arrivati a Liverpool gli fu assegnata una scorta militare.

Il team arrivò ad Halifax il 6 settembre a bordo del CPR Liner Duchess of Richmond dopodiché si diresse a Washington arrivando qualche giorno più tardi il 12 settembre 1940.

Il 31 agosto Tizard incontrò Vannevar Bush (direttore della OSRD durante la ww2), presidente del National Defense Research Committee concordando una serie di incontri con le varie branche del NDRC, all’inizio di questi incontri ci fu un clima di tensione siccome entrambe le parti temevano di offrire troppo ricevendo nulla in ritorno. In un incontro tenuto dal neonato NDRC Microwave Committee (era in servizio da soli due mesi) il presidente Alfred Loomis presso il Wardam Park Hotel il 19 settembre 1940 gli inglesi rivelarono i segreti alla base del Chain Home radar, gli inglesi credevano che gli statunitensi non disponessero di alcuna tecnologia simile, ma scoprirono amaramente che era analogo al radar ad onde lunghe della US Navy: il  CXAM.

Gli americani in cambio mostrarono le loro ricerche fatte da Loomis e Karl Compton nei primi mesi del 1940 sulle microonde mentre gli inglesi capirono che i laboratori telefonici della Bell e la General Eletric potevano essere molto utili nel campo delle antenne riceventi, gli americani a questo punto mostrarono il progetto di un radar a 0.1m di lunghezza d’onda che però non possedeva abbastanza potenza in trasmissione quindi si trovavano ad un punto morto a questo punto Bowen e Cockcroft rivelarono il cavity magnetron che emetteva una potenza di 10kW ad una lunghezza d’onda di 10cm.

Questo aiuto definì la fine delle titubanze di entrambe le parti siccome ognuno aveva fornito il suo contributo facendo così continuare gli incontri in un clima di calma. Il magnetron inglese infatti servirà poi a sviluppare radar di dimensioni contenute facilmente imbarcabili nei bombardieri notturni e consentendo all’aeronautica di scovare gli uBoot e fornire assistenza di navigazione ai bombardieri strategici, questo fu uno dei fattori importantissimi che contribuirono alla vittoria alleata nella ww2.

Gli inglesi però erano interessati al Norden bombsight utilizzato dalla USAAF però il presidente Roosevelt si rifiutò di condividere un segreto così importante a meno che non si potesse dimostrare che i tedeschi avessero già in dotazione qualcosa di simile, Tizard non fu molto contento di questa richiesta siccome era convinto che gli americani avessero altre tecnologie più utili di un mirino per bombe ma chiese però almeno le dimensioni del sistema in modo tale che i bombardieri inglesi potessero essere predisposti all’installazione in futuro.

Bowen rimase alcuni giorni ancora negli USA visitando i laboratori della General Eletric dimostrando che il magnetron effettivamente funzionava, fu poi affidato il compito della produzione in massa di questi sistemi alla Bell Telephone Company che produsse i primi 30 esemplari nell’ottobre 1940 e più di un milione in tutta la guerra.

La delegazione di Tizard fece anche visita ad Enrico Fermi alla Columbia University consegnandogli lo studio e il prototipo Frish-Peierls, Fermi risultò molto scettico siccome i suoi studi miravano a produrre vapore con l’energia atomica e non la bomba, però ad Ottawa la comitiva incontrò George Laurence che di nascosto concluse il suo esperimento sulla temperatura dei neutroni, anticipando il lavoro di Fermi di diversi mesi.

Quando la delegazione tornò nello UK riportò che gli esperimenti sui neutroni condotti a Cambridge da esiliati francesi, alla Columbia e in Canada erano irrilevanti per la guerra, ma dal momento che i reattori nucleari potrebbero avere un’utilità post bellica si accordarono per aiuti finanziari alla ricerca canadese. George Lawrence fu poi coinvolto in un nuovo scambio segreto, questa volta sul nucleare, tra inglesi e statunitensi. Gli inglesi capirono poi che la bomba atomica era realizzabile quando Franz Simon nel dicembre 1940 riportò al MAUD Committee che era possibile separare l’isotopo U-235, dopodiché gli inglesi prontamente crearono il loro programma nucleare chiamato Tube Alloys che poi subentrò nel Manhattan Project.

Per quanto riguarda il motore jet Tizard si incontrò con Vannevar Bush e George W. Lewis rivelando ben poco oltre lo sforzo britannico in questo settore, Bush nelle sue memorie infatti ricorda: “Le parti interessanti dell’argomento, vale a dire il modo esplicito in cui si stava svolgendo l’indagine, apparentemente non erano note a Tizard, e almeno non mi ha dato alcuna indicazione di conoscere tali dettagli”.

Dopo qualche tempo Bush si rese conto dell’errore quando scoprì che lo sviluppo del motore Whittle era notevolmente più avanti di quello americano NACA. Nel luglio 1941 scrisse al Generale Hap (Henry Harley Arnold) comandante dell’USAAF: “Diventa evidente che il motore Whittle è uno sviluppo soddisfacente e che si sta avvicinando alla produzione, anche se non sappiamo ancora quanto sia soddisfacente. Certamente, se ora è in uno stato tale che i piani britannici richiedono una grande produzione in cinque mesi, è straordinariamente avanzato e non si deve perdere tempo in proposito”; a questo punto Bush si raccombandò che venisse stabilito un accordo con gli inglesi per la costruzione del Whittle trovando anche un’azienda adatta che risultò poi essere la General Eletric che produrrà il General Eletric I-A che fu poi prodotto in serie come il General Eletric J31.

Considerazioni

La Missione Tizard fu accolta come un successo sopratutto per il suo impatto nello sviluppo dei radar ma soprattuto nella cooperazione angloamericana durante la guerra, sebbene la battaglia d’Inghilterra fosse finita da tempo quando i nuovi radar furono prodotti in scala queste nuove tecnologie risultarono essere di notevole aiuto durante la guerra come nei voli LORAN.

James Phinney Baxter III, lo storico ufficila della Office of Scientific Research and Development scrisse: “Quando i membri della missione Tizard portarono un magnetron a cavità in America nel 1940, trasportarono il carico più prezioso mai portato sulle nostre coste”.

La Missione Tizard portò alla fondazione del MIT Radiation Lab, che diventò uno dei due progetti scientifici più grandi e prestigiosi durante la seconda guerra mondiale col Manhattan Project, impiegando 4000 persone al suo apice, la missione contribuì allo sviluppo della bomba atomica, dei missili, dei motori a reazione.

Il suo 75° anniversario è stato celebrato nel 2015 dai più prestigiosi istituti di ricerca come il MIT, Imperial College London, British Embassy in Washington, Office of Naval Research, Canadian Embassy in Washington, National Air and Space Museum, Defense Visual Information Distribution Service.

Approfondimenti

Per approfondire tematiche legate al mondo del radar:

Riferimenti

Note di approfondimento

[1] Il coesore è un meccanismo che permette di rivelare il passaggio di una radiofrequenza, fu inventato dal fisico Temistocle Calzecchi Onesti. In parole semplici, senza scendere in dettagli troppo complessi si tratta di un tubo di vetro al cui interno è presente una limatura metallica molto fine (formata da nichel e ferro) interposta tra due elettrodi (i tappi metallici che chiudono il tubo alle estremità). La resistenza formata tra gli elettrodi, senza sollecitazioni esterne è parecchio elevata di conseguenza vi è una conducibilità elettrica quasi nulla ma questa resistenza diminuisce drasticamente quando il coesore è investito da un’onda elettromagnetica quindi nel circuito si ha un’elevata conducibilità elettrica che rivela il segnale. Questo dispositivo fu tra l’altro utilizzato da Marconi per far suonare il suo primo campanello radiocomandato nel 1894.

[2] Si tratta di un apparecchio generatore di onde elettromagnetiche a frequenza radio, fu la base della gran maggioranza dei sistemi telegrafici radio fino al 1916.

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