Bawdsey Manor, Orfordness
Nach der Machtergreifung der Nationalsozialisten im Deutschen Reich 1933 beginnt man in Großbritannien, sich - angesichts der sich abzeichnenden deutschen Wiederaufrüstung - Gedanken über die Landesverteidigung, insbesondere gegen Luftangriffe, zu machen. Eine damals verbreitete Meinung bestand darin, dass ein eventuell kommender militärischer Konflikt von beiden Seiten mit massiven Bombardements ausgetragen werden würde, gegen die die einzige Verteidigung mangels technischer Abfangmöglichkeiten darin bestand, ebenso hart zurückzuschlagen. Diese Doktrin, die sogenannte Trenchard-Doktrin ist nach Lord Trenchard, Marschall der Royal Air Force, benannt. Die Quintessenz formulliert der damalige britische Premierminister Stanley Baldwin am 11.11.1932 so: "The bomber will always get through".
Es bildet sich 1934 das Committee for the Scientific Survey of Air Defence unter dem Vorsitz von Henry Tizard. Es werden in diesem Rahmen diverse, teils absurde Methoden der Luftabwehr diskutiert. Der britische Physiker Robert Watson-Watt, Superintendent des National Physical Laboratory, wird unter anderem nach seiner Meinung gefragt, ob er einen "death ray" für realisierbar halte, eine Radio-Strahlenwaffe, die Flugzeuge in der Luft ausschalten könne. Watson-Watt lehnt das ab, schlägt aber stattdessen am 12. Februar 1935 ein Warnsystem vor, das anfliegende feindliche Flugzeuge anhand eines von ihnen zurückgeworfenen Radiosignals erkennt. Zusammen mit seinen Mitarbeitern verfasst er das Memorandum "The Detection of Aircraft by Radio Methods".
Das Radar muss sich gegen diverse andere Vorschläge durchsetzen, die Kritiker des Radars verweisen dabei auf die extrem geringe Intensität des reflektierten Radiosignals, die um Größenordnungen kleiner ist als die des emittierten Signals. Vor allem Tizard besteht jedoch auf einem Test, der erfolgreich am 26. Februar 1935 bei Daventry mit einem Kurzwellensender der BBC und einem britischen Bomber durchgeführt wird. Die Weiterentwicklung dieser Technik wird beschlossen.
Bawdsey Manor, Orfordness
Am 13. Mai 1935 beginnt in der abgelegenen Ortschaft Orfordness, rund 140km nordöstlich von London entfernt an der Nordseeküste liegend, eine Radar-Forschungsgruppe mit der Arbeit. Das Team besteht zunächst nur aus 4 Wissenschaftlern, Watson-Watt gewinnt dafür den jungen Wissenschafter Edward Bowen als Mitarbeiter. Im März 1936 zieht die Forschungsgruppe in ein eigenes Landhaus namens Bawdsey Manor ein.
Die Ziele sind klar definiert: Die Entwicklung eines Radar-Frühwarnsystems, das später als Chain Home System bekannt wird, und als Fernziel, Radar-Geräte in Flugzeuge einzubauen, das Airborne Radar.
Die ersten Transmitter haben, nach dem damaligen Stand der Technik, bei einer Wellenlänge von 50m eine Leistung von rund 20kW, die Entwicklung konzentriert sich danach auf Verbesserungen wie kürzere Wellenlängen, größere Antennen, größere Senderleistung und die Messung von Höhe und Richtung des Ziels. Am 17. Juni 1935 gelingt es, wie Bowen als derjenige, der an der technischen Umsetzung und den meisten Testflügen beteiligt ist, später berichtet, zum ersten Mal, ein klares Radarecho von einem 27km entfernten Flugboot aufzufangen. Anfang 1936 beträgt die maximale Reichweite schon bis zu 160km.
Chain Home Sendemast
Die Radar-Entwicklung konzentriert sich nach diesen Erfolgen auf die Einführung einer Kette von Radar-Stationen an der englischen Süd-Ost-Küste. Im Dezember 1935 wird die Planung von 5 Stationen begonnen. Am 24. September 1937 beginnt das Chain Home (CH) Radarsystem, das zunächst aus 5 Stationen besteht, seinen Dienst.
Chain Home Ausbau bis 1940
Während des 2. Weltkrieges leistet es einen entscheidenden Beitrag während des Battle of Britain im Sommer 1940, wo es der britischen Royal Air Force trotz technischer und vor allem personeller Unterlegenheit gelingt, die angreifende deutsche Luftwaffe zurückzuschlagen. Die verwendete Technik verwendet Wellenlängen von 10-15m, die Reichweite beträgt bis zu 200km.
Das Projekt, ein komplettes Radargerät in ein Flugzeug einzubauen, ist, als Bowen damit beginnt, absolutes Neuland. Die Hauptprobleme sind dabei die physikalischen Grenzen der damaligen Technik hinsichtlich Platzbedarf, Gewicht, Leitung und Störsicherheit. Bowen setzt als Maßgabe ein maximales Gewicht von rund 90kg (200 lbs) und einen maximalen Platzverbrauch von rund 1/4 Kubikmeter (8 cubic feet) fest, und das bei mindestens 500W Leistung. Die Wellenlänge sollte um einen Meter betragen, alles in allem unrealistisch beim damaligen Stand der Technik, z.B. hatten die verfügbaren Flugzeuge nur unbrauchbare Gleichstromquellen, erst 1938 später wurden leistungsfähige Wechselstromgeneratoren verfügbar.
Die britischen Forscher verfolgen unter Bowens Leitung zwei Hauptprojekte: ASV (Air to Surface Vessel) mit dem Ziel der Fernaufklärung von Schiffen und AI (Air Interception) mit dem Ziel, ein lokal arbeitendes Radargerät in Abfangjägern als Ergänzung zum bestehenden
Das erwähnte Platzproblem des Airborne Radar löst Bowen zunächst dadurch, den Sender auf dem Boden zu lassen und nur Empfänger und Messgeräte im Flugzeug zu benutzen. Der Vorteil war, dass der Sender sehr leistungsfähig ist, jedoch die Positionsgenauigkeit vom Winkel zwischen Sender, Flugzeug und Ziel abhängt. Watson-Watt besteht jedoch darauf, ein komplettes Radargerät in einem Flugzeug unterzubringen.
1937 bekommt Bowen endlich ein leistungsfähige Röhre, mit einer Leistung von ein paar hundert Watt und einer Wellenlänge von 1,25m. Nach einem Testflug am 17. August 1937, bei dem zwar keine Echos von Flugzeugen, aber von Schiffen erhalten werden, wird die Wellenlänge auf 1,5 Meter korrigiert, was für diese Technik, das metre-wave Radar, der Standard bleibt.
Das im Dezember 1939 eingeführte komplette Radargerät ASV Mark I hat eine Reichweite von rund 30km (20 Meilen), 300 Geräte werden in Flugzeuge des Coastal Command der Royal Air Force eingebaut. Zunächst dient es primär zu Navigationszwecken, da Küstenlinien mit der verwendeten Technik zuverlässig erkannt werden konnten. Ebenfalls ausreichend war die Erkennung von großen Kriegsschiffen, erst später im Kriegsverlauf 1940 werden Flugzeuge mit einem Langstrecken-Radar auch zur Jagd auf U-Boote eingesetzt, dies mit zunächst mäßigem Erfolg. Das erfolgreichste britische ASV-Gerät, das ASV Mark III, wird in mehrere Tausend Flugzeuge aller Art eingebaut.
Die ab 1941 ausgerüsteten 110 ASV-Flugzeuge des Coastal Command spielen eine wichtige Rolle beim U-Boot-Krieg im Atlantik, da durch den Radar-Einsatz U-Boot-Sichtungen viel häufiger wurden. Außerdem konnten mit den Mitte 1942 eigeführten Leigh Light Suchscheinwerfern U-Boote effektiv bei Nacht angegriffen werden. Das ändert sich, als die deutsche Marine den Metox- Radio-Detektor einführten, der vor mit metre-wave Radar ausgestatteten, anfliegenden Flugzeugen früh genug warnen konnten.
Es stellt sich heraus, dass das Projekt Air Interception viel schwieriger zu realisieren ist als das ASV. Die zwei zusätzlichen Probleme sind die dreidimensionale Orientierung und die Anforderung, den Abfangjäger bis in Sichtweite zu bringen, bevor er das Feuer eröffnet. Anfang 1939 entschließt sich Bowen zu einer Lösung aus je zwei "Azimuth" und "Elevation" Antennen. Für beide musste je eine Kathodenstrahlröhre als Anzeige eingebaut werden, sodass zusätzlich zum Piloten ein zusätzlicher Radar Operator gebraucht wurde.
Der erste Testflug mit einem vollständigen Gerät findet am 9. Juni 1939 statt, sofort wird es in Nachtjäger der RAF eingebaut. Es stellt sich heraus, dass das System allein einen Abfangjäger nicht nah genug an ein Ziel bringen kann, sodass schließlich 1940 das Ground Controlled Intercept (GCI) als enge Verbindung mit dem Chain Home System eingeführt wird.
Ab 1940 wird das AI Mark I in Nachtjägern der Royal Air Force eingesetzt. Die neuartige Technik erweist sich zunächst als bedingt erfolgreich, es kommt nur vereinzelt zu Abschüssen als direkte Folge des Radar-Einsatzes. Zum einen ist die Ausbildung der Piloten in der Handhabung der neuen Radargeräte Neuland, zum anderen ist die anfängliche Performance noch zu ungenau.
Die militärische Situation stellt sich 1940 für Großbritannien sehr kritisch dar. Großbritannien ist in Europa isoliert, vor allem da die deutsche Wehrmacht Frankreich und die Beneluxländer besetzt hält. Eine Invasion der britischen Inseln ist nach dem gewonnenen Battle Of Britain zwar nicht zu befürchten, aber der wichtige Nachschub aus den USA, die zudem noch gar nicht in den Krieg eingetreten sind, ist durch deutsche U-Boote bedroht, gegen die das britische metre-wave ASV-Radar zu ineffektiv ist. Dazu nehmen die deutschen Nachrbombardements gegen britische Großstädte deutlich an Intensität zu, wogegen das gerade eingeführte AI-Radar wenig Schutz bietet.
Das Hohlraummagnetron
In dieser Situation erfinden John Randall und Harry Boot, zwei Physiker der Universität Birmingham das Cavity Magnetron, das Hohlraummagnetron, ein vielversprechender Hochenergieoszillator, dessen Potential die Briten allein nicht ausschöpfen können.