A radarcsillagászat születése – Nagy Pál
Éppen 80 éve, 1946. február 6-án Bay Zoltán és munkatársai sikeres holdradarvisszhang-kísérletet hajtottak végre. Bay Zoltán vezetésével már a háború megkezdése előtt folytak mikrohullámú kísérletek. 1942-ig a Tungsram amerikai cégekkel – pl. GE vagy RCA – való jó kapcsolata révén sok információhoz hozzáférhetett, ekkortól azonban ezek a kapcsolatok megszakadtak. Ezért a mikrohullámú kísérleteket csak a korábbi információkra és saját elképzeléseikre alapozhatták. Az egy méternél rövidebb hullámhosszúságú radarkísérletekhez már nem lehetett a rövidhullámú technikában alkalmazott alkatrészeket használni. Míg az amerikaiak vagy az angolok kísérletei a legújabb eszközökre, klisztronokra vagy magnetronokra épülhettek, addig a Tungsram a saját fejlesztésű és gyártású mikrohullámú triódákat tudta felhasználni erre a célra.
Mikrohullámú elektroncsövek a Tungsramból, 1941-1943-ból. a: EC 41, az első mikrohullámú elektroncső, b: EC 102 univerzális mikrohullámú trióda, c: EC 103 mikrohullámú adócső. Forrás: Fizikai Szemle
A Tungsramban 1942-től kezdődően foglalkoztak haditechnikai fejlesztéssel. Szükség volt olyan földi telepítésű lokátorra, amellyel néhány száz kilométerről észlelni lehetett az ellenséges repülőgépeket, valamint szükség volt egy néhányszor tíz kilométer hatótávolságú lőelemképző lokátorra a légvédelem számára. Viszonylag rövid idő alatt elkészült a SAS nevű távolfelderítő lokátor, amely 2,5 méteres hullámhosszon működött 20 kW impulzus teljesítménnyel. A BORBÁLA névre keresztelt lőelemképző lokátor egy erre a célra tervezett mikrohullámú triódával működött 55 cm-es hullámhosszon. Az eszköz teljesítménye impulzusüzemben 10 kW volt. Ezeken kívül kifejlesztették a TURUL nevű éjszakai vadászrepülő-lokátort is, amelynek hatótávolsága 5-10 km volt. A BORBÁLÁVAL kapott kísérleti eredmények alapján Baynak már 1944-ben az a gondolata támadt, hogy meg kellene próbálni detektálni a Holdról visszaverődő jeleket. Mivel az alkalmazott vevő zajszintje jóval nagyobb volt, mint a visszaverődött jel várható szintje, ezért Baynak egy egészen eredeti ötlete támadt, a világon először alkalmazott jelismétlés és összegzés módszere, hogy a jelet a zajból kiemelje. Ebben az esetben ez a módszer abban állt, hogy 55 percen át ezer impulzust küldtek a Holdra, és a kb. 2,5 s múlva visszaérkező jellel erősítés után egy hidrogén coulométerben (ez lényegében az iskolai órák egyik demonstrációs eszköze, egy vízbontó készülék) hidrogént fejlesztettek. Az ilyen módon, az erősítő „üresjárási” zaja által fejlesztett hidrogén mennyiségén felül keletkező hidrogén többlettérfogata mutatta a zajhoz képest az eredményt. Sajnos 1945 nagypéntekjén a szovjet hadsereg háborús jóvátétel fejében megkezdte a Tungsram leszerelését, pedig ez a gyár nem is szerepelt a háborús jóvátételi listán. Szemtanúk visszaemlékezései szerint az orosz katonák még a munkások öltözőszekrényeit is feltörték, és azokból is elvittek mindent, ami megtetszett. A nyolc hétig tartó leszerelés során 700 vagon gépet és egyéb értékes alkatrészeket szállítottak el. De nemcsak gyártó gépeket, hanem a BORBÁLA kísérleti berendezéseit és a teljes dokumentációját is magukkal vitték. Így az 55 cm-en tervezett kísérletről le kellett mondani. Megmaradt eszközökből állítottak össze ezután egy 2,5 m-en működő eszközt. Antenna hiányában ezt is a Tungsram kutatóban készítették, és az épület tetején helyezték el.
A Tungsram kutatólaboratóriuma, tetején a holdradarvisszhang-kísérletben használt antennával. Forrás: Fizikai Szemle
Az antenna Holdra állítása az antenna keretére rögzített távcsővel, mozgásának követése az antenna vízszintes és függőleges tengelyére szerelt kurblival történt. Ilyen előzmények után az első sikeres kísérletre 1945. február 6-ának éjjelén került sor, amikor a coulométerben összeadódva 4% hidrogén-többlettérfogat keletkezett a visszaverődött jelek hatására. Ennek a kísérletnek a tudományos jelentősége az, hogy lehetővé vált több százezer km-es nagyságrendű távolság pontos mérése.
Egy hónappal Bay Zoltánék előtt, pontosabban január 10-én az amerikai hadsereg kutatói is sikeres holdradar-kísérletet végeztek. A kutatócsoport vezetője J. H. De Witt volt. Lényegében ők is egy távolsági felderítő lokátort használtak. A két kísérlet közti lényeges különbség az volt, hogy az amerikaiak a korszerűbb eszközeiknek köszönhetően egyenkénti impulzusokat is tudtak detektálni, és katódsugárcsövön megjeleníteni. Az alábbi ábrán látható antenna fix telepítésű volt, csak akkor tudott jelet sugározni és fogadni, amikor a Hold elhaladt előtte. Hatásfoka viszont jobb volt a Bay-féle antennánál, és mivel egyenkénti impulzusokat is tudtak detektálni, ez is elegendő volt a sikeres kísérlethez.
Az amerikai holdradarvisszhang-kísérlet antennája. Forrás: Fizikai Szemle
Ezek a kísérletek egy új tudományterület, a radarcsillagászat elindulását jelentették, és a a rádiócsillagászat fejlődéséhez is hozzájárultak.
Bay Zoltán (1900-1992) a Pázmány Péter Tudományegyetemen (ma ELTE) szerzett diplomát.
Bay Zoltán Forrás: Wikipédia
A diploma 1926-ban történt megszerzése után négy évig Németországban dolgozott ösztöndíjasként. 1930-ban a szegedi egyetem Elméleti Fizika Tanszékére kapott professzori kinevezést, innen csábította Aschner Lipót – a Tungsram vezérigazgatója – Bayt az Izzó kutatólaboratóriumának élére 1936-ban. Bay ezt a megbízást azzal a feltétellel fogadta el, hogy Aschner hozzájárul a Műegyetemen az Atomfizika Tanszék megalapításához. Ez 1938-ban egy 300 000 pengős alapítvánnyal meg is történt. 1937-ben az MTA (Magyar Tudományos Akadémia) levelező, majd 1945-ben rendes tagja lett. A háború után megindult zaklatások hatására 1948-ban az Egyesült Államokba emigrált. A George Washington egyetemen a kísérleti fizika professzora lett. 1955-től 1972-ig az amerikai Nemzeti Szabványügyi Hivatal vezetője lett. Itt tett javaslatot arra, hogy a hosszúság egységét, a métert a nagyon pontosan mérhető időre és a fénysebességre, mint univerzális állandóra alapozzák. 1983-ban a Súlyok és Mértékegységek Nemzetközi Konferenciájának 17. ülésén Párizsban a következő definíciót fogadták el: „A méter a fény által a vákuumban a másodperc 1/299792456-od része alatt megtett út hossza.”
A Nemzetközi Csillagászati Unió 2026. januárjában egy holdkrátert nevezett el Bay Zoltánról.
