Sven Grahn
Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) var den forskningsinstitution som stod bakom ANODE.
Sonden ANODE hade som vetenskapligt mål att bestämma kväveoxidmolekylens ymnighet och höjdfördelning i avsikt att studera molekylens produktionsmekanismer i norrskenet. Mätningen skedde på spektroskopisk väg genom att man registrerade det av NO resonant spridda solljuset. Experimentet måste således utföras då solen stod över horisonten, i praktiken på daqtid. Uppsändningsvillkoret för ANODE var att en intensiv geomagnetisk störning hade inträffat under natten som föregår skottet. Skjutfönster var 1000-1400 lokal tid,endast efter qeomagnetiskt störd natt.
På MISU var professor Georg Witt vetenskapligt ansvarig och ingenjör Nathan Wilhelm ansvarig för experimentutvecklingen. Andra deltagande forskare var Charles Barth vid Laboratory for Atmospheric and Space Physics, U of Colorado (LASP) och Martin Friedrich vid Tekniska Universitetet i Graz (Graz).
ANODE var det första vetenskapliga sondraketprojekt som Rymdbolaget ansvarade för efter ett uppehåll på tio år. Dett skedde under en period då antalet sondraketprojekt reducerats kraftigt i och med att rymdplasmafysikerna övergett sondraketen som forskningsverktyg till förmån för satelliter och interplanetära rymdsonder. Endast MISU återstod som användare av sondraketer utanför microgravityområdet. Projektledare på Rymdbolaget i Solna var Malte Sjökvist.
Våren 1989 lär Rymdbolaget
bygga en balanseringsmaskin för sondraketer avsedd att placeras vid
provnngsanläggningen PackForsk (numera Innventia) i Kista utanför Stockholm. De
mekaniska delarna tillverkades av Georgssons Mekaniska Verkstad ("specialitet:
maskiner för färg-, pappers- och Massaindustrin") och för instrumentering och
intrimning anlitades Vibrationsteknik AB.
Rymdbolaget såg framför sig mycket framtida provningsarbete för sondraketerna
MASER och MAXUS och även satelliten Freja. Det vore opraktikst att behöva åka
till Saab i Linköping för all provning. PÅ den kommersiella provanläggningen
PackForsk fanns en avancerad vibrationsprovningsanläggning någon kilometer från
Rymdbolaget i Solna. Kraven på balanseringsmaskinen koordinerades också med
kraven från Freja. ANODE var den första
farkost som använde
den nya balanseringsmaskinen.
ANODE-projektet började med kick-off-möte den 6 mars 1989.
Ytterligare arbetsmöten hölls den 17 mars, 1 juni, 24 augusti och den 27
september. Konstruktions- tillverkningsarbete startade vid kick-off och
fortsatte tiil den 13 oktober 1989. Den 16 oktober levererade MISU
experimenten och sammansättningen av sonden tog sin början. Funktions- och
miljöprov pågick från 13 november till den 1 dec 1989. Slutlig elektrisk
funktionsprovning 4-15 december. Nedpackning och transport tiöö Esrange skedde
8-12 januari 1990.
Under
vibrationsprovet på Packforsk under 22-24 november 1989 skadades sondens batteri
allvarligt och måste bytas ut. Orsaken var en resonans mellan det däck på vilket
batteriet satt och hela strukturens egenfrekvens vid 170 Hz. Ett nytt batteri
tillverkades med nyinköpta celler och ett prov med en del av sonden genomfördes
8-9 januari 1990. Man försökte höja det oroblematiska däckets
resonansfrekvens genom att styva upp det med T-balkar. Detta ändrade
inte resonansfrekvensen
men
minskade förstärkningsfaktorn från Q=6 till Q=2, vilket löste
problemet.
Ytterligare ett besvärligt problem dök upp strax för jul.
och nyårshelgen 1989. I (2) kan
vi läsa att den s.k. kampanjhandboken (ett dokument som
bl.a. beskriver vilket tekniskt stöd från raketbasen som erfordras) utkom på remiss dagarna före julhelgen. Då
upptäckte personalen på Esrange att en av de frekvenser för sändarna på
Esrange för Faraday-experimentet som forskarna begärt under ett möte i mars 1989 inte
längre var standard. För ett lyckat genomförande av ett av experimenten i ANODE-nyttolasten
måste man ha minst tre Faraday-sändare på marken, den fjärde var
viktig men inte oumbärlig. En av frekvenserna var inte en av Esranges standardfrekvenser
varför både kristall och antenn saknades. Leveranstiden för nödvändig
kristall var åtta
veckor. Trots en avsevärd ansträngning i form av antennbygge och
lån av sändare från Norge lyckades man inte lösa problememt. Skottet fick
gå utan denna sändare.
Instrument | Institut |
NO-spectrometer | Laboratory for Atmospheric and Space Physics, U of Colorado |
GRUP 1.8 | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet |
GRUP 2.4 | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet |
SCRAP 04 | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet |
Poly SIP | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet |
SCAM | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet |
Faraday experiment | Tekniska Universitetet i Graz |
Ion Probe | Tekniska Universitetet i Graz |
Geiger-Müller-experiment |
Tekniska Universitetet i Graz |
I de dokument jag kunnat hitta om ANODE finns tyvärr föga detaljer om experimentetn ombord. Det enda jag hitta är nedanstående tabell. I MISU:s terminologi brukade SCRAP betyda Scattered RAdiance Photometer och SIP betyder Solar Irradiance Photometer. Faraday-experiment finns beskrivna för åtskilliga svenska sondraketer. Vad GRUP och SCAM betyder återstår att ta reda på.
Delsystemen på ANODE var i vanlig ordning de som användes på alla liknade sondraketer vid den här perioden. Det var en av grundidéerna bakom sondraketprogrammet - standardlösningar som kunde modifieras efter behov. Rymdbolaget ansvarade för telemetrienkodern, en fundamental del av gränssnittet mot forskarnas experiment.
Typiskt för atmosfärforskningsnyttolasterna är förekomsten av gyroplattformen MIDAS från Space Vector Corporation. Eftersom dessa nyttolaster nästan alltid médförde fotometrar av olika slag var det extremt viktigt att veta observationsgeometrin. Magneomeer och solsesnor kan i princip denna information, men det kräver en solbelyst sond pch man får i allmänhet mångtydiga matematiska lösningra på arketens inritkning. Gyrot ger desutom attityddata i realtid.
Det enda som man kan noera i övrigt är att man använde VARTA i st.f. SAFT-celler. Den svenska firmans ACR elektroniska tiddon användes i st.f. de mekaniska från Raymond, som annars varit brukligt.
Data för några av ANODE-sondens delsystem | |
Batteripaket | Batteri 1: +8 V, 7 st VARTA VR 1.8 Batteri 2: +18 V, 15 st VARTA VR 1.8 Batteri 3: -18 V, 16 st VARTA VR 1.2 Batteri 4: +28 V, 24 st VARTA VR 4.0 |
Telemetri |
|
Baninmätning |
|
Attitydmätning |
|
Tiddon |
|
Extern/Intern omkoppl |
|
Bärgningssystem | Det av Rymdbolaget modifierade NASA-systemet |
Texten nedan är hämtad från den
fascinerande kampanjrapporten för Aurora 90 (2):
Datum
Händelse
15 feb 1990
Testnedräkning ATOMIC 1 och
ANODE. Inget onormalt framkom. Avlysning p.g.a låg molnbas kl 22.15 UT.
17 feb 1990
De vetenskapliga förhållandena var bra
varför beslut togs att skjuta ANODE. Nedräkningen fungerade bra och
klockan gick genom noll men raketen fick inte tändpulsen. Detta berodde på
att ett relä i Cl-launchern inte fungerade. Reläet hade fungerat under
testnedräkningen två dagar tidigare. Problemet löstes men tiden rann iväg
och vi måste avlysa då skjutfönstret var till ända.
18-19 feb 1990
Ingen nedräkning p g a
mycket starka vindar. Kraftleveransen var borta den 18 februari mellan kl 05.15 - 14.30 p.g.a
ett linbrott mellan Jukkasjärvi och Esrange. Ansvarig för eldistributionen
mellan Esrange och Kiruna är Jukkasjärvi belysningsförening.
20 feb 1990
De vetenskapliga
förhållandena för ANODE var uppfyllda och ANODE sköts upp kl 09.41 UT.
Trots en mycket brusig signal följde radar i ca 30 sek. på anmodan av
operation (OP) började telemetriavdelningen (TM) läsa upp vinklar från
TM-antennerna, men eftersom radar sökte på en nominell range fick man ej
någon följning på raketens nedfart. Radardata bedömdes som oanvändbara för
en utvärdering av nedslagspunkten.
Bärgningshelikoptern skickades därför ut i samma bäring som TM hade strax före
LOS i hopp om att få signal från pejlsändaren. Med hjälp av nominell topphöjd
och elevationsvinklar från TM beräknades en nedslagsplats till Az: 003, avstånd
110 km. P g a dåligt väder kunde ej helikoptern gå upp längre än till Rappsåive
(ca 65 km från Esrange). Ingen pejlsignal kunde registreras. Kontakt togs med
finska myndigheter för att få gå in i Finland och leta morgonen därpå. Svenska
militära myndigheter kontaktades för att utröna om radarstationerna i Boden
eller Svappavaara hade sett något. Nedräkningen för ATOMIC l avbröts p g a
starka vindar och alltför störda magnetiska förhållanden.
21 feb 1990
Genomgång med
Norrlandsflyg på förmiddagen angående strategin för dagens sökningar
vilka, koncentrerades i det område i Finland som beräknats med hjälp av
TM-data. Sökningarna gav inget resultat och ingen signal erhölls från
pejlsändaren. Vädret var dåligt och de högst belägna områdena kunde inte
genomsökas. Svenska militära myndigheter meddelade att deras radarstation
inte observerat raketen. Radarn i Svappavaara var nere för underhåll och
Boden-stationens observationer var negativa. Kontakt togs med den norska
radarstationen nära Esranges västra skjutfältsgräns för att utröna om de
observerat raketen. De lovade att undersöka bandade data. Testnedräkning
ATOMIC 2 genomfördes. Nedräkningen för ATOMIC l måste avbrytas då vindarna
var för starka.
22 feb 1990
P.g.a. stormi
fjälltrakterna kunde ej bärgningshelikoptern gå ut och leta. Jan Englund
och Kaj Lundahl beslutade att SAAB skulle försöka göra en utvärdering av nedslagsplatsen
med hjälp av gyrodata. Ingen nedräkning genomfördes för ATOMIC l p.g.a starka
vindar.
23 feb 1990
Genomgång med Norrlandsflyg på förmiddagen för att lägga upp taktiken
för dagens sökningar. Dessa skulle koncentreras till områden som ej varit
möjligå att genomsöka tidigare samt en punkt man fått från SAAB (Az:003,
avstånd 102 km). Detta område var i och för sig genomsökt sedan tidigare, men
då under sämre väderförhållanden. Sökningarna gav inget resultat och
ingen signal erhölls från pejlsändaren. De höglänta områdena kunde inte
heller denna gång genomsökas p.g.a hård vind och snödrev. Den norska radarstationen
rapporterade att man inte funnit någon registrering på sina databand vid
aktuell tidpunkt. Ingen nedräkning genomfördes för ATOMIC l eftersom
vindarna var för starka. Beslut fattades att annonsera i finska tidningar
om hittelön (10.000 FIM) för eventuella raketfynd.
24 feb 1990
Genomgång med
Norrlandsflyg på förmiddagen för att gå igenom strategin för dagens
sökningar. Området som skulle genomsökas, låg mellan SAAB:s beräknade
nedslagspunkt och det område som beräknats med hjälp av TM-vinklar. Vidare
skulle ej genomsökta höglänta områden genomsökas, sökningen utsträcktes
ytterligare 10 km österut för att ha större marginal för vindavdrift.
Trots en total söktid av 6 timmar kunde nyttolasten ej upphittas. Beslut
togs att inställa sökningarna med helkopter och hoppas att någon
renskötare, jägare eller fiskare skall hitta ANODE.
|
Data |
ANODE |
Startdatum |
20 februari 1990 |
Starttid |
0941 UT |
Startplats |
Esrange |
Startramp |
MRL-rampen |
Rakettyp |
Nike-Orion |
Nyttolastmassa |
136,2 kg |
Nyttolastlängd |
2997 mm |
Raketens längd |
ca 9300 mm |
Raketens startvikt |
ca 1170 kg |
Startrampens elevation |
? |
Startrampens bäring |
? |
Nominell topphöjd |
136 km |
Verklig bäring till nedslaget |
ca 2° |
Verkligt avstånd till nedslaget |
ca 110 km |
Spinnvarvtal under mätfasen |
? |
Bärgning |
Nej |
Hur gick det med nyttolasten? Återfanns den? Enligt Malte Sjökvist (4) återfanns nyttolasten flera år senare och återbördades till Rymdbolaget i Solan och forskarna på MISU i ett ganska dåligt skick. Gyroplattformen kunde i varje fall användas som demonstrationsföremål i Solna för att förklara för nyanställda ingenjörer och andra intresserade hur den fungerade. Jag kommer själv ihåg att jag pillade på denna komplicerade apparat. Någon förklaring till den långa skottvidden (110 km i st f 60 km) kunde inte Malte Sjökvist erinra sig.
Problemen med banmätningen föranledde Rymdbolagets personal att i kampanjrapporten (2) rekommendera ett reservbaninmätningssystem som bygger på att en
stabil oscillator inmonteras i nyttolasterna. Lennart Marcus legendarisk telemetrispecialist och "ingenjör extraordinär" på Esrange förklarar principen så här (3):"... I nyttolasten driver den
stabila oscillatorn PCM-encodern som har ett traditionellt fast format (bit
rate, word length, frame length, format length) vilket inte ändras oberoende av
datainnehåll. På marken avkodas PCM bit-strömmen i en "format synchronizer" som
genererar separata tidsmarkeringar för varje word, frame, format. Dessa
tidsmarketingar återkommer med konstant tidsintervall som bestäms av den stabila
oscillatorn i nyttolasten. Genom att på marken, i ett separat system som är
förankrat i Esrange stationsreferensfrekvens, ställa in "exakt" samma frekvens
som nyttolastens stabila oscillator kan lämpliga referens-tidsmarkeringar skapas
som representerar nyttolasten vid stillastående. När nyttolasten avlägsnar sig
från startpunkten kommer de "format synchronized" tidsmarkeringarna att
fördröjas i förhållande till referens-tidsmarkeringarna. Tidsfördröjningen kan
mätas och omvandlas till avstånd enligt det kända sambandet
ljushastighet*tid=avstånd ..."
Man rekommenderade också att batterikapacitet på
pejlsändarsystemet ökade från 40 timmar till till tre dygn.