WW2 und die Rolle des Quarzes
Der unsichtbare Sieger des Zweiten Weltkriegs: Wie ein Stein aus Brasilien die Alliierten zum Sieg führte
Während des Zweiten Weltkriegs entschied nicht nur Munition, Strategie oder Technik über Sieg und Niederlage – sondern ein unscheinbarer, fast unsichtbarer Baustein: der Quarzkristall.
Vor 1941 war militärische Funkkommunikation ein chaotisches Unterfangen. Radios drifteten mit Temperatur, Feuchtigkeit und Vibration – und verloren binnen Sekunden den Kontakt. Ein Panzerkommandant, ein Artilleriebeobachter oder ein Jagdpilot konnte plötzlich niemanden mehr erreichen. Das Problem: Es gab keine stabile Frequenz.
Die Lösung? Quarz. Nicht der gewöhnliche, milchige Stein – sondern radiograde Quarz: optisch klar, frei von Innenverwachsungen, aus den Bergen Brasiliens. Nur dieser Kristall konnte die Frequenz stabil halten – und damit die Kommunikation im Krieg retten.
Ein Stein aus Brasilien – der Schlüssel zur Kommunikation
Die Physik dahinter war bereits 1880 entdeckt: Piezoelektrizität. Drückt man auf Quarz, entsteht Spannung – und umgekehrt: Legt man Spannung an, vibriert er präzise. In den 1920er Jahren nutzten Funkamateure („Hams“) diese Eigenschaft – doch das US-Militär zögerte. Warum? Weil jeder Kanal einen eigenen, handgefertigten Kristall brauchte. Keine Massenproduktion – nur Handarbeit.
Als der Krieg 1941 ausbrach, fehlten Millionen Kristalle. Die gesamte US-Industrie produzierte vorher gerade 100’000 pro Jahr. Die Armee brauchte 70 Millionen.
Die brasilianische Quarz-Mission
Die einzige Quelle: Brasilien. Genauer: die Bundesstaaten Minas Gerais, Goiás und Bahia. Bergleute – „Garimpeiros“ – gruben mit Hacken und Maultieren nach klarem Quarz. Keine Straßen, keine Sicherheit, keine Medizin. Viele starben in Einstürzen oder an Tropenkrankheiten.
Die USA schickten Einkäufer mit Koffern voller Bargeld. Quarzpreise explodierten. Der „klare Stein“ wurde zum Gold der Kriegsindustrie. Die brasilianische Regierung versuchte, den Export zu kontrollieren – doch die Alliierten sicherten die Lieferketten, sogar mit Kriegsschiffen gegen U-Boote.
Von der Handarbeit zur Massenproduktion – und zurück
Die Herstellung war eine Herausforderung: Jeder Kristall musste per Röntgenstrahl ausgerichtet, mit Diamantsäge geschnitten und per Hand auf Mikrometer genau geschliffen werden. Frauen aus der Uhren- und Schmuckindustrie wurden zur „Kristall-Elite“ – sie hielten winzige Scheiben gegen rotierende Schleifscheiben und hörten den Ton, um die Frequenz zu justieren.
Ein Fehler – und der Kristall war Schrott. Die Ausschussraten lagen anfangs bei über 50%.
Der „Aging-Crash“ – und die Lösung mit HF-Säure
Doch dann kam der Schock: Kristalle drifteten im Feld – trotz perfekter Fabrikprüfung. Die Ursache? Mikroskopische Risse an der Oberfläche, die sich im Einsatz veränderten.
Die Lösung? Flusssäure (HF) – ein tödliches Gift, das Glas auflöst und Knochen angreift. Sie glättete die Oberfläche auf molekularer Ebene – und stoppte das Driften. Doch nun mussten Kristalle absichtlich etwas zu dick geschliffen werden – und dann mit Säure auf die exakte Frequenz „heruntergelöst“ werden.
Ein Prozess, der in kleinen Werkstätten mit minimaler Sicherheit durchgeführt wurde – und der viele Arbeiterleben kostete.
Der Sieg der Frequenz
Trotz aller Widrigkeiten: Bis Kriegsende wurden 70 Millionen Kristalle produziert. Sie steckten in jedem SCR-300 Walkie-Talkie, in Panzern, Flugzeugen, Schiffen – und hielten die Kommunikation in Normandie, im Pazifik, in Afrika stabil.
Die deutschen und japanischen Armeen hatten keine vergleichbare Quarzversorgung – ihre Radios drifteten, ihre Koordination brach zusammen. Die Alliierten gewannen nicht nur mit Waffen – sondern mit Frequenzstabilität.
Das Erbe des Quarzkristalls
Nach dem Krieg brach die Industrie zusammen – doch die Technologie lebte weiter. 1950 entwickelte Bell Labs synthetischen Quarz – in Autoklaven gezüchtet, perfekt, ohne Einschlüsse. Heute werden 10 Milliarden Quarzoszillatoren pro Jahr produziert – in jedem Handy, Auto, Router, Computer, Uhr.
Der Quarzkristall ist das unsichtbare Herz der digitalen Welt. Und sein Ursprung? Ein Stein, den ein brasilianischer Bergmann mit bloßen Händen aus der Erde grub – ohne zu wissen, dass er die Stimme einer Armee in den Krieg trug.
Der Quarzkristall war kein Waffensystem – aber die Schlüsselkomponente, die alle anderen Waffensysteme erst funktionsfähig machte. Ohne ihn wäre die moderne Kommunikation – und damit auch der Sieg der Alliierten – unmöglich gewesen. Ein Stein, der den Krieg gewann – und die Welt veränderte.
Quelle: Dieser Text wurde aus dem Transcript vom untenstehenden YouTube Video mit der KI euria.infomaniak.com erstellt
Quelle: YouTube @ww2totalarchive
Hier sind einige Übersetzungen der Kommentare welche die YouTube Videos oft bereichern:
Meine Mutter und ihr Vater arbeiteten während des Krieges bei der Monitor-Piezo Electric Company in Pasadena, Kalifornien. Jeder von ihnen schliff seine Kristallrohlinge von Hand in einer Achtfigur-Bewegung und prüfte sie auf ihre Frequenz. Mein erster Amateurfunksender wurde 1962 von einem dieser Kristalle auf 7175 kHz gesteuert.[datasheet.datasheetarchive]
Quarzkristalle driften auf jeden Fall in Abhängigkeit von der Temperatur. Die Lösung damals waren Kristallöfen – kleine Fächer, in denen sich die Kristalle befanden und die auf eine über der Umgebungsluft liegende Temperatur aufgeheizt wurden. Die Kristalle blieben bei allen normalen Temperaturen stabil, sobald sie aufgeheizt waren. Öfen wurden später typischerweise durch Temperaturkompensation ersetzt, bei der die Schwingung des Kristalls umgekehrt zur Temperaturdrift verändert wurde.
Mein Vater, W6ULN / W5VD, schliff seine eigenen Kristalle mit Hilfe eines Kriegsüberschuss-Frequenzmessers/-Oszillators, einer Glasscheibe, Bab-O und Geduld. Wenn er einen Kristall zu stark schliff und die Frequenz dadurch zu hoch war, markierte er eine Seite des Kristalls mit einem Bleistift und schliff dann die andere Seite, um die Frequenz wieder anzuheben. Wir haben viele QSOs mit diesen „Steinen“ gemacht.
Das ist nicht ganz korrekt. Sie verwendeten keine Kristalle im Sender, das hätte zu viele erfordert. Sie setzten Markierungskristalle im Empfänger ein. Die Skala des Empfängers konnte dann im Feld mit erstaunlicher Genauigkeit kalibriert werden. Sie benutzten VFOs (Variable Frequency Oscillators, variable Frequenzoszillatoren) sowohl für den Empfänger als auch für den Sender. Empfänger und Sender mussten die eingestellte Frequenz nur für die kurze Dauer eines Funkgesprächs halten, etwas, das mit VFOs machbar ist – nicht über Jahre wie bei einem Rundfunksender. Der Empfänger wurde mit Hilfe des Markierungskristalls genau auf die Frequenz abgestimmt, auf der das Netz (das Funkgespräch) stattfinden sollte. Der Sender wurde dann „genettet“ (abgeglichen), um exakt auf die gleiche Frequenz wie der Empfänger zu kommen. Dann fand das Funknetz (Gespräch) statt. Das funktionierte alles, weil der VFO die Frequenz für kurze Zeit halten konnte. So konnte das Militär mit nur einer Handvoll Kristalle Tausende von Kanälen nutzen. Heute wird dasselbe mit digitalen Frequenzsynthesizern erreicht.
Was für ein sehr interessantes und zu diesem Thema gut gemachtes Video. Mein Vater arbeitete in einer Kristallwerkstatt, als er bei der US-Armee beschäftigt war, und stellte dort Kristalle für Funkgeräte her. Dieses Video hat für mich einen Bezug zu der Arbeit hergestellt, die er für unser Land geleistet hat, um uns zu helfen, den Feind zu besiegen und die freie Welt zu bewahren. Grossartiges Video.
Berichtigung – Du verwendest den Ausdruck „die Firma, die später Motorola wurde“ – Motorola existierte schon lange vorher! Die Endung „-ola“ war eine übliche Art, wie frühe Plattenspielerhersteller den Namen ihres Produkts bildeten – Victrola, Graphonola, etc. Das ursprüngliche Motorola war eine Maschine, mit der man seinen „Talking Machine“ (Grammophon) elektrifizierte! Man schraubte die Kurbel zum Aufziehen ab und ersetzte sie durch das Motorola, das an den Hausstrom angeschlossen wurde – es hatte einen Schwerkraftschalter, der es abschaltete, sobald die Feder vollständig aufgezogen war. Danke für diesen sehr informativen Beitrag![reddit]
Kriegsüberschuss-Kristalle waren jahrzehntelang im Amateurfunk allgegenwärtig … Ich erinnere mich, einige in den Siebzigern gesehen zu haben.
Ich erinnere mich an die Werbung für die International Crystal Co. in den 1950er- und 60er-Jahren. Als Funkamateure lernten wir, wie man die Frequenz von Kristallen einstellt. Eine Sache, die wir lernten, war, wie man die Frequenz senkt, indem man Graphit von einem Bleistift aufträgt.
Zusätzlich zum Funk wurden die Kristalle in Zeitbasis-Kalibratoren für Sonar und Radar verwendet. Dadurch erhielten die USA einen großen Vorteil bei diesen Technologien.
Ich lebe in Minas Gerais, Brasilien, ich bin Funkamateur, ich habe viele FT243-Kristalle aus dem Zweiten Weltkrieg und hatte keine Ahnung davon. Schönes Video.
Es gibt ein großes Quarzvorkommen in den kalifornischen Sierra-Nevada-Bergen, direkt westlich der Staatsgrenze westlich von Reno. Dieses Vorkommen wurde während des Krieges und noch viele Jahre danach wegen seines hochwertigen Quarzes abgebaut. Es ist immer noch für die Öffentlichkeit zugänglich, man kann es erkunden und kleine Mengen von Quarzkristallen mit nach Hause nehmen.[datasheet.datasheetarchive]
Mein Vater arbeitete in einer Fabrik, die in Erie, Pennsylvania, Quarzkristalle herstellte, bevor der Krieg begann. Ich weiß nicht, woher der Quarz kam.
Auf dem Kanal „Unauthorized History of the Pacific War“ erwähnten sie neulich, dass die Japaner auf Guadalcanal zu einem Zeitpunkt kein einziges funktionierendes Funkgerät hatten. Sie erklärten es nicht weiter, aber es fiel mir als seltsam auf. Jetzt ergibt es Sinn.
Die Leute denken, Soldaten und Piloten seien die einzigen Kämpfer in einem Krieg. Funker, Radarleute, Mechaniker, Sonartechniker, Navigatoren, Köche, Codeknacker und tausend andere Militärangehörige. Dann Hunderttausende zivile Fabrikarbeiter. Wenn dir eine dieser Gruppen ausgeht, gerätst du in eine wirklich schwierige Lage!!
RCB, Radio Cristais do Brasil, ist noch in Betrieb, eine der letzten Firmen der Welt, die maßgefertigte Kristalle herstellt, sogar als Einzelstück. Der gesamte Prozess wird von einer einzigen Person durchgeführt.
Ich erinnere mich, dass ich vor langer Zeit Kristalle für meinen Polizeiscanner gekauft habe. Meine Frau hasste das Ding, bis etwas Spannendes passierte, dann war sie ganz Ohr. Neuer Abonnent hier.
Nein, Quarzkristalle DRIFTEN sehr wohl in der Frequenz aufgrund von Temperaturschwankungen, da Temperaturänderungen die physikalischen Abmessungen und die elastischen Konstanten des Resonators verändern. Eine Lösung, die früh gefunden wurde, war es, einen „Kristallofen“ zu bauen, ein kleines Gehäuse für den Kristall, das ihn auf eine feste Temperatur über der normalen Umgebungstemperatur aufheizte, um Stabilität zu erreichen.
Als junge Teenager sind wir nach London auf die Edgware Road gefahren, wo es viele Läden gab, die ausgemusterte Funkgeräte und Kristalle aus Armeebeständen verkauften. Besonders mochte ich einen Laden namens Henry’s, das war wie die Höhle Aladins für einen Jungen!!
Kristalldetektorempfänger gab es in den 1940er-Jahren schon seit etwa 50 Jahren. Die USA haben riesige Vorkommen von hochwertigem Quarz in Arkansas, Colorado, Virginia und North Carolina. Brasilianischer Quarz war nur billig. In den 1970ern kauften die Japaner mehrere Quarzminen in Arkansas, um eine gesicherte Versorgung mit funkgeeignetem Quarz zu haben. Dann fand die Computerindustrie heraus, wie man Quarz aus reinem Siliziumdioxid züchtet.
Dieses Video ist eine großartige Erklärung des Konzepts der Verwendung von Quarzkristallen zur Frequenzstabilisierung. Ich bin seit 1962 Funkamateur. Damals hatte ich die sogenannte Novice-Lizenz. Damit waren wir verpflichtet, die Frequenz unseres Senders mit Kristallen zu steuern. Wir konnten unsere Kristalle zerlegen und die Frequenz verändern, indem wir sie entweder schliffen (wir benutzten Colgate-Zahnpasta als Schleifmittel), um die Frequenz zu erhöhen, oder Bleistiftgraphit auftrugen, um sie zu senken. Wenn wir also günstig Kristalle bekamen, konnten wir die Frequenz um bis zu 25 kHz verändern – was unseren Bedürfnissen entsprach!
Ich erinnere mich, wie ich als Kind irgendwo zwei Dreikanal-Motorola-Funkgeräte in Fünfkanal-Motorola-Funkgeräte verwandelt habe. Auf der Rückseite des Geräts gab es eine Reihe von Sockeln mit der Bezeichnung TX und eine Reihe mit der Bezeichnung RX. Ich hatte technische Unterlagen und Schubladen voller Kristalle. Das Funkgerät war 12 Volt, aber es fraß Batterien, daher betrieben wir es die meiste Zeit über Motorrad- oder Autobatterien, die nachts wieder aufgeladen wurden. In den Ausläufern in North Carolina kamen wir damit nur etwa 5 Meilen weit. Ich habe diese Funkgeräte vermutlich immer noch irgendwo im Keller. Man kann sich gar nicht vorstellen, wie viele FCC-Vorschriften wir mit den Dingern verletzt haben. Einmal wurden wir von einem Typen zusammengestaucht, der uns sagte, wir würden auf einer gesperrten Frequenz senden. Also hörten wir einfach auf, diese Frequenz zu benutzen.
1928 gründeten Paul Galvin und sein Bruder Joseph Galvin die Galvin Manufacturing Corporation; nach dem Zweiten Weltkrieg änderte sie ihren Namen in Motorola Inc.
Der Amazonas dominierte die Gummiproduktion, bis synthetischer Gummi entwickelt wurde. Der Belgisch-Kongo gewann Latex aus riesigen Lianen.
Es sollte auch erwähnt werden, dass, als man die Fähigkeit entwickelte, synthetische Quarzkristalle zu züchten, dieselbe Technologie und Technik später beim Züchten synthetischer Germanium- und Siliziumkristalle angewandt wurde, die für die Herstellung von Halbleitertransistoren und integrierten Schaltkreisen benötigt werden.
Sie bauten auch Quarz aus einer Höhle im Nordosten Nevadas ab.
Ein sehr interessantes Beispiel für brasilianischen Quarz befand sich in einer Mineraliensammlung, die ich in den 1960ern gesehen habe. Es wurde im Zweiten Weltkrieg als Müll weggeworfen, weil es verwachsen (verzwillingt) war. Die Kristalle waren mehr als 2½ Fuß hoch. Ein mineralogischer Schatz, aber für Funkzwecke unbrauchbar …
Als mein Vater mich in die Kommunikationselektronik einführte, spielte ich in den 70ern mit Kristallen, als ich 12 war. In meinen 20ern hatte ich ein Funkgerät mit 12 Kristallen, die ich austauschen oder modifizieren konnte, bis in die 90er hinein nutzte ich sie, um eine 68040-Motorola-CPU zu übertakten. Jetzt bin ich seit 30 Jahren Funkamateur … so läuft das, Väter sollten sich einbringen, das macht einen riesigen Unterschied im Leben der Kinder! Mein Jüngster hat letzten Sommer seine Amateurfunklizenz gemacht.
Der Galena-basierte Kristalldetektorempfänger bei 2:30 hat nichts mit Quarz oder Piezoelektrizität zu tun – nur Punktkontakt-Gleichrichtung mit einem natürlich vorkommenden Material mit halbleitenden Eigenschaften. Aber ich mag das Video. 🙂
Du kannst die Frequenz eines Quarzkristalls mit Graphit aus einem 2B-Bleistift erhöhen.
Silly questions (blöde Fragen): 1. Warum hat die USA keine Kristallfabriken in Brasilien gebaut und dann die fertigen Produkte (ein winziger Bruchteil des ursprünglichen Quarzgewichts) sicher per U-Boot oder Flugzeug heimgebracht? 2. Warum wurden die von den weiblichen Angestellten „überschliffenen“ Kristalle nicht einfach für höherfrequente Anwendungen genutzt und nicht verschrottet? Ich finde es unglaublich, dass die Frauen 10-Stunden-Schichten machten; wenn das so war, ist es kein Wunder, dass sie Fehler machten …!
Im Gegensatz zur Annahme, dass man einen Kristall nur durch das Entfernen von Material abstimmen kann, kann man mit einem Bleistift beispielsweise die Frequenz eines Quarzkristalls leicht senken, indem man eine kleine Menge Graphitmasse auf seine Oberfläche aufträgt. Das Hinzufügen von Masse zur Kristalloberfläche auf beliebige Weise kann die Kristallfrequenz verringern. Wenn ein Kristall also zu dünn geschliffen wurde, könnte es möglich sein, die Frequenz wieder auf den gewünschten Wert zu senken. Außerdem wirft man einen überschliffenen Kristall nicht einfach weg, er wird einfach als Basis für die nächsthöhere Frequenz verwendet.
Als Funkamateur in den frühen 1970ern lernten wir, dass wir unsere Kristalle „ziehen“ konnten, indem wir das Gehäuse öffneten und mit einem Radiergummi die Frequenz anhoben. Wir konnten die Frequenz senken, indem wir ein paar Striche mit dem Bleistift darauf machten …
Als jemand, der in der Funkaufklärung (SIGINT) war und ein fortgeschrittener Funkamateur ist: Man verlor nicht den Kontakt. Man folgte einfach dem driftenden Signal oder verschob die Abstimmung, bis man es wieder hörte, da die Drift nicht so weit ging. Die Rede ist hier von der Zeit vor Kristalloszillatoren.
Das ist Unsinn. Es gibt einen Steinbruch in der Nähe von Stroudsburg, Pennsylvania, der einst 90% der weltweiten Funkkristalle lieferte. Er war während des Zweiten Weltkriegs in Betrieb. Während dieses Krieges wurden Kristalle auch aus anderen Lagerstätten gewonnen, weil es aufgrund des Krieges eine außergewöhnliche Nachfrage gab. Wenn du weißt, wo du suchen musst, findest du immer noch erstaunliche Kristalle, obwohl dieser Steinbruch seit Jahrzehnten geschlossen ist.
Als junge Teenager sind wir nach London auf die Edgware Road gefahren, wo es viele Läden gab, die ausgemusterte Funkgeräte und Kristalle aus Armeebeständen verkauften. Besonders mochten wir einen Laden namens Henry’s, das war für einen Jungen wie eine Aladinshöhle!! (Doppelter Kommentar des gleichen Nutzers.)
Weitere Kommentare findest du hier: https://www.youtube.com/watch?v=a1_l8Qdsq5A