Dynamical, Electrical and Chemical Interactions near the Mesopause at Arctic Latitudes during the Summer
Sven Grahn
NLC91-kampanjen var en ambitiöst upplagd raketkampanj för att studera nattlysande moln. Följande uppskjutningar ägde rum under kampanjen (PMSE= Polar Mesospheric Summer Echo):
Datum
Salva
Antal raketer
Skjutvillkor
1 augusti 1991
B
8
PMSE
1 augusti 1991
C
2
PMSE
1 augusti 1991
A
10
NLC
Sonderna DECIMALS A och B sändes upp i salva A den 10 augusti 1991 under goda vetenskapliga villkor. Alla instrument ombord utom radiometerna levereradew värdefulla data. Båda nyttolasterna bärgades samma dag.
DECIMALS-sonderna sändes upp tillsammans med två TURBO-nyttolaster och Viper-Chaff raketer. NASA:s bidrag var två EFIELD-sonder, två PEP-sonder och två Super-Arcas resp Viper-Sphere-raketer.
Målet med kampanjen var att undersöka den dynamiska, elektrodynamiska, fysikaliska och kemiska egenskaperna hos ett skikt av nattlysande moln med raketer och markbaserade utrustning: optiska-, radar-, lidar- och mikrovågsinstrument. Forskare och organisationer från Sverige, Norge, Tyskland, Schweiz, Österrike, USA och Sovjetunionen.
Nyttolasterna konstruerades och sattes samman av Rymdbolaget som också hade huvudansvaret för genomförandet av projektet. Miljöprovningen av nyttolasten skedde hos Packforsk i Kista där Rymdbolaget kunde använda befintlig vibrationsprovningsutrustning och sin egen balanseringsmaskin för nyttolaster. Instrumenten levererades av forskargrupperna. Uppskjutningarna skedde från Esrange med Nike-Orion-raketer.
Rymdbolagets kampanjledare var Kaj Lundahl, Tommy Andersson var systemingenjör, Malte Sjökvist var nyttolastingenjöre, Peter Ericsen avar kvalitetsingnjör och Stig Kemi koordinerade Esranges insats. Den vetenskapliga ledningen för DECIMALS bestod av Georg Witt från MISU som ledare och hans kollegor Ernest Kopp från universitetet i Bern, Eivind Thrane från Forsvarets Forskningsinstitutt och Richard Goldberg från NASA:s Goddard Space Flight Center.
Två nyutvecklingar provades i DECIMALS-A: en modul med en GPS-mottagare för noggrann banbestämning och ett nytt, lätt, fenställ av kolfiber och magneqsium till Orionraketen. Resultaten av dessa nyutvecklingar redovisas nedan.
Tidplanen för den första fasen av projektet (1989-1991) framgår av tabellen nedan.
| Händelse | Datum |
| Projektet startade med "projektstudiemöte" | 1989-12-01 |
| Projektmöte 1 |
1990-03-12 |
| Projektmöte 2 |
1990-06-07 |
| Projektmöte 3 |
1990-08-30 |
| Projektmöte 4 |
1990-12-14 |
| Nyttolastintegration inleds |
1991-05-18 |
|
Provning börjar |
1991-04-25 |
|
Acceptansprovning klar |
1991-06-10 |
|
Testnedräkning |
1991-07-24 |
|
Uppskjutning |
1991-08-10 |
| Experiment | Instrument | Forskningsinstitution |
|
SIDAMS-moduler (Simultaneous Ion Detection In Atmospheric Mass Spectrometry) | ||
| Ion Spectrometer | Masspektrometer för joner | |
| Plasma Probe (PP) | Langmuirsond och Faradayrotation | Tekniska Universitetet i Graz |
| Scattered Light
Intensity Profile Sensor (SLIPS) |
Fotometer för nattlysande moln | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) |
|
KORF-MODULEN | ||
| PArticle Trap (PAT) | Elektrostatisk partikeldetektor | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) |
| Krypton Oxygen
Resonance Fluorescnce (KORF) |
Kr/O resonansspridning | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) |
| Experiment | Instrument | Forskningsinstitution |
|
"OGIVE"-SEKTIONEN | ||
| Positive Ion Probe (PIP) | "Precision Charge Collector" |
Forsvarets Forskningsinstitutt |
| Plasma Probe (PP) | Langmuirsond och Faradayrotation | Tekniska Universitetet i Graz |
| Scattered Light
Intensity Profile Sensor (SLIPS) |
Fotometer för nattlysande moln | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) |
| mini-SLIPS | Fotometer för nattlysande moln | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) |
| "Warm" IR radiometer (WIRR) | Utah State University | |
| Field Mill | Novosibirsk State University | |
| Scattered Light Photometer | CAO, Central Aerological Observatory, Russia. | |
|
KORF-MODULEN | ||
| PArticle Trap (PAT) | Elektrostatisk partikeldetektor | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) |
| Krypton Oxygen
Resonance Fluorescnce (KORF) |
Kr/O resonansspridning | Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) |
 |
|
Data för några av DECIMALS-sondernas delsystem | |
| Batteripaket |
Batteri 1: +28 V (24 celler). |
| Telemetri |
2251,5 MHz. 2 Watt, sändare Aydin Vector för telemetridata via
PCM 512
kbit/s. |
| Baninmätning |
Radartransponder, Vega: 5612 MHz upp, 5662 MHz
ned. |
| Attitydbestämning |
Gyro: MIDAS(Space Vectors analoga gyroplattform) |
| Tiddon | 2 st ACR 5526-01 elektroiska tiddon med 8 händelser var. |
| Bärgningssystem | Baserat på NASA Wallops Flight Centers
14-tumssystem men modifierat av Rymdbolaget så att tändsystemet också bärgades. |
Telemetrisändaren på DECIMALS A fick bytas under startförberedelserna eftersom den visade för lågt modulationsindex. Den byttes mot reservsändaren som dock visade frekvensdrift efter 6 minuter under skottet. Gyroplattformen i DECIMALS A byttes ut mot reserven p.g.a.svårigheter att kalibrera den.
För den mycket tunga DECIMALS-A (40 kg tyngre än DECIMALS-B) utvecklades ett helt nytt fenställ till Orionraketen. Man använde kolfiberarberad plast till fenorna och magnesium i stället för aluminium i den s.k. "tail can", det rör på vilket fenorna monterades. Fenorna besprutades med det värmeskyddande materialet Firex. Man lyckades minska hela fenställets massa med 50% för att kunna höja topphöjden med 15%. Hur det lyckades skall vi snart se.
GPS-modulen innebar ett första försök att mäta in flygbanan med GPS. En särskild modul i nyttolasten utustades med två wrap-around-antenner för mottagfning av 8 GPS-satelliter, mottagare och högstabil rubidiumoscillator. Systemet provades vid radioobsevatoriet vid Onsala utanför Göteborg. I realtid skulle systemet kunnna bestämma positionen på 1-2 m när och efter efterbehandling kanske på 2-5 cm när. Systemet hade svårt att fungera pga bristfäligt antenndiagram,brist på GPS-satelliter och att startrampen skymde antennerna på raketen.
| Farkostdel |
DECIMALS A |
DECIMALS A |
DECIMALS B |
DECIMALS
B |
| Noskon | - | - | 11,0 | - |
| OGIVE - struktur | - | - | 15,0 | - |
| OGIVE - experiment | - | - | 18,5 | - |
| Mellanring | - | - | 1,0 | - |
| Experimentmodul SIDAMS 4 | 20,5 | - | - | - |
| Experimentmodul SIDAMS 3 | 19,5 | - | - | - |
| Experimentmodul SIDAMS 2 | 6,0 | - | - | - |
| Experimentmodul SIDAMS 1 | 22,0 | - | - | - |
| GPS-modul | 20.0 | - | - | - |
| Servicemodul | 16.7 | - | 16.7 | - |
| Gyromodul | 22,4 | - | 22,4 | - |
| Experimentmodul KORF | 18,0 | - | 18,0 | - |
| Tändarmodul | + | - | + | - |
| Bärgningssystem | 37,0 | - | 37,0 | - |
| Motoradapter + diverse | 8,0 | - | 8,0 | - |
| Nyttolastvikt (brutto) | 190,1 |
3418,0 |
149,6 |
2970,0 |
| Orionmotor | 387,2 |
2659,0 |
387,2 |
2659,0 |
| Orionfenor | ? |
- |
34,0 |
- |
| Nikemotor | 547,3 |
3640,0 |
547,3 |
3640,0 |
| Nikefenor | 35,6 |
- |
35,6 |
- |
| Nike-till-Orion-adapter | 12,4 |
- |
12,4 |
- |
| Raketens vid starten | 1132+? | 9717,0 | 1166,1 |
9269,0 |
 |
|
|
|
|
|
|
 |
 |
|
DECIMALS-A | |
|
DECIMALS-A | |||
| Tid (s) | Höjd
(km) (nom) |
Höjd (km) (verklig) |
Händelse |
| 0 | 0 |
| |
| 3,35 | 1,0 | 1,0 | Nike-raketen utbränd och föll mot marken. |
| 9,0 | 3,7 | 3,7 | Orion-motorn tände |
| 41,0 | 37 | 15 | Orion-motorn slocknade |
| 54 | 50 | 26 | SIDAMS högspänning på |
| 65 | 62 | 37 | Noskonen kastades av, PP utfälld, KORF-luckor av. |
| 66 | 63 | 38 | SIDAMS locket kastades, KORF-locken öppnas |
| 67 | 64 | 39 | Motorseparation. SLIPS-lockor kastades av |
| 167 | 114 | 89 | KORF-lock kastas av |
| 170 | 114 | 89 | Topphöjd |
| 265 | 65 | 51 | Gyrot slogs från |
| 273 | 60 | 44 | SIDAMS-ventiler stängdes, högspänning från. |
| 284 | 45 | 35 | Nyttolasten slogs från |
| 318 | 6 | 16 | Fallskärmen fälldes ut. Baroswitch |
| 0 | 0 | Nedslag | |
|
DECIMALS-B | |||
| Tid (s) | Höjd
(km) (nom) |
Höjd (km) (verklig) |
Händelse |
| 0 | 0 |
| |
| 3,35 | 1,0 | 1,0 | Nike-raketen utbränd och föll mot marken. |
| 9,0 | 3,7 | 3,7 | Orion-motorn tände |
| 41,0 | 37 | 35 | Orion-motorn slocknade |
| 54 | 50 | 26 | SIDAMS högspänning på |
| 60 | 58 | 57 | Noskonen kastades av, KORF-luckor av. |
| 61 | 59 | 58 | KORF-locken öppnas |
| 63 | 62 | 60 | Motorseparation |
| 67 | 65 | 64 | OGIVE-luckor kastades av |
| 71 | 69 | 68 | Field Mill |
| 170 | 117 | 117 | KORF-lock kastas av |
| 173 | 117 | 117 | Topphöjd |
| 275 | 65 | 67 | Gyrot slogs från |
| 284 | 55 | 64 | Field Mill stängdes av. |
| 295 | 40 | 53 | Nyttolasten slogs från |
| 320 | 6 | 23 | Fallskärmen fälldes ut. Baroswitch |
| 0 | 0 | Nedslag | |
|
Data |
DECIMALS A |
DECIMALS B |
| Raket | Nike Orion | Nike Orion |
| Startdatum | 10 augusti 1991 | 10 augusti 1991 |
| Starttid | 01.15.15 UT | 03.37.00 UT |
| Startramp | MRL | Centaure 2 |
| Rakettyp | Nike-Orion | Nike-Orion |
| Nyttolastmassa | 190,1 kg | 149,6 kg |
| Nyttolastlängd | 3418,5 mm | 2969,5 mm |
| Verklig topphöjd | 89 km | 117 km |
| Predikterad topphöjd | 114 km | 117 km |
| Verklig bäring till nedslaget (nom) | 358° (346°) | 353° (346°) |
| Verkligt avstånd till nedslaget (nom) | 56,7 km (65 km) | 76,2 km (65 km) |
| Bärgning | Ja, samma dag | Ja, samma dag |
| Spinnvarvtal under mätfasen | 4,5 rps | ? |
DECIMALS-A nådde bara 89 km i st f avsedda 114 km. De nattlysande molnen passerades och med lite tur nåddes även metalljonslagret mellan 90 och 95 km. DECIMALS-A vägde 592 kg efter brinnslut mot 587 kg för DECIMALS-B. Denna måttliga masskillnad motiverar inte skillnaden i topphöjd på 28 km. I (1) finns ingen förklaring till diskrepansen. GPS-mottagaren i GPS-modulen tappade låsning på GPS-satelliter vid T-8 sekiunder under nedräkningen för DECIMALS-A och lyckades inte fånga upp några satelliter under flygningen. En besvikelse, men man måste prova nya idéer!
Luckorna på KORF B och OGIVE (DECIMALS-B) ramlade av direkt efter starten. En lucka från WIRR-Witt hittades nära startrampen. I (1) anges den troliga orsaken att var att den wire som höll luckorna (1,25 mm diameter) brast där den kom ut ur nyttolasten. Fotometrarna bakom luckorna mättades med ljus, men hämtade sig senare under färden och lämnade användbara data. Plasmasonden (PP) förstördes på grund av missödet med luckorna.
Het gas strömmade också in i DECIMALS-B-nyttolasten via KORF under återinträdet och förstörde kablaget till radiofyren, Trots att radiofyren inte fungerade på någon av nyttolasterna återfanns och bärgades båda nyttolasterna samma dag.
