Fizikai Szemle 2001/3. 94.o.

A FÖLD-HOLD-TÁVOLSÁG MEGMÉRÉSE

Prokob Tibor, Buza Tibor
HM Haditechnikai Intézet

Bay Zoltán születésének századik és a HTI megalakulásának nyolcvanadik évfordulója alkalmából elhatároztuk, hogy a Magyar Honvédség és a HM Haditechnikai Intézet (HM HTI) ma rendelkezésre álló eszközeivel megismételjük Bay Zoltán Holdradar-kísérletét.

A kísérlet megismétlésének ötlete Balajti István mk. alezredestől származott, de a konkrét megvalósítás kidolgozását és a mérést a HM HTI Automatizálási és Lokátor osztálya végezte. A feladat elvégzéséhez szükségünk volt a Magyar Honvédség medinai radarszázadának P-18 típusú kereső radarjára és az ottani kiszolgáló állomány aktív közreműködésére is. A dokumentált mérést 2000. október 12-én este végeztük el.

Elevenítsük föl az 1946. február 6-i kísérletet. Az 1. ábrán látható, hogy egy speciális - a Bay-csoport által tervezett és kivitelezett forgókapcsoló biztosította az adó vezérlését, majd a visszavert jelek erősítés utáni tíz különböző coulométerre történő kapcsolását.

1. ábra. A Bay-csoport mérésének elvi kapcsolása.

Bay Zoltán érdeme a jelösszegzés alkalmazása volt, mivel a rendelkezésre álló radar (a Standard Rt.-nél megmaradt SAS katonai felderítő radar elektronikája szolgált kiinduló eszközül) jel/zaj viszonya nem tette lehetővé a megfigyelést (nem emelkedett ki a Holdról visszaverődő detektált jel a zajból). A tíz kapilláris csövet tartalmazó coulométerben a kivált hidrogéngáz mennyisége a Holdról visszaverődött, egymást követő jeleknek megfelelően mutatta, hogy milyen távolságról érkezik több jel vissza. Így detektálhatóvá vált a Hold.¹

A Tungsram Kutató laboratóriuma tetején állítottak fel egy 8 x 5 m nagyságú 36 dipólust tartalmazó sík antennát, amit vízszintes és függőleges síkban is el tudtak fordítani. Az antenna alatti szinten helyezték el a radar többi részét (adó, vevő, kimeneti fokozat, áramforrás, coulométer, forgó kapcsoló). A méréseket a nagy nappali elektromos zaj miatt éjszaka végezték. A csillagvizsgáló adatai alapján és egy antennára szerelt távcsővel követték a Holdat, minden kísérlet körülbelül 50 perc ideig tartott. Az integrálással (körülbelül 1000 impulzust összegeztek) elérték. hogy a jel/zaj viszony -szeres, azaz körülbelül 30-szorosa lett az eredeti 0,1-es értéknek, ami a jel mérhetővé válását eredményezte. Az 1. táblázatban összefoglalóan láthatók az 1946-os magyar Holdradar fontosabb paraméterei.

1. táblázat Az 1946-os magyar “Holdradar" fontosabb paraméterei
Adófrekvencia Impulzus csúcsteljesítmény Impulzus ismétlődési idő Impulzus szélesség Vevő bemenő sávszélessége Detektálás Kijelzés (megfigyelés)	120 MHz 10 kW 3 s 60 ms 1 MHz 1000-szeres jelismétlés és integrálás hidrogén coulométeren

Tekintsük át, hogy milyen eszközök álltak a mi rendelkezésünkre?

A Bay-csoport kísérleténél alkalmazott méteres hullámhossz-tartományban működő radarral (P-18-as típus) mi is rendelkezünk radar-századainknál. A megjelenítésre; kiértékelésre, vezérlésre pedig felhasználhatunk egy viszonylag új eszközt, a virtuális műszerezést (LabVIEW), amely képes adatgyűjtésre, jelfeldolgozásra, különböző számítások elvégzésére és nem utolsó sorban a kiértékelhető, eltárolható megjelenítésre.

Melyek voltak a P-18 típusú radar alkalmazásának indokai?

A radar adójának működési frekvenciasávja megegyezik az 1946. évi kísérletnél alkalmazott Holdradaréval. A P-18 típusú radaradó impulzus-teljesítménye jelentősen nagyobb (körülbelül 200 kW) a korabeli rádiólokátorénál. Az antennarendszer döntésére (körülbelül 20°) is van lehetőség ennél a típusnál. Az antenna oldalszöge kézzel beállítható. A radarról készült fotó a 2. ábrán látható.

2. ábra. A megismételt mérés P-18-as radarja.

3. ábra. A LabVIEW és a radar közti illesztés elvi rajza.

A virtuális műszerezés alkalmazásának előnyei a hagyományos műszerekkel szemben, hogy

• a személyi számítógép átveszi a mérőeszközök legfontosabb funkcióit,
• kihasználhatjuk a számítógép nagy teljesítményű erőforrásait,
• hatékonyan és gyorsan fejleszthető,
• rugalmasan alkalmazható és továbbfejleszthető, • intelligens és magas fokon automatizált,
• a felhasználó által specifikált.

Nézzük végig, hogy milyen megoldandó feladataink voltak.

4. ábra. A megismételt kísérlet egyszerűsített vázlata.

El kellett készíteni az illesztéseket a - LabVIEW és a P-18 radar között. Biztosítani kellett a Föld-Hold-távolságmérésnek megfelelő idejű és a radar adójának megfelelő, adót indító, moduláló impulzusokat (alapjel-előállítás). A radar adójának indítása a saját adó indító impulzusával történt (mivel a jelszint és az impulzus-szélesség a LabVIEW-val nehezen állítható elő), de a megfelelő ismétlődési időt (5 másodpercnek választottuk a megjelenítéssel és jelfeldolgozással szemben támasztott követelmények miatt), egy a LabVIEW-val vezérelt tranzisztoros kapcsoló áramkörrel biztosítottuk (3. ábra).

A jelösszegzést (integrálást) digitálisan valósítottuk meg. A jelfeldolgozással együtt kvázi valós idejű megjelenítést és tárolást biztosítottunk. A jelfeldolgozás után a mért távolságot automatikusan határoztuk meg, jeleztük ki. A 4. ábrán látható a kísérlet egyszerűsített vázlata.

Az 1946. februári mérés és mi mérésünk közötti alapvető különbségek:

• A Bay Zoltán vezette kutatócsoport egyedi tervezésű és gyártású alkatrészeket használhatott a kísérlethez. Például az adócső, a forgókapcsoló, a coulométer, az antennarendszer valamint a kimenő és késleltető fokozat teljesen egyedi volt. Tehát a kísérlet végrehajtásához célberendezést használhattak.
• A HM HTI által végzett mérésnél a rendelkezésre álló eszközök optimalizálását és integrálását végezhettük el a feladat végrehajtása érdekében. A megvalósítás minőségét tehát az alkalmazandó eszközök paraméterei és lehetőségei behatárolták.

A 2. táblázatban a két mérés paraméterei közötti főbb eltéréseket ismertetjük.

2. táblázat
A Bay-csoport és a HM HTI mérés paraméterei közötti főbb eltérések
	1946. évi mérés	2000. évi mérés
Adófrekvencia	120 MHz	155 MHz
Adó impulzusteljesítmény	10 kW	200 kW
Mérési időtartam	50 perc	3-5 perc
Kijelzés-	coulométeren	monitor képernyőjén
Rádiózavarok	rádiózás még nincs elterjedve	rádiózás elterjedten
Televízió zavarok	televízió adás még nincs	televízió adás elterjedten
Űreszközök zavaró hatása	nincs	űrállomások, műholdak
Radarok zavaró hatása	részlegesen kiépített hálózat	kiépített radarhálózatok

Az 5. ábrán a számítógép monitorának képét láthatjuk. A függőleges tengelyen a normalizált integrált amplitúdóértékeket, míg a vízszintes tengelyen az időt jelenítettük meg. A feldolgozásnál és a megjelenítésnél az első másodpercet kizártuk, hogy az adóimpulzus maradékának vételkor jelentkező visszahatását kiküszöböljük. A “Távolság" kijelzésénél olyan algoritmust alkalmaztunk, ami az adott időtartományban visszaérkező maximális amplitúdójú impulzus távolságát jeleníti meg kilométerben. A bemutatásra került méréskor ez 396 168 km volt.

A mérés kezdetekor egy csillagászati program segítségével határoztuk meg, hogy hova kell állítanunk az antenna oldal- és helyszögét. A tíz mérésből álló méréssorozat végén pedig három ellenmérést végeztünk, amikor is az antennát kilencven fokkal elfordítottuk a Holdtól.

A kísérlet megismétlésével szerettünk volna megemlékezni a magyar tudományos élet kiválóságai, köztük Bay Zoltán és csoportjának korszakalkotó tevékenységéről. A tények azt mutatják; hogy az 1946-os eredmények nem léteztek volna a Magyar Királyi Honvéd Haditechnikai Intézet szigorúan titkos tevékenysége nélkül. Hervadhatatlan érdemei voltak Jáky József hmtk. ezredesnek, a HTI rádiótechnikai szakosztály vezetőjének, aki személyesen irányította az egész magyar radarkutatási és -fejlesztési tevékenységet. 1943 végétől már a hazai radargyártás miniszteri biztosa volt. 1944 decemberében családjával együtt, a HTI udvarán bombázás áldozatává vált. Az általa irányított helyszíneken (HTI, Tungsram Rt., Standard Rt.) dolgozó csoport alkotta meg SAS, BORBÁLA, TURUL és BAGOLY rádiólokátorokat. A Tungsramban készülő speciális alkatrészek - amelyek kiváló minőségűek voltak - sem készülhettek volna el a HTI műszaki irányítása nélkül.

Jellemző és nem véletlen, hogy az ország jelenlegi helyzetében is csak a HM HTI-ben (2000 decemberében ünnepeltük alapításának 80-ik évfordulóját) volt meg az a céltudatosság és szellemi kapacitás, amellyel képes volt a kísérlet megismétlésére.

Célunk volt továbbá, hogy felhívjuk a figyelmet a méteres hullámhossz-tartományú radarok alkalmazhatóságára a 21. században. Ezek a radarok (például P-18, P-13, OBORONA) a frekvenciasáv fizikai sajátosságai miatt különösen alkalmasak kis visszaverő felületű céltárgyak, mint a pilótanélküli repülőgépek, “lopakodó" típusú repülőeszközük és cirkáló rakéták felderítésére.

A NATO C3 ügynökséggel együttműködésben a későbbiekben tervezzük multisztatikus radarrendszerben való alkalmazásukat is.

Az adóberendezés félvezető eszközökkel történő kiváltásához az L-sávú radar fejlesztésénél megszerzett tapasztalatokat hasznosíthatjuk. A vevő-, és jelfeldolgozó berendezés korszerűsítésénél a P-37 típusú radarok korszerűsítésénél szerzett tapasztalatokat használhatnánk fel. A kompressziós adó-vevő kialakításánál pedig a K-66 radar alapjel-előállító berendezésének fejlesztési tapasztalatai adnak alapot a sikeres tevékenységhez, amivel a méteres radarok aktív zavar elleni védelmét lehetne jelentősen javítani.

5. ábra. A Holdról visszavert radarjelek spektruma. A jelösszegzésnek köszönhetően a valódi jel kiemelkedik a zajból. A maximális amplitúdójújel futásidejéhez tartozó Hold-távolság 396 168 km.

_______________________

1 Bay Zoltán kísérletéről a Fizikai Szemle legutóbb 2000/8 számában, Mészáros Sándor összefoglaló cikkében, a 264-271. oldalakon számolt be.