MERMAID

Provskottet med den nya servicemodulen till MASER
eller
nyttolasten som försvann

Sven Grahn



MERMAID-ekipaget

Projektets bakgrund

Servicemodulen i Maser -raketerna efter Maser-8 utvecklades av Rymdbolaget och DLR tillsammans och ser ut som i fotona nedan. Den nya servicemodulen MASM (MAser Service Module) kombinerar de funktioner som förut funnits i två separata moduler - stabiliseringssystemet i "rate control"-modulen och telemetri/telekommandosystemen i den gamla servicemodulen. Tanken var att spara vikt som kunde användas för vetenskapliga instrument.

 

Den nya servicemodulen innehöll således

Projektförlopp

MERMAID-raketens startvikt

Del Massa (kg)
Nyttolast

172,5

Motoradapter

4,0

Orion (diam = 356 mm)

425,0

Nike (diam = 418 mm)

595,0

Total startvikt

1196,5

Provskottet medförde två experiment som skulle utnyttja den ungefär 3 minuter långa tyngdlösheten under färden:

MERMAID sändes upp den 28 januari 1998. Detta provskott verifierade de grundläggande funktionerna hos MASM, men visade också på vissa brister i konstruktionen som medförde avbrott i förbindelsen med nyttolasten en stund efter det att tyngdlöshet uppnåtts. Problemen rättades till och vid det första operativa skottet med MASER-8 i maj 1999 fungerade MASM perfekt. Nyttolasten från MERMAID har aldrig återfunnits trots omfattande sökarbete.   

Nyttolastens mått och massa

MASM:s huvuddelar 

 

Bilder från provningen på Esrange


Begt Larsson arbetar i utrymmet mellan MASM (brun) och experimentmodulen
RYMDVATTNET sombarnen dekorerat själva. Bilden tagen på Esrange.

Viktigaste data för subsystemen i MERMAID-nyttolasten

Data för några av MERMAID-sondens delsystem

Telemetri
  • 2315,5 MHz, 5 Watt, Aydin Vector T1202 PCM/FM 1,25 Mbit/s
    4 st bladantenner, vänstercirkulär polarisation
Telekommando
  • "Slant range"-mottagare: 449,95 MHz, 19,2 kbit/s GMSK.
Television
  • 2228,5 MHz, 10 Watt, FM 4 MHz deviation
    4 st bladantebnner, vänstercirkulär polarisation
Baninmätning
  • Envägs avståndsmätning. 10 MHz stabil oscillator (10-10 över 10 minuter)
  • Telemetrisändaren var tänkt att sända under 5 sekunder var 30:e sekund under bärgnngsfasen
    med smalare bandbredd och på så sätt
    överföra GPS-koordinater till bärgningshelikopetrn.
    Därför innehöll nyttolasten ingen radartransponder
    eller radiofyr.
Attitydstyrning
  • Fiber-optiska gyron
  • Kvävgasdysor matade från tryckflaska med volymen 2,38 liter och arbetstrycket 276 bar.

Planerade händelser under flygningen

Tid (s)

Höjd (km)

Händelse

0,0

0,0

Nike tänder
Raketen lyfter
Navelsträngen rycks ur
Tiddonet startar

3,5

1,3

Nike Brinnslut.

9,0

3,9

Orion tänder.

35,0

31,6

Orion slocknar.

 66,0

70,2

Jo-jon utlöses .

67,0

71,3

Jo-jon lossnar. "De-spin" klart.

68,0

72,4

Noskomem avskiljes.

 70,0

74,5

Raketmotorn avskiljs.

 71,0

75,6

Attitydkontrollsystemet slås på.

 86,0

90,0

Tynglöshetsfasen börjar.

181,0

132,2

Topphöjd

275,0

90,0

Slutet på tyngdlöshetsfasen.
Attitydstyrningssystemet upp-
täcker återinträde i atmosfären.

 295,0

72,0

Attitydstyrningssystemet sätter
rotation på nyttolasten.

335

-

TV-sändaren stängs av

ca 377,0

5,0

Bärgningssekvens inleds.

450

-

Övergång till låg telemetrihastighet

500

-

Telemetrisändaren sänder 5 s var 25:e sek.

Kampanjförlopp och händelser under raketfärden

Transporten från Solna till Esrange avgick den 15 januari 1998. Vid uppackningen på Esrange den 19 januari 1998 saknades två lådor som återfanns på PackForsk och anlände till Esrange 24 timmar försenade. Telemetrisändaren levererdaes till Esrange den 19 januari och integrerades MASM följt av ett vakuumprov där MASM evakuerades till 1mbar utan problem. Samprovning av MASM med markstationen gjordes också den 19 januari och man hann även med ett gränssnittsprov gentemot experimenten. 

Testnedräkningen ägde rum den 24 januari 1998, men programvaruproblem upptäcktes och nyttolasten togs in monteringshallen för att rätta till felen. Den 25 januari uppdaterades ombordprogramvaran igen. "Flight Readiness Review" hölls den 24 januari medan nyttolasten togs in i monteringshallen. Ekipaget förklarades skjutklart med undantag för de fortfrande öppna avvikelserapporterna som man hoppades "stänga" dagen därpå. Alla problem var lösta kl 2315 lokal tid den 24 januari. och nyttolasten var ånyo ihopmonterad och klar att tas ut till raketen.

Nedräknngen ställdes in den 25 januari men nyttolasten togs ut och monterades på raketen. Trots dåliga väderutsikter beslötsatt starta en riktig nedräkning nästa morgon klockan 6 lokal tid. Nedräkningen stoppades kl 0721 lokal tid vid -2 timmar på grund av för höga vindar. Nedräkningen återupptogs kl 0833 lokal tid men stoppades klockan 0923 lokal tid vid -1 timme och 10 minuter på grund av för stark vind. I samråd med ESA:s representant beslöts att inte sända upp raketen senare än kl 1400 lokal tid. Om inte vinden mojnade skulle nedräkningen inställas senast klockan 1200 lokal tid. men klockan 1130 förbättrades vindsituatione dramatiskt och fyllning av vätska i CYRÉNE gjordes på nytt och nedräkningen återupptogs kl 1216 lokal tid. MERMAID startade slutligen klockan 1326 lokal tid (1226 UT).  

Data

MERMAID

Startdatum

26 januari 1998

Starttid

1226.00 UT

Startplats

Esrange

Startramp

MAN-rampen

Rakettyp

Nike-Orion II

Nyttolastmassa

172,5 kg

Nyttolastlängd

2890 mm

Raketens längd

9122 mm

Raketens startvikt

1196,5 kg

Topphöjd (nom)

(132,2 km)

Verklig bäring till motorns nedslag

353,6°

Verkligt avstånd till motorns nedslag

76,0 km

Spinnvarvtal vid brinnslut

6 rps

Telemetrisignalen förlorad +148 sek

Bärgad

Nej

Trots att man inte kunde se telemetridata i realtid kunde man i efterhand rekonstruera telemetrisignalen fram till den tidpunkt då "reset"-kommandot sändes till MASM: Data visar att jo-jon fungerade som avsett och separation av noskon och raketmotor inträffade som planerat. Attitydkontrollsystemet fungerade som avsett och när styrimpulser inte gavs så låg accelerationsnivån under 10-4 g, som avsett. Tabellen nedan beskriver det olyckliga förloppet under raketfärden (2) .

Tid (s)

Händelse

0,0

Nike tände
Raketen lyfte
Navelsträngen rycktes ur
Tiddonet startade

6,0

Telemetriformatet laddades om automatiskt.
Telemetriutläsningen i blockhuset förlorades.
Esrange och DLR:s TM-station rapporterade följning av raketen.

66,0

Telemetrisändaren slogs av/på.
Esrange radar rapporterade följning.
DLR TM rapporterade "tracking"
DLR TM repporterade "bitsync OK" och "corrupt TM format"
Videobilden från RYMDVATTNET bra
Nyttolastingenjören beslöt att vänta på tyngdlöshetsfasen för att se om attitydstyrningen
fungerade, vilket den gjorde.

99,0

Esrange radar tappar följning (normalt).
RYMDVATTNET rapporterade att kommandon gick fram.

110,0

Telemetrisändaren slogs av/på.

148,0

Nyttolastingenjören sände kommandot "MASM reset".
MASM:s programvara startar om återinitialiserade alla funktioner och MASM startar om i testmod.
Alla variabler i datrons minne laddades om.
Nytt telemetriformat laddadest från PROM
TM- och TV-sänadre stängdes av
Kommandomottagren slogs på men kommandoavkodaren kopplades till navelsträngen.
Attitydstyrningen stängdes av.
GPS-mottagaren stängdes av.

Eftesom kommandosystemet inte var kopplat till mottagaren gick det inte att få servicemodulen att fungera i "flight mode" sedan "reset"-kommandot sänts. Denna situation hade inte förutsetts under konstruktionsarbetet med MASM. Orsaken till att telemetrisystemet "hängde sig" vid omladdningen av formatet vid +6 sekunder berodde på kollision vid skrivning av data i en två¨ports-RAM från både processor och hårdvaruenheter (subenkodrar) i telemetrisystemet. Sannolikheten för detta var 1/2048, och hade aldrig observerats under utvecklingsarbetet. En omkonstruktion blev nödvändig.

Försöken att bärga MERMAID

Bärgningsmodulen fungerade helt oberoende av servicemodulen, men eftersom servicemodulen inte fungerade var det inte möjligt att veta om bärgningssystemet fungerade. Avståndsmätningen med hjälp av den stabila oscilattorn under raketfärdens början kunde utvärderas och sedan man korrigerat för ett 15 km:s hopp i avståndsmätningen som uppstod vid omladdningen av formatet vid +6 sek kunder helikopter skickas mot en beräknad nedslagspunkt. Under måndagen (28 januari) hittades ingenting eftersom dagsljuset var begränsat p.g.a. den sena uppskjutningen. Två helikoptarr hade använts under  2 x 1,7 timmar. Men följande dag (tisdag den 27 januari) kunde man hitta Orionmotorn och noskonen mycket nära den punkt som Esranges säkerhetsavdelning beräknat (68° 34' N, 20° 52' Ö). Totalt sökte de två helikoptarna denna dag under 5,3 + 5,4 timmar.

När Esranges radarstation tappade radarkontakt med raketen på uppvägen gick den över till att scanna fram och tillbaka på 5000 meters höjd och successivt lägre höjder kring den riktning där man väntade sig att nyttolasten skulle falla ned hängande i fallskärm, men man hittade inte något radareko där. 

Ett datorprgram som tar hänsyn till bärgningssystemets utformning och vinddata användes för att räkna ut hur långt nyttolasten kan ha förts med vinden. Noggrannheten i uppskattningen är en radie på 5 km och har använts med framgång i det förflutna.

Sökandet efter nyttolasten fortsatte med två helikoptrar även under onsdagen den 28 januari utan resultat trots 2 x 5,5 timmar sökande. Den 30 och 31 januari sökte man under vardera 8 timmar med nio snöskotrar. En helikopter sökte ånyo i tre timmar den 3 februari. Den 5 och 6 februari sökte snöskotrar igen och under dagarna 13-15 februari sökte minröjare från jägarregemenhtet i Kiruna i ett område som var 2 x 2 km utan resultat.

I skrivande stund, juni 2012, har MERMAID inte återfunnits.

TV-filmen om RYMDVATTNET

Källor

  1. MERMAID Campaign Handbook, Rymdbolagets dokument SUH17-7 rev 2, Gunnar Andersson, 13 januari 1998.  
  2. Description of service module for the MASER sounding rocket, Rymdbolagets dokument SUM83110-9 version 2, Gunnar Andersson.


Tillbaka till svenska rymdprojekt