HF/DF przeciwko U-Bootom

W czasie drugiej wojny światowej radionamiernik krótkofalowy był podstawowym i jednym z najskuteczniejszych środków wykrywających U-Booty.

Idea wykrywania nieprzyjacielskich okrętów wojennych na podstawie namierzania ich sygnałów radiowych pojawiła się na początku ubiegłego wieku. Technikę ustalania kierunku na nadajnik radiowy przy użyciu anteny kierunkowej i odpowiedniego wskaźnika udoskonalono w czasie pierwszej wojny światowej. Spektakularny sukces w tej dziedzinie odnieśli Anglicy. W celu śledzenia ruchów jednostek niemieckiej floty wojennej wywiad Royal Navy zbudował na wschodnim wybrzeżu Anglii sieć stacji radionamiarowych.

Informacje pochodzące z tej sieci doprowadziły w maju 1916 roku do bitwy pod Jutlandią, która przeszła do historii jako największa bitwa morska I wojny światowej. W jej trakcie brytyjska Grand Fleet zmusiła do odwrotu niemiecką Hochseeflotte. Epizod ten raz na zawsze ugruntował znaczenie radionamierzania w prowadzeniu wojen morskich.
W okresie międzywojennym z radionamierzania stacji średnio- i długofalowych uczyniono powszechnie stosowaną metodę wyznaczania pozycji jednostek morskich. Widok obrotowej anteny ramowej lub krzyżowej anteny goniometrycznej Belliniego-Tosiego na pokładzie statku nie był wówczas czymś niezwykłym. Namierzaniem jednostek pozbawionych odpowiedniego zestawu urządzeń zajmowała się rozwinięta sieć brzegowych stacji radionamiarowych.
Jednym z najbardziej dramatycznych i znaczących rozdziałów II wojny światowej była bitwa o Atlantyk. Niemcy za wszelką cenę próbowali przeciąć szlaki wodne prowadzące do Anglii. Wszystkie podstawowe surowce oraz żywność docierały do tego wyspiarskiego kraju drogą morską. Przecięcie morskich linii zaopatrzeniowych skazywało praktycznie Wielką Brytanię na zagładę. Zadanie sparaliżowania żeglugi Niemcy powierzyli przede wszystkim okrętom podwodnym. Wykrycie na pełnym morzu, operującego z reguły samotnie, okrętu podwodnego było bowiem rzeczą prawie niemożliwą.
W początkowym okresie wojny działające przez zaskoczenie U-Booty dziesiątkowały bezbronną flotę handlową aliantów. Po pierwszych poniesionych stratach sprzymierzeni zaczęli formować liczące kilkadziesiąt statków konwoje i zapewniać im osłonę okrętów wojennych. W odpowiedzi Niemcy przyjęli system walki nazwany taktyką "wilczego stada" (Rudel-Taktik), polegający na atakowaniu konwoju przez współpracującą ze sobą grupę U-Bootów.
Taktyka "wilczego stada" zmuszała U-Booty do stałego utrzymywania dwustronnej łączności radiowej zarówno z dowództwem, jak i innymi okrętami podwodnymi. Początkowo próbowano koordynować ataki na konwoje poprzez jednego wyznaczonego U-Boota. Od lutego 1940 roku dowództwo sił podwodnych BdU (Befehlshaber der Unterseeboote) zaczęło kierować operacjami z baz lądowych.
Fale krótkie stanowiły podstawę łączności Kriegsmarine z jednostkami pływającymi niemal po wszystkich morzach i oceanach świata. W łączności radiowej stosowano głównie telegrafię Morse'a. Wszystkie komunikaty niemieckiej marynarki składały się z czteroliterowych grup. Każdy przekaz powtarzano w ustalonych odstępach czasowych, co miało zagwarantować niezniekształcony odbiór.
Specjalnie z myślą o łączności z U-Bootami niemiecka marynarka wojenna zbudowała w pobliżu Magdeburga potężny, pracujący na bardzo długich falach nadajnik o nazwie "Goliat". Była to stacja lampowa o mocy 1MW, która mogła emitować sygnały w zakresie od 15 do 60kHz. Zespół antenowy tworzyły trzy połączone ze sobą anteny o kształcie sześcioboków równobocznych. Podstawę konstrukcji stanowiły maszty o wysokości 200 metrów.
O wyborze bardzo długich fal zadecydowały wyjątkowo korzystne warunki łączności występujące w tym zakresie częstotliwości. Zasięg fal bardzo długich prawie wyłącznie zależy od mocy nadajnika. Dominująca w propagacji fala przyziemna zapewnia pewną i stałą łączność radiową na stosunkowo dużych obszarach. Ponadto bardzo długie fale mogą odbierać okręty podwodne przebywające na głębokości od kilku do kilkudziesięciu metrów.
Jako ciekawostkę można potraktować fakt, iż Niemcy do łączności z okrętami podwodnymi wykorzystywali polską długofalową stację nadawczą w Babicach. Przed wojną ta wyposażona w dwa alternatory systemu Alexandersona stacja służyła do łączności z Ameryką Północną. Emitowała ona sygnały z mocą 400kW na częstotliwości 16,42kHz.
U-Booty przekazywały do sztabu BdU meldunki informujące o aktualnej pozycji i przebiegu rejsu. Ciążył na nich także obowiązek codziennego nadawania komunikatów meteorologicznych, na podstawie których sporządzano prognozy dla marynarki i lotnictwa. Jeśli któryś z okrętów dostrzegł konwój, ruszał za nim i natychmiast nadawał do dowództwa meldunek kontaktowy: pozycję konwoju, kurs i prędkość. Z dowództwa przesyłano do znajdujących się w pobliżu U-Bootów rozkaz formowania "wilczego stada". Pozostająca w kontakcie z konwojem jednostka przejmowała rolę koordynatora ataku i w ściśle określonych odstępach czasowych nadawała komunikat pozycyjny, a po nim krótki przekaz na falach średnich służący pozostałym członkom "stada" do określenia namiarów.
Groźba wykrycia i namierzenia sygnałów radiowych nakazywała U-Bootom maksymalnie skracać czas transmisji. W tym celu stosowano kodowanie informacji polegające na zastępowaniu całych wyrażeń pojedyńczymi literami. Posługiwano się przy tym książkami kodowymi (Wetterkurzschlüssel, Kurzsignalheft). Tak więc stosunkowo obszerny raport meteorologiczny lub meldunek kontaktowy skracany był do zaledwie paru liter.
Dodatkowo całą korespondencję radiową utajniano przy pomocy maszyny szyfrującej Enigma. Od lutego 1942 roku jednostki Kriegsmarine używały najbardziej złożonych wersji tej maszyny. Przed złamaniem szyfrów zabezpieczała codzienna zmiana ustawienia wirników i wtyczek wewnętrznej łącznicy według ustalonego klucza. Okręty podwodne operujące na obszarze Atlantyku i Morza Śródziemnego od końca 1941 roku miały odrębny klucz opatrzony kryptonimem "Triton".
Brytyjskim kryptoanalitykom zgrupowanym w Bletchley Park udało się w sierpniu 1941 roku złamać szyfr niemieckich okrętów podwodnych i systematycznie, choć z kilkumiesięczną przerwą, odczytywać ich korespondencję radiową. Od września 1943 roku ustalenie klucza morskiej Enigmy zajmowało nie więcej niż 24 godziny. Znajomość pozycji U-Bootów pozwalała ostrzegać konwoje i zmieniać trasę ich przejścia.
Służba radionamiarowa Royal Navy od pierwszych dni wojny tropiła U-Booty. Do istniejącej pierwotnie sieci brzegowych stacji radionamiarowych w Wielkiej Brytanii dołączyły wkrótce posterunki w Gibraltarze, Islandii, Grenlandii, Afryce, Ameryce Północnej i na Bermudach. Zadanie Anglikom ułatwiała swoboda Niemców w posługiwaniu się radiem oraz fakt niezmieniania, zwłaszcza w pierwszym okresie wojny, częstotliwości roboczych. W czasie, kiedy niemieckie szyfrowane przekazy były dla Bletchley Park nieczytelne, radionamierzanie stanowiło jedyne i wiarygodne źródło informacji o rozlokowaniu niemieckich jednostek.
Należy podkreślić, że namierzanie krótkich, trwających kilka sekund sygnałów radiowych sprawiało wówczas dużą trudność. Royal Navy jako pierwsza marynarka na świecie do namierzania sygnałów krótkofalowych zastosowała radionamiernik automatyczny z lampą oscyloskopową. Tuż przed wybuchem wojny urządzenie to opracował zespół angielskich uczonych pod kierunkiem Roberta Watsona-Watta. Radionamiernik Watsona-Watta oficjalnie nazywano HF/DF (skrót od High Frequency Direction Finder), zaś mniej oficjalnie - "Huff Duff".
W tradycyjnych radionamiernikach namiar ustalano na minimum siły sygnału poprzez ręczne obracanie anteny ramowej lub obracanie cewki szukającej w układzie goniometru. Cała operacja zajmowała więc sporo czasu i absorbowała uwagę obsługi. W radionamierniku systemu Watsona-Watta namiar realizowany był w sposób automatyczny, z chwilą dostrojenia odbiornika do częstotliwości namierzanej stacji, co pozwalało namierzać bardzo krótkie sygnały radiowe. Lampa oscyloskopowa umożliwiała natomiast precyzyjne zobrazowanie namiaru. Operator mógł teraz całkowicie skupić się na odbiorze korespondencji.
Uproszczony schemat działania radionamiernika Watsona-Watta zaprezentowano na rysunku 3. Układ współpracuje z dwiema nieruchomymi antenami Adcocka połączonymi tak, aby tworzyły dwie prostopadłe płaszczyzny. Wyjścia anten są dołączone do dwóch identycznych kanałów odbiornika, którego sygnał wyjściowy jest z kolei doprowadzony do poziomych i pionowych płytek odchylających lampy oscyloskopowej.
Antenę Adcocka wybrano nieprzypadkowo. Tego typu antena reaguje jedynie na fale radiowe o polaryzacji pionowej, co pozwala wyeliminować występujące podczas namierzania fal jonosferycznych poważne błędy związane ze zmianą polaryzacji fal. Antena Adcocka posiada charakterystykę promieniowania w kształcie ósemki z wyraźnie zaznaczonym minimum. Dołączając do anteny mającej takie własności antenę dookólną można uzyskać charakterystykę jednokierunkową, czyli tak zwaną kardioidę.
Przechwytywane przez brzegowe stacje namiarowe komunikaty U-Bootów przesyłano wraz z datą, godziną, częstotliwością i namiarem do sztabu Admiralicji. Tam na podstawie nadchodzących danych wyznaczano pozycję stacji nadawczej. Dla określenia pozycji konieczna była oczywiście znajomość minimum dwóch namiarów. Raport z pozycjami U-Bootów przekazywano drogą radiową do osłony konwoju.
Funkcjonujący w oparciu o stacje brzegowe system radionamierzania wyznaczał w praktyce pozycję z błędem dochodzącym do 100 mil morskich. Tak mała dokładność wynikała przede wszystkim z dużych odległości od namierzanych stacji oraz błędów występujących podczas namierzania fal odbitych od jonosfery. Zdecydowanie większą dokładność mogły zapewnić jedynie urządzenia umieszczone na pokładach jednostek, które znajdowały się w bezpośrednim sąsiedztwie nadających okrętów podwodnych.
Projektowanie i budowa okrętowych radionamierników krótkofalowych oraz opracowywanie właściwych procedur operacyjnych przebiegało stosunkowo wolno. Dopiero pod koniec 1942 roku HF/DF znalazł się na liście obowiązkowego wyposażenia jednostek Royal Navy. Warto dodać, że "Huff Duff" stanowił wyposażenie również polskich okrętów uczestniczących w bitwie o Atlantyk, w tym między innymi niszczycieli "Piorun", "Burza" i "Garland".
W pierwszej fazie wojny na jednostkach sprzymierzonych instalowano prosty radionamiernik krótkofalowy typu FH3. Ponieważ operator wszystkie czynności wykonywał ręcznie, procedura ustalania namiaru zajmowała zbyt dużo cennego czasu.
Prawdziwym przełomem było opracowanie i wprowadzenie na wyposażenie okrętów wojennych w 1942 roku radionamiernika firmy Marconi typu FH4 (rysunek 6). Po raz pierwszy bowiem w tego typu urządzeniu zastosowano system Watsona-Watta. Radionamiernik FH4 pokrywał zakres częstotliwości od 1 do 24MHz i pozwalał ustalać namiary z dokładnością 2-10 stopni. Co ciekawe, pierwsze urządzenia tego typu pozbawione były przełącznika zakresów fal. Zmiany zakresów dokonywano poprzez wymianę cewek. Każda zaś zmiana cewek zmuszała do kalibrowania całego urządzenia, co poważnie utrudniało namierzanie kilkusekundowych komunikatów U-Bootów.
Ograniczona przestrzeń okrętu uniemożliwiała zainstalowanie wyróżniającej się dużymi gabarytami anteny Adcocka. Z tego też względu radionamierniki okrętowe współpracowały z anteną Belliniego-Tosiego. Antena ta wraz z towarzyszącą jej anteną dookólną tworzyła bardzo charakterystyczną konstrukcję, przedstawioną na rysunku 7.
W połowie 1942 roku Anglicy tajemnicę budowy "Huff Duff" przekazali Amerykanom. Jeszcze w tym samym roku ruszyła w Stanach Zjednoczonych produkcja modelu DAQ, udoskonalonej wersji FH4. Pod koniec wojny Amerykanie skonstruowali model DAU, który zastąpił radionamiernik FH4. DAU pokrywał zakres częstotliwości od 1,5 do 30MHz w czterech podzakresach. Namiary odczytywano na 5 calowej lampie oscyloskopowej.
Sam fakt istnienia HF/DF alianci utrzymywali w ścisłej tajemnicy. Ze zdjęć okrętów wojennych dopuszczonych do publikacji cenzorzy skrupulatnie wymazywali przypominające klatkę na ptaki anteny radionamierników krótkofalowych.
Również niemiecka służba nasłuchowa B-Dienst (Beobachtung-Dienst) śledziła i namierzała radiostacje sprzymierzonych. Wiedziano o tym i w miarę możliwości utrzymywano całkowitą ciszę radiową tak w czasie przejścia konwoju, jak i na 48 godzin przed jego wyjściem w morze. Ponieważ w owym czasie wiele statków handlowych miało na swoim wyposażeniu odbiorniki reakcyjne, które z natury są źródłem promieniowania radiowego, zabraniano załączania ich na równi z nadajnikami. W tej sytuacji łączność pomiędzy statkami konwoju opierała się na sygnalizacji wizualnej z wykorzystaniem flag i lampy sygnałowej. Jedynie zaatakowanie przez wroga upoważniało statek do naruszenia ciszy radiowej, gdyż nieprzyjaciel znał już jego pozycję.
Royal Navy utrzymywała w zasadzie jednostronną łączność radiową. Sztab Admiralicji słał do floty nieustanny potok radiotelegramów, natomiast okręty nadawały meldunki do sztabu tylko w przypadku wykrycia obecności nieprzyjaciela.
Na jednostkach pływających w skład obsługi "Huff Duff" wchodziło co najmniej trzech radiotelegrafistów. Każdy z nich musiał przejść specjalistyczny kurs, zapoznający z niemieckim systemem łączności, procedurami radiowymi i obsługą HF/DF. Operatorzy obsługujący radionamiernik krótkofalowy z łatwością rozpoznawali komunikaty U-Bootów. Meldunki szyfrowane za pomocą Enigmy zdradzał standardowy format, na przykład 2110/10 40 MEKM SCMA APTC... Z kolei komunikaty kontaktowe zawsze poprzedzały dwie litery B, np. BB CLC WOND ETHG ISYO... Ponadto obsługa szybko dochodziła do wprawy w odróżnianiu fali powierzchniowej od fali jonosferycznej, co dawało pojęcie o bliskości zagrożenia.
Okręty eskorty z HF/DF na pokładzie utrzymywały łączność między sobą za pomocą radiotelefonu pośredniofalowego (pod koniec wojny UKF) lub w bardziej tradycyjny sposób - przy użyciu flag i aldisa. Informacje o namiarach nadawano na częstotliwości 2410kHz. Radiotelegrafista słysząc sygnały U-Boota odczytywał namiar i jednocześnie przekazywał pozostałym jednostkom zakodowane ostrzeżenie. Namiary z poszczególnych jednostek trafiały na okręt Senior Officera, gdzie wykreślano pozycję U-Boota. Jeżeli okręt podwodny znajdował się dostatecznie blisko, natychmiast wysyłano w jego stronę okręty eskorty lub morski samolot patrolowy.
Kapitanowie U-Bootów wysyłając meldunek radiowy doskonale zdawali sobie sprawę, jak wielkie niesie to za sobą zagrożenie. Widniejące na urządzeniach ostrzeżenie przed podsłuchującym wrogiem - "Feind hört mit!" - traktowali jak najbardziej dosłownie. Jedna z metod uniknięcia zlokalizowania polegała na zmianie obranego kursu przed nadaniem meldunku, a następnie szybkim oddaleniu się z miejsca, skąd emitowano sygnały. Stanowiło to okazję dla konwoju, aby zgubić swego prześladowcę.
Z myślą o bezpieczeństwie okrętów podwodnych niemieccy naukowcy opracowali około 1944 roku system łączności radiowej o kodowej nazwie "Kurier". W systemie tym informacje przesyłano za pomocą układających się w znaki alfabetu Morse'a impulsów jednomilisekundowych. Łączny czas trwania transmisji standardowego meldunku nie przekraczał 454ms. Przed nadaniem radiotelegram zapisywano przy użyciu specjalnego urządzenia na stalowym pasku. Na stacji brzegowej sygnały rejestrowano na taśmie filmowej. Mimo oczywistych zalet system "Kurier" nie upowszechnił się.
W walce z niemieckimi okrętami podwodnymi sprzymierzeni stosowali różne, wciąż unowocześniane rodzaje broni i metody walki. Jednakże w walce tej radionamiernik krótkofalowy odegrał rolę szczególną. Tylko "Huff Duff" potrafił zlokalizować okręt podwodny z odległości paru tysięcy kilometrów. Uprzedzony o obecności U-Boota konwój mógł zmienić swój kurs, a osłona przygotować się do obrony. HF/DF w doskonały sposób uzupełniał ASDIC i radar - systemy lokalizacji o większej precyzji, lecz mniejszym zasięgu. Wreszcie HF/DF zmusił U-Booty do utrzymywania ciszy radiowej i w konsekwencji położył kres taktyce "wilczego stada". Pomimo powiększającej się stopniowo od maja 1943 roku przewagi aliantów zmagania z U-Bootami trwały do czasu kapitulacji Niemiec.

Roman Buja    

Pełny tekst artykułu na stronach magazynu