Kategóriák
Sára a tudomány nyomában

Kárpáti Sára: A Hold megérintése – Bay Zoltán szenzációs mérése

„…Gyermeki fantáziámat különösen a Hold izgatta. Késő estig játszottam az udvaron és megigézve néztem, miként húz el a Hold a templomtorony mögött…”

Bay Zoltán a 20. század egyik kiemelkedő természettudósa és feltalálója volt. Munkásságának köszönhetően új tudományág születhetett meg, a radarcsillagászat. Kiskoromban engem is nagyon foglalkoztatott a Hold. Esti autózásoknál az ablakból figyeltem, hogyan „követ” minket a Hold, ahogy haladunk az autópályán. Nem tudtam betelni a látványával, egyszerre tűnt messzinek és közelinek is.

Milyen messze van valójában a Földtől a Hold? A távolságot az elsők között mérte meg Bay Zoltán mikrohullámú radartechnikát használva. Először csak elméletben dolgozta ki a kísérletet, amit végül a II. világháború után sikerült is megvalósítania csoportjával. A háború több szempontból is hátráltatta munkájukat; felszereléseiket elszállították, és csak igen szerény körülmények között dolgozhattak a háború után is.

A kísérletek megkezdése előtt néhány elméleti feltételezést dolgoztak ki a tudósok. Ahhoz, hogy a Földről sugárzott rádiójelek eljussanak a világűrbe, át kell, hogy haladjanak az ionoszférán. Ehhez nagyjából 1 méteres hullámhosszokkal kell dolgozni. A Hold felületének visszaverő-képességét 10%-ra becsülték. Továbbá feltételezték, hogy a visszavert jel egyenletesen fog szóródni a térben. Ezeket, valamint az adóberendezés és az antenna tulajdonságait számításba véve arra jutottak, hogy a visszaérkező jel a kisugárzottnak nagyjából 10-16-szorosa kell, hogy legyen. Azonban ez az eredmény túlságosan is kicsi volt ahhoz, hogy bármit is ki lehessen belőle mutatni. A jel-zaj viszonya csupán 1/10 volt. A következő lépés egyértelmű volt, növelni kellett a jel arányát. Viszont, hogy ezt hogyan csinálja a kutatócsoport, az már nem volt ilyen magától értetődő. Egy lehetséges megoldás lett volna, ha kicserélik az adót és a vevőt egy-egy 20–30 Hz frekvenciastabilitású, kvarcvezérlésű darabra a sávszélesség csökkentése érdekében. Ez az opció egyszerű lett volna, de akkoriban Magyarországon nem volt erre lehetőség. Így más utat kellett találniuk a kutatóknak. Végül Bay ötlete mentette meg a helyzetet, ami nem volt más, mint a jelösszegzés. Ilyenkor ismételt jeleket sugároznak ki, majd a visszavert impulzusok összegéből vonnak le következtetéseket. Valószínűségszámítással arra jutottak, hogy a jelek összegének az ismétlések számával egyenes arányosságban kellett növekednie, miközben a zajok összegének csak az ismétlések számának négyzetgyökével arányosan kellett nőnie. Így, ha megfelelő ismétléssel dolgoznak, akkor a jel aránya a zajhoz képest akár egy nagyságrenddel is növelhető. Összesen 1000 impulzust adtak le 3 másodperces ismétlésekkel, így a kísérlet 50 percig tartott. Ekkor újabb problémába ütközött a kutatócsoport; az analóg áramkörök nem voltak elég pontosak és stabilok ahhoz, hogy 50 percig tudják gyűjteni a gyenge elektromos jeleket. Bay hidrogén voltaméter segítségével szeretett volna túllendülni a nehézségen. Ez egy olyan eszköz, amiben 30%-os kálium-hidroxid vizes oldat található. Az oldatból elektromos áram hatására hidrogéngáz fejlődik. A keletkezett hidrogéngáz egy vékony kapillárisban gyűlik össze, és eltolja a folyadék felszínét az összegzett árammal arányosan. Hogy a jelet pontosabban tudják meghatározni tíz voltamétert kötöttek össze.

Bay Zoltán a Csodák Palotájában

Több hónapnyi kísérletezés után 1946. február 6-án éjjel a kutatócsoport megbizonyosodhatott a mért eredményeik helyességéről. 2,5 méteres hullámhosszon radar-visszhangot fogtak fel a Holdról. Az USA-ban néhány héttel a magyar siker előtt hasonló kísérletet végeztek el. A háború utáni nehéz körülmények között Bay és csapata által elvégzett kísérlet világhírűvé vált, és egyben a radarcsillagászat kezdetét is jelentette. A módszert, amivel Bay a radarjeleket összegezte és a zajt csökkentette ma már általánosan használják a radarcsillagászatban. Ez a kísérlet azért is egyedülálló, mert az első olyan természettudományos vizsgálatok közé tartozik, amiket Földön kívüli tárgyon végeztek. Az égitestekről szerzett ismeretek addig évezredeken át csupán passzív megfigyeléseken alapultak, de ez az újfajta technika lehetővé tette a távoli objektumok fizikai vizsgálatát is. A kísérlet egyben azt is igazolta, hogy a Hold egy anyagi jellemzőkkel bíró tárgy, ami meghatározható távolságra helyezkedik el a Földtől.

Bay Zoltánnal egy kiállításon találkoztam a Csopában, és annyira megfogtak a Holddal kapcsolatos kutatásai és kísérletei, hogy többet szerettem volna tudni róla, valamint az általa vizsgált területekről, így beleástam magam a témába.

Források, további információk:

https://hu.wikipedia.org/wiki/Magyar_Hold-radar-k%C3%ADs%C3%A9rlet

http://www.feltalaloink.hu/tudosok/bayzoltan/html/bayzoltal2.htm

https://www.sopronmedia.hu/cikkek/75-eves-bay-zoltan-hold-radar-kiserlete

Kárpáti Sára a Lauder Javne Iskola TehetségHáz programjának résztvevője. Köszönet a Csodák Palotájának a látogatási lehetőségért!

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük