La bataille des faisceaux (en anglais, Battle of the Beams) est un épisode du début de la Seconde Guerre mondiale où les bombardiers de la Luftwaffe commencèrent à utiliser la radionavigation pour leurs bombardements de nuit. Les Britanniques répliquèrent par des contre-mesures de plus en plus efficaces, si bien que les Allemands finirent par abandonner le système.
Contexte
À la fois les Britanniques et les Allemands bâtissent leur tactique de bombardement sur des opérations nocturnes, ce qui permet de réduire considérablement les risques d'interception par des chasseurs ou d'accrochage par des batteries de défense anti-aériennes. En contrepartie, il est très difficile de localiser la cible de nuit, surtout avec les techniques de camouflage utilisées en temps de guerre.
Britanniques
Dans ces conditions, la Royal Air Force (RAF) investit énormément dans l'entraînement de ses pilotes à la navigation, ajoute de nombreux équipements aux avions, en particulier un astrodôme pour permettre de faire le point astronomique et d'un espace éclairé pour que le navigateur puisse faire ses calculs. Ces équipements sont mis en service sitôt le début de la guerre et semblent donner a priori de bons résultats. Cependant, les bombardements nocturnes se révèlent à la longue être un échec en raison du nombre important de bombes qui tombent loin de leur objectif.
Allemands
La Luftwaffe travaille sur des systèmes de radionavigation pour résoudre le même problème, se souciant peu d'astronavigation. Les Allemands ont déjà une certaine expérience de ces systèmes radio en raison de l'utilisation du système Lorenz d'aide à l'atterrissage sans visibilité sur plusieurs de leurs terrains d'aviation. Celui-ci équipe la plupart de leur bombardiers pour leur permettre d'atterrir de nuit ou dans de mauvaises conditions météorologiques.
Il fonctionne en alimentant au sol un ensemble de trois antennes spéciales avec un signal modulé. Le signal est envoyé sur le dipôle du centre qui a un réflecteur légèrement plus long de chaque côté et positionné légèrement en retrait. On commute rapidement chaque réflecteur alternativement, l'un avec une durée plus longue que l'autre. De cette manière on émet une série de points (modulation de courte durée) sur la gauche de l'axe central, et une série de traits (modulation de durée plus longue) sur la partie droite. Le dipôle central est alimenté en continu. En raison des caractéristiques directionnelles de cette disposition, un avion qui se trouverait à droite de l'axe recevrait des traits, et à gauche des points. Les deux lobes se superposent faiblement selon l'axe central de la piste si bien qu'un avion se présentant exactement dans l'axe entendrait un signal continu (équisignal), les points et les traits étant émis alternativement. Le système Lorenz est suffisamment précis pour amener un avion dans l'axe de la piste dans de très mauvaises conditions de visibilité.
Au cours des années 1930, la Luftwaffe concentre donc ses recherches sur un système fondé sur le concept Lorenz pour le guidage de ses bombardiers. La navigation serait simple, il suffirait d'écouter le signal sur un récepteur de radio, et les récepteurs sont déjà installés à bord de beaucoup d'avions pour l'atterrissage sans visibilité. Un tel système dirigerait l'avion selon une droite, si bien qu'en dirigeant un second Lorenz vers le premier avec le point d'interception juste au-dessus de la cible, l'équipage de l'avion sait quand larguer les bombes. Le seul équipement supplémentaire nécessaire à embarquer serait un deuxième récepteur radio.
Le Lorenz a une portée de l'ordre de (), ce qui est suffisant pour un atterrissage sans visibilité, mais pas assez lorsqu'il s'agit de guider un bombardier au-dessus de l'Angleterre. Il fallut donc envisager des émetteurs plus puissants et des récepteurs plus sensibles. De plus, les faisceaux Lorenz sont prévus pour être très larges pour que les avions en approche les entendent en étant assez loin de l'axe de la piste, mais cette largeur dégrade notablement leur précision à longue distance. Dans le cas de l'atterrissage sans visibilité, ceci n'est pas un problème car l'avion s'approche de l'émetteur si bien que la largeur du faisceau diminue au fur et à mesure, augmentant ainsi la précision quand l'avion approche de la piste. Pour ce qui est du guidage des bombardiers, le phénomène s'inverse, l'avion s'éloigne de l'émetteur et la précision est de plus en plus mauvaise pour devenir minimale quand l'avion approche de l'objectif. La seule façon de limiter cet effet est d'augmenter la dimension des réseaux d'antennes.
Systèmes allemands et réponses britanniques (dans l'ordre chronologique)
Knickebein
thumb|Carte montrant la position des transmetteurs du Knickebein. Les modifications apportées au Lorenz pour l'adapter au guidage des bombardiers sont plutôt minimes : des antennes plus grandes, permettant un faisceau beaucoup plus étroit, et une grosse augmentation de la puissance d'émission. La première paire de Knickebein (référencée sous la désignation FuG28a - (Funk-Gerät, dispositif radioélectrique)) est située à Stollberg dans le Nord de l'Allemagne près de la frontière avec le Danemark, d'une part, et à Clèves, pratiquement le point le plus occidental de l'Allemagne, d'autre part. Les deux antennes sont rotatives pour permettre de croiser leurs faisceaux au-dessus de l'objectif. Il suffit au bombardier de voler dans l'un des faisceaux jusqu'à ce qu'il commence à entendre le signal de l'autre faisceau sur le deuxième récepteur radio. Lorsqu'il reçoit le son continu de l'équisignal, il lâche ses bombes.
Position des stations Knickebein
N° Ø [m] Lieu Pays Coordonnées Situation K1 30 Klepp Norvège au sud-sud-ouest de Stavanger K2 95 Stollberg Allemagne au nord-nord-ouest de Bredstedt K3 30 Julianadorp Pays-Bas au sud-sud-ouest de Den Helder K4 95 Clèves-Materborn Allemagne au nord-ouest de Duisbourg K5 30 Bergen op Zoom Pays-Bas au sud-sud-ouest de Rotterdam K6 30 Mont Violette France au sud-sud-est de Boulogne-sur-Mer K7 30 Greny France à l'est-nord-est de Dieppe K8 30 Mont Pinçon France au sud-ouest de Caen K9 30 Beaumont-HagueLa Hague en 2017 France à l'ouest-nord-ouest de CherbourgCherbourg-Octeville en 2000, Cherbourg-en-Cotentin en 01 K10 30 Sortosville-en-Beaumont France au sud-sud-ouest de Cherbourg K11 30 Saint-Fiacre en Plestin-les-Grèves France à l'est-nord-est de Morlaix K12 95 Maulburg Allemagne à l'est-nord-est de Lörrach K13 30 Noto Italie au sud-ouest de Syracuse
Caractéristiques thumb|Antenne Knickebein. C'est la forme générale des antennes qui a valu au système le nom de Knickebein (« jambe tordue »). Contrairement au système Lorenz, les faisceaux doivent être très étroits, il faut donc des antennes extrêmement directives avec beaucoup d'éléments. Le système conserve la commutation des deux réflecteurs qui permet de modifier légèrement la direction des faisceaux.
Les récepteurs Knickebein sont camouflés en récepteurs classiques pour l'atterrissage sans visibilité et ressemblent aux modèles EBL–1 et EBL–2. La sensibilité des récepteurs est considérablement améliorée par rapport à l'équipement standard, et les Allemands espèrent que les Britanniques n'en découvrent pas la raison. Les renseignements pris auprès d'équipages faits prisonniers rapportent que ces équipages pensent que les Britanniques ne peuvent pas deviner la réalité. Par la suite, les chercheurs de la Royal Aircraft Establishment (organisme de recherche britannique) situé à Fanborough au Royaume-Uni se rendent compte que ces récepteurs sont beaucoup plus sensibles que ne le nécessitent les techniques d'atterrissage sans visibilité. Le Knickebein prend, en Angleterre, le nom de code de « Headache » (« mal de tête »).
Le Knickebein est utilisé dès le début de la guerre pour le bombardement de nuit et s'avère très efficace. Cependant, les tactiques de bombardements à large échelle avec ce système ne sont pas encore développées en ce début de la guerre et son usage demeure limité.
Contre-mesures
Du côté de l'Angleterre, il a fallu un certain temps avant qu'on commence les recherches pour contrer ce système. Le service de renseignement scientifique du ministère de l'Air britannique, conduit par Reginald Victor Jones, était au courant depuis longtemps de l'existence d'un tel dispositif à la suite de l'étude du système Lorenz d'un bombardier allemand abattu : les chercheurs avaient remarqué que les récepteurs étaient beaucoup trop sensibles pour une simple aide à l'atterrissage. Il y avait aussi des retranscriptions d'interrogatoires de prisonniers de guerre allemands qui mentionnaient une aide au guidage des bombardiers. Winston Churchill recevait également des Ultras (renseignements provenant du décodage de messages Enigma) qui mentionnaient des « faisceaux de bombardement ».
Dès que Jones fait part à Churchill de l'existence possible de faisceaux pour les bombardiers, ce dernier ordonne de s'informer sur la question. Cependant, beaucoup d'interlocuteurs du ministère de l'Air estiment que le système n'est pas en usage réellement, et Frederick Lindemann, le principal conseiller scientifique du gouvernement, déclare même qu'un tel système ne pourrait pas suivre la courbure de la Terre, alors que T. S. Eckersley, de la société Marconi, estime que c'est tout à fait possible.
L'hypothèse d'Eckersley est finalement démontrée après que Churchill a commandé un vol pour tenter de détecter les faisceaux. Un Avro Anson est équipé d'un récepteur américain Hallicrafters S-27 de radioamateur (le seul récepteur connu susceptible de recevoir la bande des ) réquisitionné dans une boutique de Lisle Street à Londres et opéré par un membre du Service YLes Y-stations (Service Y) étaient une série de stations radio de renseignement britanniques utilisées pendant la Première Guerre mondiale et ensuite au cours de la Seconde Guerre mondiale. Elles étaient essentiellement de deux types : interception et goniométriques. Parfois les deux à la fois.. Le vol a été à deux doigts d'être annulé après qu'Eckersley se fut rétracté en estimant que finalement les faisceaux ne pouvaient pas suivre la courbure terrestre. C'est Jones qui sauva le vol en arguant que c'était Churchill qui avait ordonné l'opération et qu'on pouvait être certain qu'il voudrait savoir qui l'avait annulée.
L'équipage n'a pas eu d'informations précises, on lui a seulement demandé de chercher une émission radio aux alentours de qui aurait les caractéristiques d'un signal Lorenz et, s'il découvrait cette émission, d'en déterminer la direction. Au cours de sa mission, l'avion croise un faisceau en provenance de la station de Clèves. Ensuite il localise l'autre faisceau en provenance de Stollberg. Munis de ces informations, l'opérateur radio et le navigateur localisent l'endroit où les rayons se croisent et découvrent que c'est à la verticale de l'usine de moteurs Rolls-Royce à Derby. À cette époque, c'est la seule usine qui produit les moteurs Merlin. C'est à ce moment qu'il est apparu que la question de savoir si le faisceau suit ou non la courbure de la Terre était purement théorique puisqu'un bombardier volant à haute altitude se trouve toujours à vue de l'émetteur.
Les esprits chagrins en ont déduit que les pilotes allemands n'étaient pas aussi performants que les pilotes britanniques pour avoir besoin d'un tel système afin de mener à bien leurs missions. Lindemann a prouvé que cette allégation était fausse en produisant des photographies des bombardements britanniques qui montraient que les bombes de la RAF ne tombaient que rarement — voire jamais — à proximité de l'objectif.