 |
 |
 |
Ovan t.v.: Hela experimentet monterat på bottenplattan till
transportlådan.
|
Sven Grahn
Ett svenskt satellitburet optiskt instrument för
undersökning med ultraviolett ljus av processer på solen hade föreslagits av
docenten Jan-Olof Stenflo (1)
vid astronomiska institutionen vid Lunds universitet (AIL). Stenflo hade 1968 disputerat på en avhandling
om solens magnetfält som baserade sig på observationer under sextiotalets mitt
från det astrofysiska observatoriet på Krim. Tillsammans med sina kollegor vid
observatoriet på Krim lyckades han övertyga både svenska och sovjetiska
rymdmyndigheter att bygga detta instrument och skicka upp det med en sovjetisk
satellit.
Det
nystartade Rymdbolaget fick uppdraget att hålla ihop projektet. Optiken
tillverkades hos AB Jungner och elektroniken hos Saab. Rymdbolaget
(numera SSC) byggde detektorelektroniken, solsensorer och genomförde den slutliga provningen
av optiken och hela systemet i en vakuumanläggning i laboratoriet vid bolagets
kontor på Tritonvägen 27 i Solna.
Ovan t.v.: Hela experimentet monterat på bottenplattan till
transportlådan.
Ovan t.h.:
Lars Stenmark, Rymdbolaget, med experiment, enkoder och
markutrustning.
Nedan t.v.: Experimentet sett underifrån.
Det
huvudsakliga vetenskapliga syftet med experimentet var att utforska
övergångsområdet mellan solens kromosfär och korona (5)
. De registrerade våglängderna låg i spektralområdet 1200 - 1500 Å. Instrumentet mätte solljusets polarisation,
ett mått som skulle användas för
att uppskatta temperaturgradienten och magnetfältet i detta övergångsområde.
Experimentet
var utformat för att mäta polarisationen i två fasta riktningar,
parallellt och vinkelrätt mot spridningsriktningen. Tekniken för att analysera linjär polarisation i vakuum-UV-området
(VUV) bygger på att snett infallande reflekterat ljus är delvis polariserat.
Om reflektionen sker vid en dielektrisk yta vid Brewstervinkeln är det reflekterade ljuset polariserat till 100%, men reflektansen är låg. Vissa ytskikt, som guld, ger omkring 70% polarisation vid en infallsvinkel på ungefär 60° i kombination med hög reflektivitet. I experimentet skedde polarisationsanalysen redan vid de två första optiska komponenterna, två plana speglar indelade i två halvor med olika ytbeläggning, guld respektive Al+MgF2 . Den senare ytan gav mindre än 5% polarisation. De två ljusstrålarna som reflekterades av de två speglarna fokuserades på samma utgångsspalt men delades sedan upp och fick falla på två separata fotomultiplikatorer. Dessa två parallella optiska kanaler reagerade således helt olika på ljus som var polariserat parallellt respektive vinkelrätt mot spridningsriktningen. Därför var skillnaden i räknefrekvens hos fotomultiplikatorerna ett mått på det infallande ljusets polarisation. Ett plant gitter producerade ett spaltlöst solspektrum med bilder av solen i respektive emissionlinje överlagrade ett kontinuerligt, utsmetat, bakgrundspektrum. Instrumentet hade inga rörliga delar. Instrumentets polarisationsegenskaper kalibrerades noggrannt vid en UV-provanläggning hos Max-Planck Institut für Extraterrestrische Physik i Garching utanför München.
Fotomultiplikatorerna hade ett
sidoriktat fönster av MgF2 och var tillverkade av det franska företaget R.T.C.
(La
Radiotechnique-
Det spaltlösa spektrum söktes av genom att hela satelliten svepte fram och tillbaka på order från markstationen. Rumsupplösningen i en dimension var ungefär en halv bågminut. Förutom signalerna från de två fotomultiplikatorerna sändes två solsensorsignaler (i X- och Y-led) till marken (2) . Bilden ovan visar den optiska konfigurationen. Experimentet vägde 6 kg (4) . Optikboxen, som satt utanpå satellitens med kvävgas trycksatta huvudskrov, mätte 250 x 150 x 180 mm. Enkodern mätte 280 x 158 x 125 mm och var placerad inuti satellitens tryckbehållare som hölls vid 0,87 atm tryck.
För dataöverföringen till marken används i satelliten fyra
synkront arbetande analoga kommutatorer till vilka enkoderns fyra datautgångar
var anslutna. Varje mätvärde eller synkroniseringsord sammansattes av nivåerna
ut från de fyra kommutatorerna. Nominellt var nivåerna diskreta; av 12 nivåer
utnyttjades högsta och lägsta för synkronisering, övriga 10 för data (1,2-4,8
Volt i 0,4 V steg). De tio spänningsstegen representerade siffrorna 0-9. Så
genom att kombinera sifforna (0-9) från de fyra kanalerna kunde man således
överföra ett mätområde är 0-9999. Till en femte kommutator sände enkodern en
fyrkantvåg som var i takt med ordfrekvensen.
På marken samplades de analoga signalerna som kom från telemetrisystemet med 8-bitars upplösning och lagrades på band som sändes till Sverige. Rymdbolaget lånade ut en bandspelare till datacentralen i Moskva.
I (3) och (5) finns en hel del detaljer om hur experimentet kördes.
Som redan nämnts söktes solspektrum av genom att satellitens axel förflyttades utefter diagonalen på ett rektangulärt vinkelområde område med dimensionerna +/- 70 bågminuter och +/- 160 bågminuter. Under en sådan avsökning låg vinkelhastigheterna efter rektangelns sidor i intervallet 100-250 bågsekunder/s . Satellitens rollhastighet hölls under 0,05°/s.
Spektrometern var aktiv under i
genomsnitt två till tre markstationspassager per dag. Spektrometern
var endast i drift när satelliten var i radiokontakt med marken. Varje
markstationspassage varade 5-10 minuter. Under den tiden kunde upp till tre
avsökningar av solens spektrum ske. Spektrometern slogs på automatiskt så snart
radiokontakt etablerats och stängdes av när radiokontakten förlorats. Man
räknade med att mellan tio och sextio timmar data skulle kunna samlas in under
satellitens nominella livstid på 60 dagar. Experimentet tilläts förbruka 10 Watt
när det var i drift.
Tiden på dagen för
uppskjutningen var vald med detta i åtanke, uppenbarligen. För att kunna göra
meningsfulla mätningar måste ju satelliten vara i solljus när den passerade
markstationen. Låt oss ta markstationen i Yevpatoria på Krim som exempel.
Banplanet vred sig ju i förhållande till stjärnhimlen och solen. Därför uppstod
perioder då passager över Sovjetunion skulle ske i mörker. Tabellen ovan till
vänster visar antalet passager i dagsljus över Yevpatoria. Andra stationer kan
ha använts, förstås, men ändå existerade perioder då få vetenskapliga data kunde
samlas in.
Interkosmos-16 var baserad på den standardiserade småsatelliten i DS-serien (DS= 'Dnepropetrovsk Sputnik') som utvecklats av Mikhail Yangels konstruktionbyrå OKB-586 (även känd som KB Yuzhnoye) i Ukraina och sändes upp med raketer från samma konstruktionbyrå. Satelliterna användes för ett brett urval av militär och civil forskning (6).
Det preliminära konstruktionsarbetet för den mer avancerade DS-U-familjen av satelliter blev klart 1963. Yangel föreslog en standardiserad serie av satelliter med följande egenskaper.
Interkosmos-16 var av typen DS-U3 med suffixet "IK" för Interkosmos. Sex sådana satelliter byggdes. Bilden ovan visar en fullskalemodell av en DS-U3-satellit på Tekniska Museet i Stockholm.
Den svartvita bilden nedan är tagen i december 1972 och visar deltagarna i ett möte i Moskva om experimentet. Institutet för Rymdforskning (IKI) i Moskva var representerat liksom forskningsinstitutet IZMIRAN utanför Moskva. Fr.v.: Okänd, Yan L. Ziman (IKI), Stefan Zenker (projektledare för experimentet på Rymdbolaget), okänd, Fredrik Engström (Rymdbolagets VD), Yuri Preobrazhenskiy (IKI), okänd (tolk?), Yuri I. Galperin (IKI), Jan Stiernstedt (ordf. i Statens Delegation för Rymdverksamhet), Valeriy Zolotukhin (Bitr chef för IKI), Nikolay Novikov (Vice ordförande i Interkosmosrådet), Igor S. Zhulin (IZMIRAN). Stefan Zenker har tillhandahållit bilden nedan. Han hittade det av en slump i början av 2016 instucket i en bok. Troligen har bilden tagits av Andrej Bruns vid Krims astrofysiska observatorium.
Färgbilden därunder är tagen av
Lars Anderson, ingenjör på Rymdbolaget, i december 1972 under projektets
besök i Moskva och på Krim.
Instrumentet sändes upp med en raket från Kapustin Yar den 3 juni 1975, men ett telex från Interkosmosrådet meddelade att uppskjutningen misslyckats. Första steget i tvåstegsraketen upphörde att fungera 84 sekunder efter starten, uppgav man.
Ett reservexemplar av utrustningen gjordes i ordning och
kl. 13.00.02 svensk tid den 27 juli 1976 sändes den
Denna gång var Jan-Olof Stenflo (AIL) och två ingenjörer från
Rymdbolaget (Anders Björkman och Pierre Lingheim) närvarande vid
uppskjutningen. Nedan återges de officiella bilderna som den sovjetiska sidan
tillhandahöll från förberedelserna vid startplatsen. Satelliten var av typen
DS-U3-IK med serienummer 6 och tillverkad vid den stora raket- och rymdfabriken
"Juzjmasj" i Dnepropetrovsk i Ukraina (staden heter numera
Dnipro).
 |
 |
 |
Ovan t.v.: Pierre Lingheim (Rymdbolaget) under monteringsarbete på
satelliten.
|
Bilden nedan hittade jag för länge sedan av en händelse i den holländska tidskriften Spaceview. Den föreställer Kosmos-3M-raketen i servicetornet. Jan-Olof Stenflo är tredje från vänster.
 |
Officiellt foto av uppskjutningen
Så här såg det första banvarvet runt jorden ut. Satelliten passerade rakt över en markstation på Krim (Yevpatoria).
 |
Under
2010-talet har ett videoklipp från uppskjutningen av Interkosmos-16 publicerats på
YouTube.
Bilderna nedan är tagna från detta klipp.
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
 |
 |
När mina kollegor på Rymdbolaget, Björkman och Lingheim kom hem från Sovjet intervjuade jag dem grundligt om deras upplevelser vid Kapustin Yar. Vi tittade på en dålig satellitbild av raketbasen och resultatet blev nedanstående fototolkning.
 |
Dessutom gjorde jag en skiss av monteringshallen där raket och satellit provades ut baserad på vad Björkman och Lingheim berättade.
 |
Direkt efter uppskjutningen av Interkosmos-16 började jag försöka ta emot radiosignaler från satelliten. Så snart jag hade fått pålitliga bandata från NASA via normal postgång (fem dagar från USA) så började jag leta efter signaler och började på 180 MHz där jag fick napp direkt den 3 augusti 1976. Frekvensen var närmare 180,5 MHz och signalen hade det typiskt ryska PPM-AM-formatet.
Data från det svenska instrumentet togs emot under flera månader till den 13 november 1976 då satelliten upphörde att fungera. Experimentets verkningsgrad försämrades ganska fort med tiden (4) , troligen på grund av kontamination, så endast data från de första tolv dagarna i rymden utvärderades. Men även under dessa tolv dagar var fotomultiplikatorernas räknehastighet mycket lägre än förväntat. Därför gick det endast att bestämma en ganska hög övre gräns för solrandens polarisation i fallet med linjerna för Si IV 139,38 nm, O I 130,60 nm och and the C II dubbletten vid 133,5 nm, nämligen 10% för alla dessa linjer. Situationen var annorlunda för Lyman-alfa p.g.a. bland annat högre räknehastighet och den övre gränsen för polarisationen bestämdes till <1%.
