39° 11′ 44.01″ N, 76° 41′ 4.69″ W
Der Fokus des National Electronics Museum liegt auf der Anwendung von Elektronik im Bereich der Verteidigung. Es besitzt die bedeutendste Sammlung von Radargeräten weltweit.
Sie erhalten hier zunächst eine für Anfänger gedachte Einführung in die Elektronik und den Magnetismus. In der Fundamentals Gallery wird die Beziehung zwischen Elektrizität, Magnetismus und Radiowellen mit Hilfe von interaktiven Ausstellungsstücken erläutert. Die Communications Gallery bietet eine Einführung in die Radiokommunikation, einschließlich der Experimente Marconis (mehr zu Marconi in Kapitel 62), sowie einen Überblick zum Morsecode und zur Entwicklung des Telefons (mehr hierzu finden sie in Kapitel 4, das sich mit Alexander Graham Bell befasst).
Drei Ausstellungen sind der Geschichte des Radars gewidmet, ausgehend von den britischen Arbeiten in den 1930ern, über den Angriff auf Pearl Harbor bis hin zum Zweiten Weltkrieg. In der zweiten Ausstellung werden die Fortschritte in der Radartechnick während des Kalten Krieges dokumentiert. In dieser Zeit wurde das Doppler-Radar entwickelt, das eigentlich dem Abschuss von Boden-Luft-Raketen auf Atom-Bomber dienen sollte. Die betreffende Technik wurde dann aber letztendlich zur Überführung von Geschwindigkeits-Sündern verwendet, wo Sie auch heute noch ihren Einsatz findet. Die letzte Radar-Ausstellung umfasst moderne Radarsysteme wie die rotierende Kuppel des AWACS und Flughafen-Radare. Hier wird auch ein phasengesteuerter Radar vorgeführt. Das Museum zeigt außerdem Maßnahmen gegen eine Radarerfassung, wie etwa Störsender, Köder und Häcksel.
Dopplerradar
Gängige Radarsysteme arbeiten im Pulsbetrieb: Radiowellen werden ausgesandt, das System stoppt die Übertragung für eine gewisse Zeit und lauscht auf reflektierte Radiowellen, dann wird der nächste Radioimpuls gesendet (siehe Abbildung 100.1). Die Charakteristika eines solches Radars werden durch die Impulsfrequenz, die Impulsbreite (die zeitliche Dauer eines Impulses) und die Impulswiederholungsrate (die Zeit vom Anfang eines Impulses bis zum Anfang des nächsten) bestimmt.
Mit der Impulsbreite wird der Mindestabstand festgelegt, ab dem ein Objekt erkannt werden kann – während der Impuls gesendet wird, kann kein Echo empfangen werden. Die Impulswiederholungsrate bestimmt, wie lang das Radar auf Echos lauschen kann. Wird eine Radiowelle beispielsweise zu einem ein Kilometer weit entfernten Objekt geschickt, dauert es 6,7 Mikrosekunden, bis das Echo eintrifft. Bei einer Impulsbreite von einer Mikrosekunde muss die Impulswiederholungsrate bei über 7,7 Mikrosekunden liegen, damit das Echo erkannt werden kann.
Bei realen Radaren ist die Impulswiederholrate wesentlich länger. Das im Museum ausgestellte TPS-43-Radar hat eine Impulsbreite von 6,5 Mikrosekunden, aber eine Impulswiederholungsrate von 4 Millisekunden. Dadurch hat es eine Reichweite von fast 450 Kilometern.
Pulsbetriebene Radare können die Entfernung eines Objekts, und wenn sie entsprechend bewegt werden, auch dessen Richtung und Höhe bestimmen. Dopplerradare können zusätzlich noch die Geschwindigkeit feststellen, mit der sich ein Objekt bewegt.
Ein Dopplerradar nutzt die gleiche Technik mit kurzen Impulsen und langen Ruheperioden wie normale Radare, misst aber auch die Frequenzänderungen empfangener Echos. Trifft der Radarimpuls auf ein bewegliches Objekt (wie etwa ein Flugzeug), dann ändert sich die Frequenz der reflektierten Welle, weil sich das Objekt bewegt. Wenn sich das Objekt dem Radar nähert, ist eine leichte Erhöhung der Frequenz zu verzeichnen, entfernt es sich hingegen, so nimmt die Frequenz ein wenig ab.
Diesen Effekt kann man hören, wenn sich beispielsweise eine Polizeisirene schnell nähert und ihre Töne sich verändern. Abbildung 100.2 zeigt ein Objekt, das eine kontinuierliche Welle in einer bestimmten Frequenz in alle Richtungen aussendet, während es sich nach links bewegt. Auf der linken Seite hat sich die Frequenz erhöht und die Wellenlänge verringert, auf der rechten Seite ist es genau umgekehrt.
Durch die Messung der Frequenzänderung kann das Radarsystem die Geschwindigkeit berechnen, mit der sich ein Objekt nähert oder entfernt. Dabei wird jedoch nur eine Komponente der Geschwindigkeit abgedeckt, da es sehr unwahrscheinlich ist, dass ein Objekt direkt auf das Radar zukommt. Wenn nun aber andere Radarstationen die Geschwindigkeit des Objekts von anderen Stellen aus messen, kann die tatsächliche Geschwindigkeit des Objekts durch die Kombination der verschiedenen Radarwerte bestimmt werden.
Das Dopplerradar verfügt nicht nur über die Fähigkeit, die Geschwindigkeit von Objekten bestimmen zu können, sondern er kann ebenso unbewegliche Objekte ignorieren. Dies ermöglicht das effektive Erfassen von Bewegung und die Eliminierung von Rauschen, das durch Radiowellen erzeugt wird, die von festen Objekten zurückgeworfen werden. So kann ein Dopplerradar beispielsweise genutzt werden, um ein sich bewegendes Fahrzeug auf einer (sich nicht bewegenden) Straße aufzuspüren.
Der Doppler-Effekt wird auch bei den Radarpistolen der Polizei genutzt, um die Geschwindigkeit sich nähernder oder sich entfernender Fahrzeuge zu berechnen.
Die Untersee-Ausstellung zeigt, wie SONAR funktioniert und demonstriert die passive und aktive Verfolgung von Unterwasserschallwellen (ein Muss für Fans von Jagd auf Roter Oktober).
Außerhalb des Museums befindet sich eine Reihe großer Ausstellungsstücke. Dazu zählen ein mobiles amerikanisches TPS-43-Radar, das zur bodengestützten Erfassung von Flugzeugen verwendet wurde, ein TPS-70 als Nachfolger des TPS-43 und ein Nike AJAX Anti-Flugzeug-Radar, das die Nike AJAX-Rakete ins Ziel führte. Auch ein SCR-270, der Radartyp, der die japanischen Flugzeuge aufspürte, die Perl Harbor angegriffen hatten, ist hier vertreten.
Das National Electronics Museum ist etwa 30 Autominuten vom National Cryptologic Museum (siehe Kapitel 101) entfernt. Beide können bequem an einem Tag besichtigt werden. Der Eintritt ist frei und geführte Rundgänge sind ebenfalls möglich. Die Führungen dauern etwa 90 Minuten und müssen auf der Museums-Website im Voraus gebucht werden.
Das Museum verfügt auch über eine Amateurfunkstation – wenn Sie Ihre Lizenz vorweisen können, dürfen Sie die Ausrüstung benutzen. Auch dies sollten Sie im Voraus buchen, damit Sie auch sicher einen entsprechenden Platz erhalten.
Informationen zum National Electronics Museum finden Sie unter http://www.nationalelectronicsmuseum.org/.