IR-teleskopet från Cornell-universitetet som
användes i
Piratprojektet
|
|
PIRAT
(Pointing IR Astronomical Telescope) sändes upp den
30 september 1981.
Det
kan sägas var det första svenska rymdbaserade teleskopet och
början på en långsiktig satsning på infraröd astronomi som Rymdstyrelsens f.d.
generaldirektör Kerstin Fredga inspirerade till och som ledde vidare via
astronomiballongen PIROG till det svenska rymdobservatoriet Odin. Så här beskriver
hon hur det gick till:
”Jag började som sekreterare i forskningskommittén 1973 efter Ernst-Åke Brunberg… Vårt forskningsprogram dominerades ju av rymdplasmafysiken och jag uppmuntrade då Lennart [Nordh] och Göran [Olofsson] vid Stockholms Observatorium att komma in med en ansökan inom IR för att få igång något inom astronomin.”
En raket av typen Nike-Black Brant VC användes för att sända upp ett infraröd-teleskop och materialforskningsexperiment till 269,5 km (planerad höjd var 285 km). Ett lägesstyrsystem av typen STRAP III programmerades för att svepa långsamt med teleskopet över intressanta områden på himlen under den drygt sex minuter långa färden utanför atmosfären. Materialforskningsexperimenten aktiverades när tyngdlöshet uppnåtts. Ett av materialexperimenten ombord på Pirat var ett försök att undersöka porbildning i metallsmältor. Detta försök upprepades 4,5 månader senare ombord på ett Starfighterplan som NASA förfogade över.
Projektet startade formellt den 24 november 1978 och under 1979 genomfördes konstruktionsarbetet. Provning pågick under 1980 och fullbordades den 3 december 1980. Planen var att sända upp raketen från Esrange med början den 21 januari 1981. Raketens subsystem var klara i tid, men problem med IR-teleskopet fördröjde uppskjutningen till hösten 1981.
Nyttolasten konstruerades, tillverkades och sattes samman av Saab-Scania i Linköping inom ramen för ett kontrakt från Rymdbolaget som i sin tur tillhandahöll telemetrisystemet (egen konstruktion), gyrot, avståndsmätningssystemet och radartranspondrarna. Följande underleverantörer användes i projektet:
|
|
|
|
| Funktion/område | Ansvarig |
| Projektledare | Manne Johnsson |
| Elektronik | Bengt Bruseby, Torbjörn Forsell, Manne Johnson |
| Mekanik | Uno Fröberg, Bo Samuelsson, Jan Johansson |
| Hållfasthetsanalys | Bengt Mörtberg |
| Systemanalys | Lars Ljunge, Lars Hall. |
| Funktion | Område | Namn | Organisation |
| Kampanjledare | Kaj Lundahl | Rymdbolaget | |
| Projektledning | S33 Pirat | Bengt Holmqvist | Rymdbolaget |
| Astronominyttolast | Kaj Lundahl | Rymdbolaget | |
| Materialforskningsnyttolast | Rolf Jönsson | Rymdbolaget | |
| Teknikstöd | Nyttolastingenjör | Manne Johnson | Saab-Scania |
| Attitydkontroll och bärgningssystem | Bernie Schuler | NASA Goddard Space Flight Center | |
| Vetenskaplig Ledare | Lennart Nordh | Stockholms Observatorium | |
| Esrange-koordinering | Jan Englund | Rymdbolaget |
| Experiment | Forskare | Detaljer |
| IR-teleskop |
|
Teleskopet var utrustat med
Teleskopet lånades ut
av Cornell-universitetet och det |
| Materialforskning | Dr Tore Persson, Chalmers
|
Diffusion i flytande metall. |
| Prof Hasse Fredriksson, KTH |
|
Pirat sändes upp från den s.k. MRL-startrampen på Esrange - en startramp med kort räls som reses upp ur en låg byggnad (på engelska "coffin launcher") strax före uppskjutningen. Att man valde denna ramp berodde troligen på att raketen hade fyra fenor. Hade den haft tre fenor så kunde den sänts upp från det s.k. Skylarktornet som har en trettio meter lång räls för raketer med tre fenor. En så lång räls ger en noggrann inriktning av raketen. Men eftersom man var tvungen att använda MRL-rampen så tvingades man använda styrsystemet S-19 för att uppnå tillräckligt låg nedsslagspridning trots den måttliga topphöjden. MRL-rampen gjorde det troligen också lätt att fylla på flytande helium (för att kyla teleskopet) under nedräkningen.
|
Viktigaste data för sondraketen S33 | |
| Raket |
Nike-Black Brant VC
|
| Startramp | MRL-startrampen |
| Uppskjutning |
30 september 1981 kl 23:20:00 UT
|
| Nyttolastmassa | 333,5 kg (under mätfasen 284,8 kg) |
| Nyttolastlängd | 4595 mm |
| Nyttolastdiameter | 438 mm |
| Telemetri | 230,33 MHz 256,2 MHz, 3 W, “Quadraloop”-antenn PCM 127 kbit/s. |
| Telekommando | 449,95 MHz med 31,83 kHz avståndsmätningston. |
| Motoravstängning | 448,0 MHz, IRIG tonkodning |
| Radartransponder | 5612 MHz upp, 5662 MHz ned. |
| Radiofyrar | 218.5 MHz 219.5 MHz 220 MHz |
|
|
Figuren nedan visar hur nyttolasten såg ut under mätfasen.
Insidan av läges(attityd)-styrsystemet STRAP III.
Klargöring på Esrange. Bakom nosen står
KTH-forskaren Hamid Shahani. Framför
nosen i blå kortärmad T-shirt står
Erik Söderdahl
(Rymdbolaget).
Piratskottet gav ungefär 5 minuters observationstid för teleskopet. Sedan andra stegets raketmotor slocknat aktiverades det system för att reducera rotationshastigheten till noll som består av vikter i vajrar lindade runt den s.k. tändarmodulen (igniter housing) som lösgörs och transporterar bort rörelsemängdsmoment, Därefter avskiljdes raketmotorn och attitydstyrningen aktiverades. Medan styrsystemet riktade in nyttolasten mot målet kastades nosspets och locket på teleskopet. Det detaljerade händelsförloppet under färden framgår av tabellen nedan
|
Händelser under rymdfärden | |||
| Nominell tid (s) | Verklig tid (s) | Nominell höjd (km) | Händelse |
| 0 | 0 | 0 |
Niketändning
|
| 3,35 | 0,6 | Första steget slocknar, spinn 2,3 rps. | |
| 8,5 | 1,9 | Andra steget tänder, spinn 0,6 rps | |
| 13 | 12,8 | 3,2 | S-19-styrningen avslutas |
| 40,9 | 40,0 | 36 | Andra steget slocknar, spinn 4,9 rps |
| 56 | 56 | 68 | S-19 stängs av Armera "ACS start" |
| 58 | 57,4 | 72 | Raketens rotation hävs med "yo-yo"-systemet |
| 61 | 60,4 | 78 | Andra steget avskiljs. Attiydstyrningen aktiveras. |
| 83 | 83 | 118 | Kameraluckan öppnas |
| 85 | 85 | 122 | Kameran aktiveras |
| 103 | 107,1 | 150 | Teleskopluckan kastas av |
| 115 | 116,7 | 168 | Nosspetsen kastas av |
| 129 | 187 | Teleskopet börjar söka av himlen Tyngdlöshetsfasen börjar | |
| 272 | 280 | Topphöjd | |
| 439 | 154 | Kalibrering efter mätning startar | |
| 459 | 122 | Kalibreringen klar | |
| 476 | 100 | Kameraluckan
börjar stängas Attitydstyrningen stängs av, | |
| - | 574,5 | 6 | Fallskärmen fälls ut. |
| 940,0 | - | Radiokontakt förloras | |
| - | 0 | Nedslag | |
Målet på himlen låg nära zenit och teleskopet måste vridas nästan 180°. Därefter inleddes de två avsökningarna av målet enligt figuren nedan. Styrsystemet kunde peka nyttolasten med en noggrannhet på 3°.
Pirat var en styrd raket och sådana raketer måste vara utrustade med ett
system som kan "stänga av" raketmotorn, d.v.s göra ett hål i hylsan så att
brännkammartrycket faller och dragkraften försvinner. För att kunna bedöma om
det är nödvändigt at avbryta färden måste en styrd raket vara utrustad med två
oberoende banföljningssystem. I detta fall var raketen utrustad med en
radartransponder som medgav följning med Esranges vanliga radar samt ett s.k.
"slant-range/interferometer"-system (SLIR). SLIR-systemet var Rymdbolagets egen
skapelse och hade sina rötter i de
banföljningssystem som utvecklats av Rymdtekniska Gruppen i Solna (en
föregångare till Rymdbolaget) i Kronogård och
vidareutvecklats
för användning på
Esrange.
Alla delsystem på Pirat fungerade bra under rymdfärden, inklusive fallskärmssystemet. Men oturligt nog landade Pirat i ett mycket stenigt område och nyttolasten blev skadad i båda ändar (se bilder nedan).
|
|
|
Tillbaka till svenska rymdprojekt
