Sven Grahn
Varje dag kommer omkring 100 ton meteoritiskt material in i
atmosfären och förvandlas till kosmiskt damm. Den svenska forskningsraketen
MAGIC sköts upp från Esrange på morgonen
måndagen den 10 januari 2005 kl 0427 UT för att försöka samla
in och studera dessa dammpartiklar och deras roll i övre atmosfärens
kemi, elektriska egenskaper och bildandet av nattlysande moln och sommarmånadermnas radarekon från höjdskiktet 80-90
km.
Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) var den forskningsinstitution som stod bakom MAGIC. Vetenskaplig ledare för projektet var Jörg Gumbel (MISU) och Jacek Stegman (MISU). Mikhail Khaplanov från MISU var den forskningsingenjör som konstruerat MISU:s utrustning.
MISU använde en förbättrad version av den hygrometer för att mäta vattenånga i stratosfären och mesosfären som togs fram för projektet Hygrosond-1. Hygrometern var avsedd att ge en detaljerad vattenångeprofil och ge information om horisontell transport av vattenånga. Förutom hygrometern medförde raketen ett experiment från University of Colorado som var avsett att mäta förekomsten av joniserade ispartiklar och ett nytt instrument från Naval Research Laboratory för att smala in rökpartiklarna från meteoriter.
Den rakettyp som användes var en enstegs "Improved Orion". MAGIC var det tredje sondraketprojekt i Rymdbolagets regi i vilka man använde en enstegsraket baserad på Orionmotorn, i detta fall versionen M112, motorn till luftvärnsroboten I-Hawk, Improved Hawk.
Rymdbolaget utvecklade raketsonden och hela raketekipaget. Nyttolastmodulerna utvecklades i nära samarbete mellan Rymdbolaget och MISU. Instrumenten var naturligtvis helt och hållet forskargruppernas ansvar.
Projektledare för MAGIC på Rymdbolaget var Thomas Karlsson. I projektteamet ingick också Malte Sjökvist och Sven Wallin från Rymdbolaget i Solna. Koordinator för Esranges insatser i projektet var Lennart Andersson.
MAGIC-projektet började med kick-off-möte den 5 november 2003. Ytterligare arbetsmöten hölls den 16 januari 2004. Slutlig konstruktiosngenomgång (Critical Design Review) hölls den 15 mars 2004.
Sammansättningen av sonden inleddes med en teknisk genomgång (Integration Readiness Review) den 15 juni 2004 och provningfasen inleddes med en genomgång den 29 oktober 2004 och själva provningsarbetet genomfördes vid provningsanläggningen PackForsk (numera Innventia) i Kista utanför Stockholm under perioden 11-15 oktober 2004 och den 1-10 november 20041. "Flight Acceptance Review" hölls den 11 november 2004 och utrustning transporterades till Esrange 6-10 december 2004.
Huvudinstrumentet på MAGIC var en förbättrad version av den optiska hygrometern som utvecklades av Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) och Centrala Aerologiska Institutet i Moskva för Hygrosond-1. Dess funktionssätt beskrives i artikeln om Hygrosond-1.
University of Colorados instrument för att mäta jonflockar består av två grafitelektroder (2 x 6 cm) i raketens ytterskal och den insamlade laddningen mätsmed elektrometer. För att inte mäta joniserade luftmolekyler sitter en magnet bakom detektor som bara släpper fram tullräckligt tunga partiklar till elektroderna.
NRL:s detektor består av tre enheter med vardera 10 st tunna rör med ett nät i toppen som i tur och ordning förs fram i färdriktningen.
|
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. Magnetometer och solsensor kan i princip ge denna information, men det kräver en solbelyst sond och man får i allmänhet mångtydiga matematiska lösningar på raketens inriktning. Gyrot ger desutom attityddata i realtid.
Delsystemen på MAGIC var i vanlig ordning de som användes på alla liknande 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. Rymdbolaget utvecklade också speciella gränsnittskretsar för vissa instrument och för gyrot.
Data för några av MAGIC:s delsystem | |
Telemetri |
|
Baninmätning |
|
Attitydmätning |
|
Tiddon |
|
Bärgningssystem | Det av Rymdbolaget modifierade
NASA-systemet. Användes i NLC-91 och NLC-93. |
Händelse | Tid (s) | Höjd (km) |
Raketen lyfte |
0 |
0 |
Brinnslut |
24,4 |
20,3 |
Noskonen kastades av |
47 |
45,1 |
Topphöjd |
149,2 |
95,1 |
Raketmotorn avskiljdes |
163,3 |
94,2 |
Hygrometern drogs tillbaka |
290 |
20,6 |
Fallskärmen fälldes ut |
403 |
5,7 |
Radiofyren slogs på |
1074 |
1,1 |
Informationen nedan är hämtad från slutrapporten om MAGIC (1):
Datum
Händelse
3 jan 2005
Personalen anlände. Uppbackning,
experimenutprovning inleddes. Fallskärmen
gjordes iordning.
4 jan 2005
Flygsimulering, motoradaptern installerades
på raketmotorn.
5 jan 2005
Raketen sattes upp på startrampen, bärgningsmodul och nyttolast
installerades på raketmotorn och
provades.
6 jan 2005
Trettondag Jul. Ledig
dag.
7 jan 2005
Testned räkning och "Pre-flight
meeting" .
8 jan
2005
Första riktiga nedräkning.
10 jan
2005
MAGIC och
Super-Loki-raketer sändes upp.
17 jan
2005
Sista möjliga
nedräkningsdag.
|
|
|
|
Data |
MAGIC |
Startdatum |
10 januari 2005 |
Starttid |
0437:29 UT |
Startplats |
Esrange |
Startramp |
MRL-rampen |
Rakettyp |
Improved Orion (Hawk M112) |
Nyttolastmassa |
86,9 kg |
Nyttolastlängd |
2746,5 mm |
Raketens längd |
5545,5 mm |
Raketens startvikt |
516 kg |
Topphöjd |
95,1 km |
Bäring till nedslaget för nyttolast |
351,0° |
Avstånd till nedslaget för nyttolast |
60,3 km |
Bäring till nedslaget för motorn | 345° |
Avstånd till nedslaget för motorn |
63,5 km |
Bärgning |
Ja |
GPS-inmätningen av banan fungerade bra. Mottagaren "låste" på de nödvändiga fyra GPS-satelliterna 8 sekunder efter starten.
Magicraketen ingick i en serie uppsändningar från Esrange samma morgon: En liten stratosfärballong med en hygrometer sändes upp klockan, nådde en höjd av 33,7 km och landade i norra Finland efter två timmar och bärgades efter tre dagar. De meteorologiska raketerna av typen "Super Super Loki" gav vind- och täthetsdata sändes upp i samband med MAGIC som följer.
FONT>
Starttid
(UT)
Raket
Mätintervall
Topphöjd
0329:00
Super-Loki 1, radarremsor
85,0-75,0 km,70-65,8 km
85,0
km
0437:29
MAGIC
80-23 km
95,0
km
0600:00
Super-Loki 2, Datasonde
71,2-22,3 km
77,0
km
0703:00
Super-Loki 3, radaremsor
81,6-65,1 km, 54,3-57,0 km
80,0 km
|
|
Magicraketen nådde en höjd av
höjd av 95 km och allt fungerade bra, fallskärmen fälldes ut och nyttolasten
landade mjukt. Via radioförbindelsen med instrumentlasten fick Esrange en sista
positionsbestämning från GPS-mottagaren ombord på 400 meters höjd. Eftersom
vinden var svag kan man räkna med att instrumentlasten har landat mycket nära
denna position.
Planen var att en helikopter skulle gå ut och hämta den värdefulla lasten inklusive prover på kosmiskt stoft, men vädrets makter satte käppar i hjulen, det gick inte att flyga pga.. för låga moln. Väderleksrapporten talade dessutom om kraftigt snöfall natten till tisdagen - något måste göras! Instrumentlasten landade relativt nära en plats, Järämä, där samer just nu bedriver renskillning, men det har inte varit möjligt att nå dem per radio eller mobiltelefon för att be dem leta efter instrumentlasten. Esrange sände därför efter lunch på måndagen ut en fyrmannapatrull med två bilar, två snöskotrar, GPS-mottagare och satellittelefon för att försöka ta sig fram till samelägret.
När bärgningspatrullen nådde fram till renskillningen vid Järämä visade det sig att en jättestor renhjord uppehöll sig där instrumentlasten landat, och för att inte riskera att skrämma och skingra hjorden i mörkret beslöts, i samråd med renskötaren Bertil Unga, att vänta till tisdag morgon (11 januari 2005) och till dagsljuset (om än svagt) med att söka efter instrumentlasten. Bärgningpatrullpatrullen övernattade i ett vandrarhem i anslutning till en frikyrka Övre Soppero.
På tisdagen var vädret fortfarande för dåligt för att flyga med helikopter så bärgningspatrullen gav sig av från Övre Soppero på morgonen. Vid lunchtid kom patrullen så nära instrumentlasten att man kunde höra pipandet från dess radiofyr (lyssna!). Vid 13.30-tiden på tisdagen hade man funnit en väg att nå instrumentlasten utan att störa de tusentals renar som fanns i området. Just när det började bli riktigt mörkt kl 1530 hittade Thomas Karlsson och Bertil Unga instrumentlasten stående med nosen rakt ned i snön med fallskärmen bredvid. Instrumentlasten hittades ungefär 300 meter från den position som dess GPS-mottagare rapporterat från 900 meters höjd. Det värdefulla instrumentpaketet lastades på en snöskotersläde och kunde så småningom nå Esrange med skåpbil kl 2030, 39 timmar efter uppskjutningen! Prov visade att alla system ombord fungerade perfekt och ekipaget hade nästan inte en repa. Noskonen var lätt bucklig och en av antennerna till radiofyren hade en spricka. Nästan ingen snö hade trängt in. Insamlingsanordningarna för meteoritstoftet befanns vara hermetiskt täta och fortfarande med rymdens vakuum inuti. De fördes till Naval Research Laboratory i USA för att öppnas i s.k. renrumsmiljö.
Bilderna nedan togs alla (utom den med nyttolasten vertikalt i hangaren) av Rymdbolagets projektledare Thomas Karlsson.
En renhjord vid
Järäma.
Nyttolasten förs över från släde
till skåpbil f.v.b. till
Esrange
|
1. MAGIC Final Report, Thomas Karlsson,
redaktör, Rymdbolagets dokument SUV214-S2, den 2 juni 2005.