BR
1082-mottagaren
|
|
Antenner tillverkades speciellt för SARAH-mottagningen av "Antennspecialisten" i Åkersberga - sedermera Allgon - eftersom den engelska tillverkaren av mottagare inte gjorde antenner lämpliga för fasta stationer. Antennerna bestod av två Yagi-system som alstrade de två loberna. Vart och ett bestod av två stackade 6-elements antenner för vertikal polarisation. Hela antennenheten hade således 24 element. Varje antennhalva hade en öppningsvinkel på 28 grader (3 dB-lobbredd) och en antennvinst på 12-13 dB. Pejlnoggrannheten antogs vara ca 1 grad. Drivenheten bestod av en vridmotor med tre varvs rörelse, ändlägesbrytare, varningsindikering före ändläge och momentstopp samt en elgon för fjärrindikering av antennvinkeln. Manöverenheten innehöll vridmotorreglage, elgonindikator och kraftenhet.
På helikoptern satt antenner från Ultra Electric - två stycken två-elements dipoler på vardera sidan av kabinen. Både helikopterantennerna och mottagarna lånades ut från flygförvaltningen och marinförvaltningen. (1)
Mätmetoden är identisk med den som används av artilleriet för lokalisering av artilleripjäser, varför artilleriljudmätutrustning användes även i detta fall. Utustningen ställdes till förfogande av armetygförvalltningen. Ljusmätningen skedde från samma stationer där SARAH-mottagning skedde. På varje station fanns fyra mikrofoner och en flerkanalig skrivare för registrering av ankomsttiderna för ljudbangarna. Mikrofonerna var av typen T-23B som ingick i US Army:s ljudmätutrustning GR-8. De var av varmtrådstyp och hade frekvensområdet 8-25 Hz. Varmtråden låg i en dubbelresonator som inrymde en förförstärkare och dess glödströmsbatteri (!). Utsignalen sändes via en tvåtrådsförbindelse som även levererade anodspänning (!) till förförstärkaren. Impedansen var sådan att telefonkabel kunde användas. Mikrofonerna var utplacerade i en kvadrat med sidan 300-500 m. (1)
Kronogård
63DOVAP (DOppler Velocity And Position), ett system för baninmäting som användes under "tidig rymdålder" uppfanns av tysken Carl Sendler, som arbetade på V-2-programmet med Wernher von Braun i Tyskland under andra världskriget. Sendler fortsatte sitt arbete i USA efter kriget och där tog DOVAP-systemet slutligen form. Sysystemet använde vid raketbasen White Sands i New Mexico, men också på Cape Canaveral, bl.a. vid de berömda uppsändningarna av Bumper (V-2-raket som bottensteg och WAC Corporal som övre steg) 1950. Själva principen framgår av beskrivningen av multistationssystemet vid Kronogård 64 nedan.
Emellertid användes ett annorlunda, mer komplicerat, och kanske i någon mening mer avancerat system vid Kronogård 63. Systemet byggde på DOVAP för avståndsmätning - man räknar helt enkelt dopplercykler - men använde en två-axlig interferometer för riktningsmätning. Man kunde alltså från en enda plats mäta både avstånd och riktning. Därför kallades systemet SSD (Single Station Doppler).
SSD-systemet utvecklades för NASA:s Goddard Space Flight Center av New Mexico State University (Physical Science Laboratory, Las Cruces), som också skötte driften av stationerna i fält. Fyra olika versioner togs fram under perioden 1959-1964. Version 2, SSD II, utvecklades 1962 och var den som sändes till Kronogård 1963. Stationen var inrymd i en 15 ton tung trailer som stod mitt i ett "kryss" och längst ut i kryssets spetsar stod de fyra interferometerantennerna. Avståndet mellan antennerna resp N-S-, Ö-V-riktning var 16 vågländer i luft 65,15 meter - ett avstånd som måste uppnås med ± 5 mm noggrannhet (2).
Avståndet från SSD;n till startrampen var 2,4 km i riktning 306 grader. En yta med 70 meters diameter hade röjts för SSD:n och antennerna låg i ett horisontalpan med ± 1 m noggrannhet (3). Den svenske ingenjör som tjänstgjorde i SSD:n var Torbjörn Karlsson. Figuren till vänster visar SSD-stationens konfiguration.
Referenssändaren, d.v.s den sändare som sände en signal på 36,8 MHz till raketen och SSD:n, tillhandahölls av den svenska sidan. Den var en kommunikationsradiosändare för FM och avsedd för intermittent drift. Den fungerade således måttligt bra i kontinuerlig drift och man satte frekvensmodulatorn ur funktion. Sändaren (och dess reserv) gav nominellt 95 Watts uteffekt och hade en frekvensstabilitet på ca ± 150 Hz. Referenssändaren togs emot vid SSD:n med en yagiantenn och antennförstärkare. Sändaren gav inledningsvis upphov till en alltför stark överton på 73,6 MHz, vilket naturligtvis skulle förstöra hela mätningen. Ett filter på utgången hjälpte föga vilket visade att övertonen kom från sändarna själva. En skärmbur anskaffades till sändarna och efter mycket experimenterande fick man ned övertonens mottagna signalstyrka till -140 dBm, 20 dB under lägsta mottagna signal från raketen och 13 dB under systemets känslighet på -127 dBm (3).
För att ta emot
telemetri från raketen var det tänkt att en helixantenn (se "T" i figuren)
skulle användas, men den saknades vid framkomsten till Sverige och
en ersättningsantenn fick i allra största hast tillhandahållas
av den svenska sidan. Antennen likande de kryssdipoler som användes
i interferometern. Även referenssändarantennen var svensk, men
den hade troligen för hög antennvinst, vilket ledde till attt
otillräcklig effekt riktades mot horisonten. Det ledde till att man
förlorade signalen från raketen strax under 30 km höjd.
I (3) anges att sändareffekten borde
ha varit högre - ca 250 watt. Man bestämde approximativ nedslagsriktning
genom att notera de sista lobnumren i N-S och Ö-V riktning. Noggrannheten
var ungefär 1,5 grad (3).
Ljudet från granaternas explosioner (ca 15 meter från raketen) hade mycket låg frekvens (3 - 5 Hz) när det nådde marken. Så låga frekvenser kan ej uppfatts med vanliga mikrofoner utan de får närmast utformningen av "bandanemometrar", d..v.s. tryckkänsliga bandmikrofoner. Signalen stördess också av vindbrus, d.v.s. turbulens på upp till 100 meters höjd. Ljud från högre höjd än 100 km kunde inte uppfattas (5).
Kronogård
64För att bestämma raketernas flygbanor fanns ett egenkonstruerat DOVAP-system. En sändare med 100 watts uteffekt sände på 36,8 MHz och stod 2,3 km "bakom" Kronogård sett i flygriktningen. Fyra mottagarstationer tog emot denna signal direkt från sändaren på marken och via raketen där frekvensen hade dubblats till 73,6 MHz. Transpondrarna var av typen UDT-B och hade en uteffekt på 1,1 Watt. Raketsignalen uppfångades av en korsdipolantenn och delades upp i en högerpolariserad och en vänsterpolariserad komponent i en hybrid. Dessa två komponenter och dubbla sändarfrekvensen blandades ned till 10 kHz och spelades in på magnetband. Magnetbanden fördes till Kronogård och spelades av i en central anläggning. En FM-sändare i Kronogård distribuerade också ut tidsignaler på frekvensen 87,15 MHz som togs emot av alla stationer i baninmätningssystemet. En stabil oscillator i dopplermätvagnen i Kronogård startade vid lift-off och genererade ett pulståg med 10 pulser/sekund. Pulserna var hälften så långa som mellanrummen. Vid varje hel sekund avgavs en dubbelt så lång puls, vid var tionde två långa och vid var hundrade sekund tre långa pulser. Tidspulserna var frekvenskiftmodulerade på en bärvåg så att en "nolla" var 2,5 kHz och en "etta" 4,5 kHz.Denna bärvåg modulerade FM sändaren. Mottagarstationerna spelade in den frekvensskiftmodulerade signalen direkt på sina bandspelare.
Med denna utrustning erhölls antalet ackumulerade dopplercykler från den tid t0 då alla stationerna erhöll signal. Dessutom räknades antalet dopplercykler mellan liftoff och tiden t0 på stationen på Kronogård. Denna räkning skedde så att en registrering gjordes antingen för varje hel cykel eller för varje kvarts cykel. Det senare systemet gav bättre upplösning. Nedslagstiden fick man då signalen försvinner. Vid avspelningen erhölls också en signal med raketens dubbla rollfrekvens. Sändarens frekvens övervakades och mättes med sex siffrors noggrannhet. Man kan säga att varje station motsvarade avståndsmätningsfunktionen hos SSD:n som användes under Kronogård 1963.
Korsdipolantennen på marken sände ut en vänsterpolariserad cirkulärpolariserad våg på 36,8 MHz till raketen och alla markstationer. Mottagarantennerna på raketen fungerade i princip som en linjärpolariserad antenn vinkelrätt mot raketens längdaxel. Sändarantennen på raketen var också linjärpolariserad, vinkelrät mot raketaxeln och vinkelrätt mot mottagarantennen. Antag att marksändare och mottagare båda är "bakom" raketen och att raketen rollar åt höger med r Hz sett från raketens stjärtparti. Den mottagna frekvensen ombord på raketen är då (framställningen nedan hämtad ur (4):
f'=ft-f'd+r
där ft är sändarfrekvensen och f'd är dopplerskiftet på upplänken som förorsakas av raketens rörelse. Raketen återutsänder frekvensen 2f' med den lineärpolariserade antennen. Polarisationsplanet roterar alltså med raketen med frekvensen r. En linjärpolarisard våg kan beskrivas som två motroterande cirkulärpolariserade vågor med samma frekvens. I en antenn på marken som kan ta emot både höger- och vänsterpolariserade vågor anländer signaler på två olika frekvenser:
fL
=
2f' - f"d + r och
fR = 2f' - f"d - r
där f"där dopplerskiftet på nedlänken. Om man sätter in uttrycket för f' så får man:
fL = 2ft - fd + 3r och
fR = 2ft - fd + r
där fd = 2f'd+f"d var det totala dopplerskifet i systemet. Sändarfrekvensn ft togs emot och dubblades och utgjorde referenssignalen fref. Alla tre signalerna fL, fR, fref skickades genom tre superheterodynottagare med en gemensam lokaloscillator som tog ned samtliga signaler till omkring 10 kHz. Dessa signaler kallades f'L,f'R, f'ref och spelades in på en fyrspårig bandspelare tillsammans med tidreferenssignalen. Vid uppspelningen av bandet tredubblas den "höger"-kanalens signal och blandas med "vänster"-kanalens signal. Den resulterande signalen hade frekvensen 2f'ref - 2fd. Genom att blanda med 2f'ref får man ut en signal med dubbla dopplerskiftet men med rolleffekten borttagen. Om man blandar "höger"- och "vänster"-kanalen får man ut en signal med dubbla rollhastigheten. I utvärderingsutrustningen räknades denna signals antal perioder och trycktes ut på ett tryckverk varje sekund. Ur dessa data kunde man räkna ut hur avståndssumman (sändare-raket-mottagare) varierade under färden. Vissa svårigheter uppstod och måste tas om hand i den numeriska utvärderingen. Till exempel var det bara stationen vid Kronogård som kunde ta emot signalen direkt från "lift-off". Genom iterativa beräkningsmetoder och kunskap om startrampens inriktning kunde man räkna ut avståndssumman för de andra stationerna när de först tog emot en signal från arketen. Eftersom antalet markstationer var större än tre skedde utvärderingen av raketens position med minsta-kvadratmetoden. Korrigering för atmosfärens brytningsindexvariationer gjordes också.
| Station | Koordinater | 1962 | 1963 | 1964 |
| Kronogård | 66°13'34.49"N, 19°46'25.23"E (ungefärliga) |
|
|
|
| Naustapuoda | 66°23'21.57"N, 19°19'10.57"E (ungefärliga) |
|
|
|
| Såkevare (pkt B) | 66o 1' 20.67546", 19o 10' 46.53073" |
|
|
|
| Udtjapuoda | 66o 35' 2.11918" N, 18o48' 50.14133" |
|
|
|
| D=Doppler, L=Ljudmät, S=SARAH, T=Telemetripejl | ||||
I dokumenten kallas punkt B för "Buoksejaur", vilket kan vara en förvrängning av namnet på den del av Piteälven som ligger närmast Såkevare och heter Puoktjajaure. "Buoksejaurs" grova koordinater har av någon på Internet angivits vara 66,05 N 19,15 E, vilket är en bit upp på Puoktjajaures södra strand. Att mätstationen låg på Såkevare har angivits av en pensionerad RFN-anställd, Stig Fagerström, Älvsbyn, som arbetade vid punkt B på Såkevare och bemannade en s.k. MTS (Missile Tracking System)-station där, ett slags radar (?).
Tillbaka
till Kronogårdsförsöken - fler detaljer
Tillbaka
till Svensk rymdhistoria