Prokob Tibor-Búza Tibor: A Föld-Hold távolság megmérése

Az 1946-os Hold-reflexiós kísérlet megismétlése mai eszközökkel


Bay Zoltán születésének századik és a Haditechnikai Intézet megalakulásának nyolcvanadik évfordulója szolgált apropóul, annak a kísérletnek, amelynek célja az volt, hogy a Magyar Honvédség és a HM HTI ma rendelkezésre álló eszközeivel megismételjük Bay Zoltán és csoportja Hold-reflexiós kísérletét.

A kísérlet megismétlésének ötlete Dr. 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.

1. ábra: A kísérlet blokkvázlata

1. ábra: A kísérlet blokkvázlata

 

Elevenítsük föl az 1946. február 6-i kísérletet. Az 1. ábrán (blokkvázlat) látható, hogy egy speciális - a Bay csoport által tervezett és kivitelezett forgókapcsoló biztosította mind az adó vezérlését, mind a visszavert jelek erősítés utáni tíz különböző coulométerre történő kapcsolását. Dr. 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 (a Holdról visszaverődő detektált jel nem emelkedett ki a zajból).

 

2. ábra: A coulométer
3. ábra A kísérletnél alkalmazott síkantenna
2. ábra: A coulométer
3. ábra A kísérletnél alkalmazott síkantenna

 

A 2. ábrán látható a tíz kapilláris csövet tartalmazó coulométer, amelyekben a kivált hidrogéngáz-mennyisége a Holdról visszaverődött egymást követő jeleknek megfelelően jelezte, hogy milyen távolságról érkezik több jel vissza, vagyis ennek alapján detektálhatóvá vált a Hold. A 3. ábrán látható a 8x5 m nagyságú 36 dipólust tartalmazó sík antenna, amit vízszintes és függőleges síkban is el tudtak fordítani, és amelyet a Tungsram kutató laboratóriumának tetején állítottak fel. Az antenna alatti szinten helyezték el a radar többi részét (adó, vevő, kimeneti fokozat, áramforrás, coulométer, forgó kapcsoló). A méréseket a nagy nappali ipari zaj miatt éjszaka végezték. A csillagvizsgáló adatai alapján és egy antennára szerelt távcsővel követték a Holdat és minden kísérlet kb. 50 perc ideig tartott. Az integrálással (kb. 1000 impulzust összegeztek) elérték, hogy a jel/zaj viszony szeres, azaz kb. 30 szorosa lett az eredeti 0,1-és értéknek, ami a jel mérhetővé válását eredményezte. Az 1. táblázatban összefoglalóan láthatók az 1946-os magyar Hold-reflexiós kísérlet fontosabb paraméterei.

Tekintsük át, hogy milyen eszközök álltak a rendelkezésünkre.

A „Bay csoport" kísérleténél alkalmazott méteres hullámtartományban 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 frekvencíasávja megegyezik az 1946 évi kísérletnél alkalmazott hold-reflexióséval. A P-18 típusú radaradó impulzus-teljesítményejelentősen nagyobb (kb. 200 kW) a korabeli rádiólokátorénál. Az antennarendszer döntésére (kb. 200) is van lehetőség ennél a típusnál. Az antenna oldalszöge kézzel beállítható. A radar a 4. ábrán látható.

 

4. ábra: P-18 rádiólokátor

4. ábra: P-18 rádiólokátor

 

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.

Tekintsük át, a megoldandó feladatainkat. 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 lett volna előállítható), 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. Az 5. ábrán látható a kapcsolóáramkör vázlata.

<

5. ábra: A kapcsolóáramkör vázlata

5. ábra: A kapcsolóáramkör vázlata

 

A jelösszegzést (integrálás) digitális módon kellett megvalósítani. A jelfeldolgozással együtt kvázi valós idejű megjelenítést és tárolást kellett biztosítani. A jelfeldolgozás után automatikusan meg kellett határozni, majd kijelezni a mért távolságot. Az 6. ábrán látható a kísérlet egyszerűsített vázlata.

 

6. ábra: A kísérlet egyszerűsített vázlata

6. ábra: A kísérlet egyszerűsített vázlata

 

Foglaljuk össze, az 1946 februári mérés és mi mérésünk közötti alapvető különbségeket:

  • Dr. Bay Zoltán és az általa 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.

 

Táblázatok

 

A 7. ábrán a számítógép monitorán megjelenő képet láthatjuk. A függőleges tengelyen a normalizált integrált amplitúdó értékek láthatók, 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 idő tartományban visszaérkező maximális amplitúdójú impulzus távolságát jeleníti meg kilométerben. A bemutatásra került méréskor ez 396168 km volt. A mérés kezdetekor egy csillagászati program segítségével határoztuk meg, hogy hova kell állítanunk az antenna oldal és helyszögét. A tíz mérésből álló mérési sorozat végén pedig három ellenmérést végeztünk, amikor is az antennát kilencven fokkal elfordítottuk a Holdtól.

 

7. ábra: Az eredmények a számítógép monitorján

7. ábra: Az eredmények a számítógép monitorján

 

A kísérlet megismétlésével szerettünk volna megemlékezni a magyar tudományos élet kiválóságai köztük dr. Bay Zoltán és csoportjának korszakalkotó tevékenységéről. A tények azt mutatják, hogy az 1946-os eredmények nem léteztek volna az M. kir. Honvéd Haditechnikai Intézet szigorúan titkos tevékenysége nélkül. Hervadhatatlan érdemei voltak Dr. Jáky József hmtk. ezredesnek, a rádió, majd a radar szakosztály vezetőjének, aki személyesen irányította az egész magyar kutatási és fejlesztési tevékenységet. 1943 végétől már a lokátorgyártás miniszteri biztosa is volt, családjával együtt 1944 decemberében a HTI udvarán halt meg. A Sas, a Borbála és a Turul a HTI műszaki irányításával épült meg, nélkülük a Tungsram Rt. alkatrészei sem készülhettek volna el. Jellemző és nem véletlen, hogy az ország jelenlegi helyzetében is csak a HM HTI-ben volt meg az a céltudatosság és szellemi kapacitás, amely a kísérletet napjainkban megismételte. Ugyancsak célunk volt, hogy felhívjuk a figyelmet a méteres hullámtartományú radarok alkalmazhatóságára a XXI. században. Ezek a radarok (P-18, P-13, Oborona) a frekvencia sáv 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 aktívzavar elleni védelmét lehetne jelentősen javítani.

Végezetül szeretnénk köszönetet mondani a kísérletben részvevő valamennyi kollégánknak, akik hozzájárultak a Föld-Hold távolság mérésének sikeréhez. A HM HTI állományából Harmath László honvédségi közalkalmazottnak, Buzási Tibor mk. főhadnagynak, Géresi László mk. őrnagynak és Bényi Ferenc mk. őrnagynak. Az MH 1. Radarkiképző és Réskitöltő század állományából Karmó István őrnagynak, Csibi István századosnak és Kiss István őrmesternek.

Prokob Tibor mérnök alezredes, Búza Tibor mérnök őrnagy

Forrás cikk: 
HM Haditechnikai Intézet 1920-2000 - limitált belső kiadás

FansBRANDS

Eredeti Forma1 termékek