Menj a víz alá! – 5.

Sorozatunk utolsó részében arról lesz szó, hogy a víz alatt haladó hajók hogyan tartották a kapcsolatot a környezettel, hogyan tájékozódtak és milyen eszközökkel próbálták egyszerre elrejteni önmagukat és bemérni a feléjük közeledő tárgyak vagy hajók helyzetét.

	Íme, egy tengeralattjáróra szerelt periszkóp, amelyet az ügyeletes tiszt a fogantyúkkal körbe tud forgatni.

A periszkóp előnyei és hátrányai

A periszkóp olyan eszköz, amellyel akadályok fölött is át lehet látni. Neve a görög peri = körül, és szkopeó = néz szavakból áll össze. Lényege, hogy egy csőben két tükröt vagy prizmát helyeznek el, azonos szögben és párhuzamosan, egymástól meghatározott távolságban.

A megfigyelt tárgyról érkező fényt az első tükör vagy prizma a másikra továbbítja, így a fény a Z betűhöz hasonló utat tesz meg, s a végén a megfigyelő szemére vetül. Hatékonyságát a hozzá szerelhető távcsövekkel is javíthatják, s így nagyobb távolságokra is elláthatnak vele.

Az első periszkópot a Gymnote nevű, francia búvárhajra szerelték fel, az 1800-as évek végén.  A 18 méter hosszú búvárnaszádot villanymotor hajtotta, és torpedók is voltak rajta.

Természetesen a periszkópos megfigyelésnek megvolt az a veszélye, hogy hiába süllyedt a víz alá a hajó, a kiálló periszkópját könnyen észrevehette az ellensége. Emellett azt is csak bonyolult módszerekkel lehetett megoldani, hogy a tükröket megvédjék a folyamatos bepárásodástól, ezért az idők során másféle tájékozódási rendszereken kezdtek gondolkozni a mérnökök.

A bal oldali képen a tükrös, a jobb oldalin a prizmás periszkóp működési elvét látod.

Nemcsak a fény verődhet vissza!

A tengeralattjárók fejlesztésén dolgozó mérnökök hamar rájöttek, hogy a hanghullámokkal kapcsolatos kutatások eredményeit a hajók keresőrendszereiben is lehet hasznosítani. Így született meg az ötlet, hogy a tengeralattjárókon is szonár – vagyis hangvisszaverődésen alapuló – rendszereket alkalmazzanak.

A szonár (eredetileg:sonar), vagyis az ultrahangos mélységmérő neve egy betűszó, amelyet az angol Sound Navigation And Ranging (hanggal való tájékozódás és bemérés) kifejezés kezdőbetűiből állítottak össze.

Azt, hogy a vízben terjedő hangot is mérni lehet valahogyan, már Newton is feltételezte, és 1687-ben merőben elméleti alapon meg is becsülte annak sebességét. Később Culladon és Sturm a Genfi-tavon végeztek kísérleteket, villanófénnyel és víz alatti haranggal, s ezek során olyan pontos eredményre jutottak, amelyet később a tudomány visszaigazolt. A Titanic múlt század eleji katasztrófája felgyorsította a kutatásokat, hiszen minden hajótársaság szerette volna elérni, hogy a hajóin érzékelni lehessen a víz alatti jéghegyek távolságait. 1914-ben Fessendom már tudott is jéghegyet mérni, és 1924-ben már ki is futott az első, utasszállító hajó, amelyen biztonságos, szonár rendszerű mérőszerkezet volt.

A szerkezethez használt ultrahang – vagyis a 20 000 Hz-nél magasabb frekvenciájú hangok tartománya – azért is használható jól a különféle műszerekben, mert nincs hatással a megcélzott tárgyra. Emellett amikor egyik közegből a másikba lép, csökken az energiája és megtörik az iránya, valamint vissza is verődhet, ami azt jelenti, hogy ha a tudomány föltérképezte ezeknek a csökkenéseknek, megtöréseknek és visszaverődéseknek a természetét, akkor kap egy olyan rendszert, amelynek alapján pontosan ki tudja számítani az ultrahanggal megcélzott tárgyak adatait.

Így például egy tengeralattjárón egy számítógéppel pillanatok alatt ki lehet számítani, hogy a kibocsátott ultrahang egy bálnáról, egy jéghegyről vagy egy másik hajóról verődött-e vissza, illetve hogy ezek a tárgyak milyen távolságban vannak, és mekkora sebességgel közelednek vagy távolodnak. A szonár rendszerek tehát mindennél okosabb fülek és szemek a tengeralattjárókon, amelyek így ráadásul rejtve is maradhattak.

Mi az a passzív szonár?

A víz alatt nem mindig szükséges, és nem is célszerű aktívan pásztázni a környezetet, ultrahangokat is kibocsátó szerkezetekkel. Gyakran elég ehhez a hallgatózás, vagyis a passzív szonár. Ez nem egyéb, mint egy nagy mikrofon, amely felfogja a vízben terjedő hangokat. A régebbi tengeralattjárókon az orrban helyezték el a mikrofont, ami azonban sok gondot okozott, hiszen a hajócsavarok zaja lehetetlenné tette, hogy a mikrofon a hátulról érkező zajokat is érzékelje. Ezért egy ideig a szonárt a hajók egy kábelen húzták maguk mögött.

	A delfinek mindenkinél tökéletesebb szonár rendszerrel rendelkeznek. Sokféle hangot, köztük ultrahangokat is kibocsátanak, amelyekkel pontosan be tudják mérni a környezetüket.

Később a tengeralattjárókra már több, nagy méretű szonár rendszert szereltek, a hajótest oldalára és farkára, sokféle antennával. Gyakran ma is inkább passzív szonárt használnak, mert ezzel kevesebb energiát fogyasztanak, és kevesebb zajt is csapnak, hiszen az aktív szonár működtetése is hanggal jár. Ma pedig már minden egyéb műszer annyira fejlett, hogy akár egy ultrahangos szonár üzemelése alapján is bemérhetnek egy hajót.

Hol használnak békés célokra szonár rendszert?

A tenger alatti hangok érzékelését a víz alatti világ feltérképezésére, rejtett üregek, barlangok fölfedezésére és egyéb kutatásokra is használhatják. Az egyik, legizgalmasabb kutatás az elsüllyedt Titanic megtalálásának programja volt.

Hetvenhárom éven át egyáltalán nem lehetett tudni, hogy pontosan hol lehetnek a roncsok. 1963-ban indult az első expedíció, amely azonban kudarcot vallott. A 4000 méteres mélységben csak különleges tengeralattjárókkal lehet dolgozni, ami nagyon költségessé tette a vállalkozást. Hogy hatékonyabb lehessen a munka, 1980-ban egy oceanográfus, dr. Robert Ballard az amerikai haditengerészet támogatásával kifejlesztett egy új, víz alatti keresőrendszert, amely a fotótechnikával ötvözte a hangtechnikát.

1985-ben egy személyzet nélküli tengeralattjáró indult el, a Ballard-féle, Argo nevű keresővel, és szeptember elsején a képernyőjén fel is tűntek a Titanic roncsának első képei. Az Argo szonárrendszert a tengerfenéken vontatták, és négy nap alatt kb. 20 000 felvételt készítettek vele a roncsról. A kutatók szeme előtt, ha homályosan is, de képek jelentek meg edényekről, cipőkről, vízforralókról és egyéb holmikról. A megrázó hatású tárgyak mellett végre azt is megtudhatták, hogy a hatalmas hajótest kettétört, és végül ez okozta az elsüllyedését. A szonár rendszer ezzel egyúttal azt is lehetővé tette, hogy a következőben a Titanicról készült könyvek és filmek közelebb legyenek a valósághoz.

Lévai Júlia