A Bay-csoport és a magyar űrtevékenység kezdetei, 1942–1946

Mint minden évben idén is február 6-án emlékezünk meg a Magyar Honvédség rádiótechnikai fegyvernemének napjáról. Jelen tudománytörténeti írásomban egy 1942-ben kezdődött titkos katonai rádiólokátor fejlesztési programot szeretnék beláthatóbbá tenni, mivel hatásában egybeforrt a magyar űrkutatás aktív korszakát megnyitó Holdradar-kísérlettel. A Bay Zoltán atomfizikus vezette kutatócsoport olyan, a jelenkorra is kisugárzó tudományos technikai újításokat fejlesztett ki, amelyek nemcsak az ionoszférakutatásokból született RADARt, de a nemzetközi radarcsillagászatot is előmozdította, megalapozva ezzel a planetológia, a Naprendszer feltárásának kezdeteit, utat mutatva a jövő, az űrkutatás felé.

Mielőtt belefognánk a Bay Zoltán (1900–1992) vezette kutató stáb tevékenységének bemutatásába, érdemes vázolni azt a nemzetközi tudományos közeget, amely meghatározta a magyar kutatók mozgásterét. Az alkalmazott fizikai és matematikai alapú kutatások szemszögéből a második világháború – a tudományos technika katonai alkalmazásából kifolyólag – az emberiség történetének első elektronikus háborújának is tekinthető. De itt az „is” nagyon fontos, mert a háború fordulópontján, 1942-43 körül, a hadászati célokért folyó tudományos kutatásban egy megmagyarázhatatlanul gyors technikai ugrás figyelhető meg. Különösen az űrtechnika terén a Hitler és pártja, az NSDAP uralta Németországban, ahol a kis sűrűségű légkör és a világűr ollóhatárának számító 100 km-hez közeli Kármán-vonalig már emberrel történő aerodinamikai kísérletek folytattak; mi több – ha hinni lehet a fennmaradt töredékes dokumentumoknak – olyan mágneses-impulzus vezérlésű szuperdiszkeken dolgoztak az SS speciális kutatórészlegénél, a Sonderbüro N. 13-nál, amelyek megváltoztatták maguk körül az idő szerkezetét. Annyi bizonyos, hogy a 20. század elejének konceptuális forradalma felforgatta a fizika világában mélyen rögzült meggyőződéseket. Egy korábban elképzelhetetlen világegyetem lehetősége a Newton-i mozgás és gravitációs törvények helyére az elektromágnesesség Maxwell-féle elméletét léptette, megtámogatva Einstein speciális, de még inkább az általános relativitás és Heisenberg kvantumelméletével. Mindezen együtthatók az elméleti fizika gyakorlati alkalmazásának beláthatatlan távlatokat nyitott.

Az intenzív mikrohullámú kutatásoknak betudhatóan az új hadászati technikák legfőbb ágensévé a rádió iránymérés és távolságmérés elvén működő készülék, a RADAR vált (Radio Detection and Ranging). A rádiólokációval kapcsolatos katonai célú kutatásokat a honi légvédelmek az 1930-as évektől riasztásra, felderítésre és helymeghatározása alkalmazta. Az ionoszférakutatásokból ismert elektromágneses hullámok visszaverődésén alapuló radart (3 MHz–110 GHz frekvencia, 100m–2,7mm hullámhossz) integrált légvédelmi célokra először az elektronika területen élenjáró Nagy Britannia alkalmazta az angliai légicsata, majd pedig a „Blitz” idején. A gyors információkat és a légtér egészéről egységes képet adó Dowding-rendszerrel összefüggésben a műveleti központokban radarral észlelték a túlerőben lévő Luftwaffe-gépeket, és irányították a RAF pilótákat az ellenséges célpontok felé, „ellopva” a német győzelmet. Siker? Kétségtelen. A hadviselő országok számára nem is maradt hatástalan a gyors fejlődésnek induló radartechnika katonai alkalmazása.

A második világháború előrehaladtával a Magyarország elleni tömeges légitevékenység elkerülhetetlennek látszott. A Honvédelmi Minisztérium (HM) az 1941 áprilisi jugoszláv bombatámadás konkrét eseményére válaszul és a változó hadihelyzetre tekintettel, a hadászati eszközök tervezésével és fejlesztésével foglalkozó Magyar Királyi Honvéd Haditechnikai Intézet (HTI) bevonásával komplett radarrendszerek vásárlása, illetve licenc ügyben német szövetségeséhez fordult, sikertelenül. Berlin merev elzárkózása miatt a Honvéd Vezérkar a saját technológia kifejlesztése mellett döntött. A Hadi Műszaki Tanács javaslatára a HM a Műegyetem Atomfizika Tanszékét kérte fel egy földi lokátor, tehát radartechnológián alapuló védelmi figyelmeztető rendszer kifejlesztésére, az addigi „automatizált” információcserét biztosító 500 alacsonyhatékonyságú megfigyelőpont, valamint az immobil és mobil jelzőőrsök felváltására.

Az újszerű program célja: az ellenséges repülőgépek mikrohullámú detektálásának kifejlesztése volt, ami tekintettel a kedvezőtlen kutatási paraméterekre igazi magasugrásnak számított. A mikrohullámú és lokátorkutató csoport megszervezésével a HTI két tagját: a kísérleti fizika elismert szaktekintélyét, Dr. Bay Zoltánt és az intézmény 4. szakosztályának vezetőjét, Jáky Józsefet a hmtk. ezredesét kérték fel, akik a későbbiekben megalakították a radarfejlesztés három funkciójú csoportját, amelyek közül csak az egyik, az elméleti volt a tulajdonképpeni Bay Zoltán vezette kutatócsoport (továbbiakban: Bay-csoport). A kísérletek helyszínének az Osram és a Philips mellett Európa harmadik világítási és villamosságipari óriását, az újpesti Egyesült Izzólámpa és Villamossági konszernt választották, ismertebb nevén: a Tungsramot. A világelsők között szereplő multinacionális Tungsram ekkor már hadiüzemként működött. A hazai és a nemzetközi szintéren is kiterjedt kapcsolati hálóval rendelkező Aschner Lipót vezérigazgatónak köszönhetően már korábban is világszínvonalú technológiai fejlesztések helyszíne volt.

Bay professzor, aki ekkor a Tungsram műszaki vezérigazgatója volt, az alkalmazott tudományos kutatás legjobb szakembergárdáját vonta be a fejlesztésbe, sokan közülük világhírű tudósok, olyanok mint: Budincsevits Andor, aki elsőként fejlesztette ki a világon a kék fényre érzékeny triódát, amit a németek a magas atmoszféra kutatási terv keretében a V-2 ballisztikus rakétáknál alkalmaztak. Simonyi Károly (Charles Simonyi világhírű szoftverfejlesztő mérnök és űrturista édesapja), aki a parabolikus reflektor és az iránymérés területén ért el sikereket. Továbbá Winter Ernő elektroncső fejlesztései, Dallos György vevőkészülék kifejlesztése, Selényi Pál sikeres elektrosztatikus képátvitele (pl. az 1939-es FTC – Újpest rangadó élő közvetítése a Tungsram kísérleti televíziójában). A radarfejlesztés összetett kutatási mozzanataira jelen írásomban nem térek ki a téma kielégítő feldolgozottsága miatt, melyet Somogyvári Lilla Virág az Újkor oldalán kellő részletességgel tárgyal. Ezért, mindössze tudománytörténeti oldalról foglalom össze egy táblázatban.

A következőkben a tudománytörténetileg messze jelentősebb Holdradar-kísérletet és annak jövőbeni kihatásait próbálom körbejárni. A kutatási folyamatok részleteit értő, vagy azok iránt mélyebben érdeklődő olvasók számára az irodalomjegyzékben kerültek elhelyezésre az interneten is hozzáférhető válogatott szakírások. Az első amit érdemes megemlíteni, hogy a tudományos információ csere és az ez irányú nemzetközi kísérletek a háborús állapotokból kifolyólag egymástól függetlenül folytak, titokban, eltérő célokkal és keretfeltételekkel (elszigetelt példának számított a budapesti Bay–Heisenberg találkozó 1943-ban, illetve egy évvel korábban Wilhelm Hanle-val Berlinben). A finomított értéket nyújtó távolságarányos csillagászati egységben 0,0026 CsE-re, azaz kb. 363 000-406 000 km távolságban, az égbolton 15°/óra sebességgel haladó Hold kifürkészése, kutatása (szelenológia) mindig is az emberiség ősi vágyai közé tartozott. Az 1940-es évekre a kutatók előtt tehát egy történelmi kihívás állt, még pedig az, hogyan lehet fejlett földi megfigyelő eszközökkel kiterjeszteni a rádiókommunikációt – különösen mikrohullámú frekvenciákon – a horizonton túlra, az ionoszférán át, amelyről ismert volt az a hipotézis, hogy a rövid, néhány méter alatti elektromágneses hullámok át tudnak hatolni légköriablakán, de ennek az állításnak sehol a világon nem voltak kísérleti bizonyítékai. A sejtés az volt, hogy a Hold „megérintése” abban az esetben válhat csak valóra, ha a mikrohullámú jelek visszaverődés nélkül haladnak át az ionoszférán, az elviekben nem túl jó reflektor Holdra. 

„…a megvalósuló jövő fantasztikusabb lesz, mint minden megálmodott jövő. Az ember elindul azon az úton, amelyen haladva csillagközi polgára lesz a világegyetemnek.” (Bay Zoltán)

1944 tavaszára a Bay-csoport implementálta a megfigyelő pontokat felváltó katonai radarrendszer kifejlesztését. A mikrohullámok céltárgyakról történő visszaverődésének elemzése adta a Bay-csoport számára azt az asztrofizikai gondolatot, amely elektromágneses hullámokkal egy idegen égitest, a Hold felszínének fizikai megérintését tűzte ki célul. A fundamentális feladat a stábot azonmód tovább lendítette az űrkorszakot megnyitó Holdradar-kísérletek irányába, az űrkutatás felé. Ennek megfelelően a korábbi passzív megfigyelések helyébe egy aktív folyamatot: a kísérletet állították. Ez világraszólóan új volt a csillagászatban, ahol a természettudományok többi területétől eltérően a tárgyak „megfoghatatlanságából” és messzeségéből kifolyólag kísérleteket nem használtak. Az angolszász légitámadások miatt a kutatói részleg egy jelentős részét biztonsági okokból kitelepítették Nógrádverőcére. Az elméleti vizsgálatok elvégzését nyárra fejezték be, és építették meg az első berendezést, egy 3m-es parabola antennát. Azonban a 0,5m hullámhosszon megkezdett próbák nem voltak sikeresek. A próbák kiértékelésére már nem kerülhetett sor, mert szeptemberben visszatértek Újpestre. A laboratóriumi körülmények között elkezdték újraépíteni és installálni a rendszert.

A jaltai konferenciát követően a győztesek – mert ekkor már a háborút, mind Keleten, mind Nyugaton Németország határain belül vívták –Európát érdekszféráik mentén geostratégiai egységeket képező régiókra osztották; lerakva ezzel egy új kétpólusú világrend alapjait. A teheráni konferencia (1943) döntésének értelmében Magyarország, az expanzionista-intervencionista stratégiát követő Szovjetunió megszállási övezetébe került. A romokon berendezkedő szovjet katonai igazgatás elsők között a „high-tech technológiákat” felvonultató ipari objektumokat foglalta le, köztük a részben amerikai tulajdonú Tungsramot, amely igen előkelő helyen, a jóvátételi lista második tételeként szerepelt. 1945. március végén, termelő kapacitásának 96%-át kitevő közel 700 vagonnyi berendezést és nyersanyagot Galdin tábornok irányításával nem egészen nyolc hét leforgása alatt az ezer fős szovjet katonai különítmény leszerelt és a Szovjetunióba szállított, köztük a Hold-radart és az antennát is. Ez ügyben Washington több ízben jegyzékben adott hangot tiltakozásának a SZEB (Szövetséges Ellenőrző Bizottság) elnökénél, a Sztálin jobb kezének számító Vorosilov marsallnál, eredménytelenül.

A szovjet hatóságok Bay Zoltán kísérleti laboratóriumához az Orosz Tudományos Akadémia közbenjárására nem nyúltak, meghagyták a Holdradar-kísérletek számára (vélhetőleg a valós ok az lehetett, hogy a hidegháború előszobájában a K. Ciolkovszkij elméleti űrkutatásán nevelkedett szovjet szakemberek hamar felismerték a kísérletekben rejlő katonai potenciált).  Azonban a tárgyi berendezéseknél felfoghatatlanul nagyobb és fájóbb vesztesége is volt a Bay-csoportnak, a magyar társadalom közös emlékezettudásának részét képező holokauszt áldozatai: Dallos György, Bródy Imre a kriptonlámpa feltalálója és a Tungsram további négyszáz zsidótörvényekkel sújtott hűséges alkalmazottja közül nagyon sokan. Ironikus módon a Magyar Rádiótechnikai Fegyvernem Napján, február 6-án helyezte hatályon kívül az Ideiglenes Nemzeti Kormány mindazon törvényeket és rendeleteket, amelyek a zsidókra nézve hátrányos megkülönböztetést tartalmaztak (ld. 200/1945. sz.).   

A magyar kutatással egyidőben egy másik országot is nagyon intenzíven foglalkoztatott a Hold „megérintése”: az Amerikai Egyesült Államokat. Az 1945 őszén induló amerikai Holdradar-kísérletet Diana római holdistennőről nevezték el Project Diana-nak (1946). A korai hidegháború diplomáciai kontextusából, különösen is a reaktív természetű és defenzív jellegű Truman-doktrína szemszögéből, a nagy hatású Diana Projekt-nek a kezdetektől hadi jellege volt. Az amerikai tudomány- és technológiapolitika hivatalosan az ionoszféra tanulmányozására, nem hivatalosan az interkontinentális ballisztikus rakéták észlelésére, valamint az elektronikus hírszerzési (Electronic Intelligence, ELINT) technológiák kifejlesztésére irányult (pl. Holdról visszaverődő szovjet radarjelek észlelése, a sztálini Szovjetunió lehallgatására tervezett Hold-rádiós hírszerzési program: a Passive Moon Relay, PAMOR). A kísérletek lényegét mi sem bizonyítja jobban, mint hogy a J. H. De Witt ezredes vezette szupertitkos egység olyan feladatokat teljesített, amelyek a későbbiekben megalapozták a hidegháború nyitányaként deklarált Fulton-i beszédet (1946), majd a G. F. Kennan feltartóztatási stratégiájával (containment) az űrverseny felé vezető utat.

A Pentagont mindig is érdekelte Németország különleges technikai hagyatéka (ld. Gemkapocs-művelet, Luftwaffe rakétaprogram). Ezért az olyan világhírű emigráns tudósokon keresztül, mint Kármán Tódor – Hermann Oberthhez hasonlóan a rakétatechnológia és a hiperszonikus űrhajózás egyik úttörője – lehettek bizonyos fokú sejtéseik a tudományos fantasztikum határait súroló német űrkutatásról. A futurisztikus előretörés árnyékában azonban egy elborzasztó tény rejtőzött: a megsemmisítő táborokba hurcolt, végletekig kiszolgáltatott emberek tízezreinek meggyilkolása a kísérleti eredményekért (ld. Mittelbau-Dora koncentrációs tábor komplexum: Ellrich, Harzungen Rottleberode etc.; nürnbergi orvosper ® Nürnbergi Kódex). A tudomány drámaian megnövekedett jelentőségéből levezethetően, egyfajta „szellemi jóvátételként” Washington nem zárkózott el a német műszaki know-how kiaknázása elől, amely a második világháborút követően valószínűtlen módon felgyorsította az amerikai interplanetáris repülés kutatását (pl.  White Sands Proving Ground), és a végső cél elérését: az ember felküldését egy végtelen térbe, a világűrbe.

A számtalan kritikus hátrány, elsők között is az adatok megszerzéséhez és elemzéséhez alkalmazott technika hiánya, nem tette kérdésessé a kísérletek továbbvitelét. Az újrainduláshoz az AT&T magyarországi leányvállalata, a Standard, a Bay-csoport rendelkezésére bocsájtott egy adóberendezést, de ennek teljesítménye jelentős mértékben elmaradt a kísérletek végzéséhez szükséges teljesítmény minimumtól (a Diana Projectben használt 20-30 Hz frekvenciastabilitású, kis sávszélességű kvarcvezérlésű adóval és vevővel összevetve gyakorlatilag használhatatlan volt). Igazán példaértékűnek mondható a cél elérésének megszervezése. Bay professzor a kedvezőtlen paraméterek ellensúlyozására egy előre mutató megoldással megosztotta az erőforrásokat, azaz személyre szabott bontásban kapták meg a kutatók a feladatokat: az elméleti számításokat és a mérések vezetését maga Bay professzor és Simonyi Károly végezték. Budincsevitsre a coulombméterek és a forgókapcsoló tervezését bízták. A Hold égi koordinátáit a szabadság-hegyi Csillagda adatait felhasználva a Horváth-Takács páros számította ki.  Az eszközök kivitelezésénél Patak János, Pintér János és Várbíró Emil segédkeztek. A kísérletsorozatban közreműködött még Bodó Zalán, Csiki Jenő, Pócza Jenő, Tary László, és még sokan mások.

Az elméleti megoldások közül több már korábbról is ismert volt, így ezeket – a gyár magas nappali elektromos zaj szintje miatt csak éjszaka folyó kísérletekhez – nagy kreativitással és innovációval alkalmazták. Az adóteljesítmény fokozására 0,06 s-ra növelték az impulzushosszt, ami alkalmas volt a Hold szilárd kérgének igazolására például 1969-ben a nagyszabású Apollo 11 esetében, ahol nagy kérdés volt a Hold felszín szilárdsága, hogy landoláskor nem süllyed-e el a Pavlics Ferenc tervezte NASA holdautó. A vevőoldali sávszélesség csökkentését nem tudták megoldani, ezért alacsony zajtényezős vevőt alkalmaztak, ahol a jel/zaj arány 1/10-re adódott. Jelösszegzés módszerét alkalmazták, mégpedig a többszörösen megismételt periodikus jelkibocsátást, azaz a nagyon ritkán menő jelek nagyon sokszori összegzésével (3sec periódussal 1000 jeladás, a Hold – Föld – Hold időigénye 2,8sec). Az analitikus eljárásokra alapozott korai számítógépek alkalmatlanságából kifolyólag a jelek (értsd: a Holdról visszaverődött radarimpulzus) tárolására egy 50 perces üzemidejű jelösszegző berendezésre volt szükség. Ehhez viszont nagy időállandójú összegzők (integrátorok) kellettek, amelyeknek saját rendszere több órás időtartamra megtudja őrizni a jeleket. Ezért a jelek tárolására 10 db saját fejlesztésű hidrogén coulométert készítettek és kapcsoltak össze a radarszerkezetből átalakított, változtatható szögállású antennával, amelyet a Tungsram központi gyárépületének tetején állítottak fel. Sokszori próbálkozás után 1946. február 6-án este a Hold válaszolt. Három hét fázis késéssel, szorosan az amerikaiak mögött másodikként a világon a Bay-csoport rádióhullámai sikeresen hatoltak át a Föld ionoszféráján. 1946. február 6-a a radarcsillagászat születésének napja a tudománytörténetben, amely mindkét kísérletet egyenértékűnek tekinti.

A háborút követő évek beállatlansága cseppfolyóssá tette a tudományos élet sáncain belüli világot is. A politikai éleben lezajlott változások a szakmaiság egészen új légkörét hozta magával. Kitapinthatóbbá vált, hogy Moszkva a szuronyokra ülve a szovjetrendszert erőlteti rá az érdekszférájába került társadalmakra. Magyarán: nem szándékozik figyelembe venni az Atlanti chartában (1941) lefektetett alapelveket, hogy: „tiszteletben tartják minden népnek azt a jogát, hogy megválaszthassa, milyen kormányzati formában kíván élni”. Az egyre inkább légüres térben mozgó Bay professzor és több kollégája, kiutat nem találva, az emigrációt választotta. A Bay-csoport tevékenysége lezárult. Tudományos tevékenységük hatása azonban meghatározó maradt. A két szuperhatalom egyaránt alkalmazta kutatási eredményeiket a Földön kívüli világ megismerésében.

Az ionoszféra-kutatás, mint csillagászati információforrás, a későbbiekben ösztönzően hatott a rendkívül pontos asztrometrikus adatokat szolgáltató radarcsillagászat megjelenésére, a jelismétlés és jelösszegzés módszerének Bay-csoport-féle ún. hosszú távú integrációs technikájának (long-time integration) kitalálása és gyakorlati kifejlesztése, amely a radarcsillagászat alapvető észlelési eljárása napjainkban is. A radarcsillagászati rendszereket az égitestek aktív kutatásán túl a veszélyt jelentő földközeli aszteroidák (ld. 99942 Apophis/MN₄, ill. Bennu űrszikla) megfigyelésére alkalmazzák. Továbbá új tudományok, mint a modern asztrofizika, kozmogónia és kozmológia, valamint számos kutatási terület kialakulására. Napjainkban a CONCERTO spektrométerrel a korai Világegyetemet, az első csillagok kigyúlásának ősi és rejtélyes kozmikus időszakát feltérképező univerzum kutatásán túl, olyan különleges objektumok, mint a Föld-típusú (exo)bolygók, galaxisok, neutroncsillagok és fekete lyukak azonosítására, a mikrohullámú háttér sugárzás vizsgálatára, az űrszondákkal végzett naprendszerkutatásra, amelynek kezdetei a Bay-csoport 1946-os Napvisszhang kísérletére nyúlnak vissza. 

A második világháború generálta lokátor fejlesztéséből kinővő Holdradar-kísérletek jelentőségét nem lehet túlbecsülni. A történelmi felfedezés, hogy áttörhető az ionoszféra, és lehetséges a kommunikáció a Föld és az univerzum többi része között, megnyitotta az űrkutatás lehetőségét. Ugyan az ember megtelepedése más bolygokon még várat magára. Annyi bizonyos, hogy az űrtávcsövekkel és teleszkópokkal végzett megfigyelések a 13,5 milliárd fényévre található HD1 jelű csillagontó galaxisig nem válhatott volna valóra az alkalmazott fizika és matematika által történt technika kifejlesztése nélkül, amelyben a Bay-csoport kutatóinak elévülhetetlen érdemei vannak, öregbítve a magyar rádiótechnikai és űrkutatás kitüntetett nemzetközi elismertségét. Erre nem is lehetne illusztrisabb példát hozni, mint azt a kevésbé ismert tényt, hogy a világon csak három ország számítja saját űrkutatásának kezdetét 1946-tól: az Egyesült Államok, a Szovjetunió és Magyarország.

Penyaskó Tamás

Irodalomjegyzék

István Balajti – Ferenc Hajdú: Surprising Findings from the Hungarian Radar Developments in the Era of the Second World War In: The Radio Science Bulletin No 358, September 2016, pp. 82-107.

Bay Zoltán: Az élet erősebb. Csokonai Kiadó-Püski Kiadó. Debrecen-Budapest, 1990.

Bay Zoltán: Reflection of microwaves from the Moon. In: Hungarica Acta Physica vol. 1; pp: 1-22, 1947.

Borhi László: A jóvátétel szerepe a szovjet gazdasági térnyerésben Magyarországon a második világháború után. In: Remény és realitás Magyarország 1945. Nemzeti Emlékezet Bizottsága. Budapest, 2017, pp.185-186.

Adrew J. Butica: To See the Unseen, A History of Planetary Radar Astronomy. NASA SP-4218, NASA History Office, Washington D.C. 1996.

Halmosy Dénes: Nemzetközi szerződések 1945–1982. Közgazdasági és Jogi Kiadó. Budapest, 1985.

Ezt olvastad?

„Győzni kellett azoknak az erőknek, amelyeknek zászlajára a szabadság és a haladás volt írva” – Hogyan ünnepelték a munkáspártok 1945. május 8-át?

A második világháború európai szakaszát lezáró fegyverszünet aláírásának alkalmából 1945. május 8-án a baloldali pártok egy jelentős létszámú tömegdemonstrációt szerveztek

X