合作研发
1940年10月初,蒂泽德在启程回国前,专门嘱咐留在美国的博文,推动和帮助美国制造出谐振腔磁控管“是你最值得干的事业”。几天后,博文将谐振腔磁控管带到贝尔实验室,希望与实验室主任默文·凯利一起具体研究谐振腔磁控管的设计、制造细节及技术规范。不过,凯利则希望先组织一次通电测试,如果谐振腔磁控管的确能够达到所说的性能指标,贝尔实验室愿意马上组织量产。
1940年10月6日,博文和贝尔实验室的鲍恩等人,在实验室着手谐振腔磁控管在美国的首次通电测试。博文检查完磁场,把灯丝电压调整到所需的电位时,心里不由地感到一阵紧张。这支谐振腔磁控管经历了约4800千米的海上长途颠簸,迄今已有近两个月未经加电测试,会出现什么意外吗?“我小心翼翼地给阴极加上电压,在输出端立即出现约1英寸(约2.54厘米)长的辉光放电。”博文回忆,“我以前从未见过这种现象,大家都十分惊奇,觉得不可思议。”据现场估算,最大输出功率在10至15千瓦。贝尔实验室正在为美国海军研发40厘米波长的雷达,其电真空管的输出功率只有其七分之一。谐振腔磁控管的功率因数,比美国微波领域的任何一款电真空管都要大出许多,当时世界上还没有其他国家能够达到如此先进的水平。
转天,兴奋劲还没有完全过去的博文,突然接到凯利从贝尔实验室打来的电话,让他立即到实验室一趟,却没有说具体缘由。正在外地出差的博文有点丈二和尚摸不着头脑:“哦!上帝,不会把管子给弄炸了吧?”第二天一大早,博文搭乘最早一班航班飞回纽约。当他赶到贝尔实验室时,凯利和其他几名助手已在等候。会议桌上放着那只谐振腔磁控管,设计蓝图摊在一旁。贝尔实验室用X射线检查表明,该管子有8个谐振腔孔槽,而不是设计蓝图上所示的6个。这下把博文给弄懵了,他亲手挑选、带来的管子明明是6个谐振腔孔槽,怎么会变成了8个呢?他不得不与国内通用电气公司通话。刚开始,通用电气公司也被弄懵了,不过,很快查清了事情的原委。原来第一批试制的12只管子中,有10支是标称的6孔槽谐振腔,在试制其余两支管子时,通用电气公司别出心裁,一支被试制成7孔槽,另一支被试制成8孔槽。在为“蒂泽德使团”出访做准备时,匆忙中,通用电气公司实验室忘了这一细节,博文在无意中挑中的管子正好是8孔槽。真相终于大白,可是新的问题接踵而至,贝尔实验室是按照设计蓝图制造,还是按照眼前的样管复制呢?经反复商议,多数意见认为应该参照设计蓝图,按照样管复制。这就造成,英国早期生产的谐振腔磁控管是6孔槽结构,而美国生产的是8孔槽结构。
卢米斯得知谐振腔磁控管通电测试成功的消息后,激动地告诉其表兄,时任美国战争部长史汀生:“英国人的发明把美国微波雷达研发计划整整向前推进了两年。”从根本上解决了美国在雷达小型化、上飞机等科研项目上遭遇的瓶颈问题。美国国防研究会委员一致认为,除了在现有基础上加快各项工作的进展,还应在美国建立一个实验中心,专门从事与谐振腔磁控管相匹配的接收机、发射机和天线组件等的研究,为发展机载截击雷达、反潜搜索雷达、轰炸瞄准雷达和高炮瞄准雷达奠定理论和实践的基础。经综合权衡,这个实验中心建在了麻省理工学院,对外称辐射实验室,人员主要从各知名大学的科学家和教授中遴选,到1941年2月中旬,已经有30名科研精英加盟。实验室的主任是李·A.杜布里奇。辐射实验室的建立与运行,推动了美国在微波雷达领域实现了跨越式的发展。正如辐射实验室的物理学家,诺贝尔物理学奖获得者欧内斯· O.劳伦斯所言,他曾对英国的抵抗持悲观态度,可是雷达的出现“改变了胜算的概率,让我们尽快行动起来,竭尽我们所能去帮助英国人。”
在“蒂泽德使团”带来的冲击下,美国的科研部门开始紧锣密鼓地规划和推进雷达,尤其是微波雷达的研发工作。但毕竟刚刚起步,据估计即使在人力、财力和物力充分保障的情况下,也至少需要两年的时间才能生产出实用的雷达装备。这让博文和考克罗夫特有点坐不住了,战争形势逼人,英国随时有可能遭到德军的大规模入侵。在卢米斯组织的一次任务讨论会上,博文和考克罗夫特和盘托出了英国的军事急需,其中,放在首位的是机载截击雷达,它对于有效抗击德军的夜间轰炸至关重要;机载远程导航系统排在第二位,它有助于英国轰炸机准确飞临德国上空投弹;排在第三位的是高炮瞄准雷达,它能提升高炮的命中精度。俩人还提出了战术和技术要求清单,并提交了相应的研制技术规范。会后,路密斯召集美国研究团队,就加快机载雷达的研发工作进行协调,明确了抛物面天线、中频放大器和阴极射线管显示器等部件的研发单位;明确要求贝尔实验室在1个月内,交付5支谐振腔磁控管。不过,美国的机载雷达研发团队,除了能够从博文身上分享一些经验,在机载雷达研制方面没有任何实际经验,这注定了机载雷达的研发不会一帆风顺。
1942年春季,在波士顿港附近海域,辐射实验室的诺曼·拉姆齐研究团队组织了一次3厘米波长验证性雷达样机的飞行试验。他们在海面上设置锡罐和油桶来模拟潜艇的潜望镜,可是,当飞机做巡航飞行时,雷达平面位置显示器上没有出现目标回波。一位研究团队成员通过机内电话告诉飞行员:“带我们去找一艘小船试试。”飞行员回答:“好的。”并很快补充道,“发现一艘小船。”可是,雷达显示器上依然没有反应。拉姆齐接过话筒对飞行员说:“再找一艘更大点的船。”如此重复了数次,雷达显示器上依然没有任何反应。最终,飞行员不耐烦地回答:“我们正从‘玛丽皇后’号邮轮上空飞过。”