Cụ thể, các ngòi nổ va chạm và ngòi nổ thời gian đã bị đánh bại trước một thiết bị đột phá cho đến lúc đó: Ngòi nổ khoảng cách.
Đạn pháo phòng không và các loại pháo binh khác thường bao gồm một lớp vỏ bên ngoài chứa một lượng lớn chất nổ mạnh. Những chất nổ tương đối ổn định và yêu cầu kích hoạt một ngòi nổ để kích nổ.
Trước Thế chiến thứ 2, có 2 loại ngòi nổ: ngòi nổ va chạm và ngòi nổ thời gian. Ngòi nổ va chạm, đôi khi được gọi là ngòi nổ nghiền, sẽ kích hoạt khi chúng va chạm thứ gì đó. Một giây sau khi bị va chạm, nó sẽ làm phát nổ lượng chất nổ chính trong vỏ đạn và tạo thành một đám mây mảnh đạn. Điều này rất tốt khi tấn công các mục tiêu bọc thép, khi bạn cần vụ nổ càng ép chặt với mục tiêu càng tốt.
 |
Nhưng khi bắn máy bay, quân lính, hay một khu vực lớn, pháo binh muốn quả pháo phát nổ khi còn cách vài mét so với mục tiêu. Điều này cho phép sự lan rộng hơn của những mảnh đạn gây chết người. Cách tốt nhất để hoàn thành điều này cho đến năm 1940 là với một ngòi nổ thời gian.
Khi đạn pháo được bắn ra, lực tác động vào vỏ sẽ khởi động một bộ đếm thời gian trong ngòi nổ, và nó sẽ làm nổ vỏ đạn sau khoảng thời gian đã định. Các ngòi nổ có thể được đặt ở các thời điểm khác nhau, và các pháo binh trong trung tâm chỉ huy hỏa lực sẽ thực hiện phép tính để xem cần thiết lập thời gian bao nhiêu để có được một vụ nổ với những mảnh vỡ sát thương tối đa.
Nhưng các ngòi nổ thời gian có nhiều vấn đề. Những lỗi tính toán nhỏ có thể dẫn đến việc đạn pháo nổ quá sớm trước khi tiếp cận quân địch hay máy bay, hoặc quá muộn, khi đó nó đã đi xa mục tiêu, hoặc bị vùi sâu xuống đất, làm giảm lực sát thương.
Vì vậy, năm 1940, Ủy ban Nghiên cứu Quốc phòng Mỹ đã yêu cầu Viện Carnegie và Đại học Johns Hopkins tiến hành nghiên cứu về một dự án phức tạp: Các ngòi nổ khoảng cách hoạt động bằng cách phát sóng vô tuyến và sau đó đo thời gian để các sóng đó dội lại, cho phép nó có thể kích nổ ở một khoảng cách được thiết lập trước với mục tiêu. Điều này là rất khó khăn, vì nó đòi hỏi phải thu nhỏ một máy phát và máy thu vô tuyến cho đến khi nó đủ nhỏ cỡ một cái ngòi nổ.
 |
Để đạt được điều đó, các nhà khoa học cần đạt được những bước đột phá, như thu nhỏ ống chân không và tìm cách khiến tất cả các thiết bị cảm ứng điện tử hoạt động khi đầu đạn được bắn ra khỏi bệ máy. Các nhà khoa học đã chấp nhận thách thức và bắt đầu làm việc trong bí mật hoàn toàn. Những tên tuổi hàng đầu, như Tiến sĩ James Van Allen, người có tên được đặt cho "vành đai bức xạ Van Allen", đã xoay xở để tạo ra một ngòi nổ có khả năng kích nổ gần mục tiêu khoảng một nửa thời gian.
Tỷ lệ đó dường như vẫn còn quá lớn, nhưng nó thực sự là một phép lạ. Các pháo binh phòng không trước đó đã phải bắn bình quân hàng ngàn viên đạn để hạ gục bất kỳ máy bay ném bom tốc độ cao nào. Vì vậy, đột nhiên có những viên đạn sẽ nổ tung gần nửa mục tiêu của họ, có khả năng hạ một chiếc máy bay địch chỉ trong vài chục hay vài trăm lần bắn, thực sự là một phép lạ.
 |
| Ngòi nổ khoảng cách trong Thế chiến II. |
Điều này giải quyết được một vài vấn đề. Những con tàu trước đó có thể hết đạn chống máy bay khi phải đi một hành trình dài. Trong thực tế, khi công nghệ lần đầu tiên được áp dụng, nó chỉ dùng cho các hoạt động quân sự trên biển vì được coi là quá rủi ro khi sử dụng trên mặt đất, do lo ngại đạn lép sẽ bị rơi vào tay quân địch và công nghệ sẽ bị đánh cắp.
Các ngòi nổ khoảng cách đã được ra mắt ở Guadalcanal. Tàu sân bay USS Helena đã dùng loại đạn này bắn vào một chiếc máy bay ném bom lộn nhào. Helena bắn 2 viên đạn và nạn nhân đầu tiên của ngòi nổ khoảng cách đã bị bốc cháy trước khi lao xuống biển. Chỉ tốn 2 viên đạn, tại thời điểm khi người ta phải bắn hàng ngàn phát đạn mới mong hạ được một máy bay đối phương, thực sự là một phép lạ.
Từ đó trở đi, các chỉ huy hải quân chỉ huy những con tàu được nạp đạn tiên tiến để tấn công vào giữa làn sóng máy bay địch, và ngòi nổ được ghi nhận đã giết được 50% kẻ thù, mặc dù nó chỉ chiếm 25% tổng số đạn dược được cấp cho hạm đội. Điều đó có nghĩa là ngòi nổ khoảng cách hoạt động tốt hơn các ngòi nổ truyền thống gấp 3 lần trong các điều kiện chiến đấu thông thường.
Nó thậm chí đã cứu sống một trong những người sáng tạo của nó, Tiến sĩ Van Allen, trong trận chiến trên biển Philippines, nơi các máy bay và pháo binh của Mỹ đã hạ hơn 500 chiếc máy bay Nhật Bản.
Loại đạn dùng ngòi nổ khoảng cách đã được cho phép dùng cho chiến tranh mặt đất vào năm 1944, và khoảnh khắc vĩ đại nhất của chúng là trong trận chiến Bulge khi tướng George S. Patton ra lệnh sử dụng đạn có ngòi nổ khoảng cách để chống lại sự tập trung của xe tăng và bộ binh. Những viên đạn được thiết lập để nổ ở khoảng 50 feet (15,2m) so với mặt đất. Mảnh đạn đã khiến đa số bộ binh đối phương bị thương hoặc bị giết.
 |
Việc sản xuất quy mô lớn các loại đạn có ngòi nổ khoảng cách được thực hiện tại Nhà máy General Electric ở Cleveland, Ohio, vốn trước đây được sử dụng để sản xuất đèn trang trí cây thông Noel. Việc lắp ráp ngòi nổ khoảng cách được hoàn thành tại các nhà máy General Electric ở Schenectady, New York và Bridgeport, Connecticut.
Sau khi kiểm tra thành phẩm đã hoàn thành, một mẫu những loại đạn có ngòi nổ khoảng cách được sản xuất từ mỗi lô được chuyển đến Cục Tiêu chuẩn Quốc gia, nơi chúng được kiểm tra nghiêm ngặt tại Phòng thí nghiệm Kiểm soát được xây dựng đặc biệt. Những kiểm nghiệm này bao gồm các xét nghiệm nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao, kiểm tra độ ẩm và các xét nghiệm đột ngột.
Đến năm 1944, một số lớn công ty trong ngành công nghiệp điện tử của Mỹ đã tập trung vào việc sản xuất ra các ngòi nổ khoảng cách. Hợp đồng mua sắm tăng từ 60 triệu đô la năm 1942 lên 200 triệu đô la năm 1943, lên 300 triệu đô la năm 1944 và 450 triệu đô la năm 1945. Khi khối lượng tăng, hiệu quả được cải thiện và chi phí cho mỗi ngòi nổ giảm từ 732 đô la năm 1942 xuống còn 18 đô la năm 1945. Điều này cho phép Bộ Quốc phòng Mỹ có thể mua hơn 22 triệu ngòi nổ với chỉ khoảng 1 tỷ đô la. Các nhà cung cấp chính gồm: Crosley, RCA, Eastman Kodak, McQuay-Norris và Sylvania.
