S-19, styrsystemet för sondraketer

Sven Grahn

• Bakgrund
• Det första provskottet 1976 - Wallops Island, Virginia
• Det andra provskottet 1977 - Esrange
• Första S-19 från White Sands Missile Range - 1985
• Efterskrift
• Referenser och Noter

Bakgrund

Flera möjlighetsstudier genomfördes för att utröna bästa systemutformning. Till slut fastnade man för nosroder. Styrprincipen är att försöka få raketen att följa startrampens riktning. En gyroplattfrom (från firman Space Vector i Kalifornien) i raketen tillhandahåller riktningsreferensen och pneumatiska servon vrider de två vinkelräta axlarna på vilka nosrodrena är monterade. Eftersom raketen roterar är gyroplattformen rollstabiliserad och en resolver delar upp styrsignalen mellan de två servona så att rodren hela tiden verkar i rätt riktning trots raketens rotation. Raketen är mest känslig för störningar av flygbanan när farten är låg och vindkänsligheten stor. Raketen tenderar att styra in i vinden och effekten är starkare vid lägre fart. Styrsystemet behöver därför inte vara igång mer än högst 15 sekunder. Därefter kopplas rodren loss från servona och rodren kan röra sig fritt i luftströmmen.

Man kan faktiskt jämföra den ursprungliga utformningen av S-19 med styrprincipen för V-2-raketen som styrdes att följa en viss riktning. V-2-raketen var, precis som S-19, känslig för ren vindavdrift.

Saab i Linköping utvecklade systemet och jag var med på den långa serie möten där konstruktionen granskades. Flera ingenjörer från NASA:s forskningscentrum utanför Washington D.C. – Goddard Space Flight Center – deltog i mötena i Linköping. Mitt jobb blev att skriva den s.k. ”Flight Requirements Plan” som beskrev vad vi behövde i form av utrustning och tjänster vid basen i Virginia och att på plats delta i själva provet.

Under arbetet med denna plan kom vi underfund med att det behövdes en "ready-to-launch"-krets som automatiskt kontrollerade att systemet var redo att sändas upp. Servona trycksattes två sekunder före starten och rodren ställde sig då i "nolläge", d.v.s. parallella med raketens längdaxel. Men på två sekunder var det omöjligt att manuellt kontrollera att allt var redo för uppskjutning. Jag skrev på några timmar en specifikation på vad en sådana anordning skulle göra. Lars Stenmark på Rymdbolaget byggde sedan ihop en liten apparat som monterades in i testutrustningen i blockhuset och som skickade en signal (slutning av reläkontakt) som raketbasens tändsystem kunde använda för att sända tändström till raketen. Men villkoret för att reläkontakten slöts var att de pneumatiska servona hade korrekt manövertryck, rodren stod och rakt och ytterligare ett villkor som jag inte kommer ihåg just nu. Lasse byggde och provade detta kritiska system över en veckohelg!

Förresten, S-19 var bara ett av Rymdbolagets löpande projektnummer för sondraketprojekt. Det har blivit ett varumärke som fortfarande lever kvar.

Det första provskottet skedde i USA eftersom reglerna för Esrange var formulerade så att oprövade system inte fick sändas upp därifrån. Därför måste utprovningen av styrsystemet ske i USA, närmare bestämt  från NASA:s raketbas Wallops Island (Wallops Flight Center) vid Virginias kust mot Atlanten. Ursprungligen var det tänkt att provskottet med S-19 skulle ske i december 1975, men dåligt väder gjorde att vi fick åka hem över jul och återkomma i januari 1976.

Tekniska data för det första provskottet
Raket	Black Brant 5C
Startplats	Wallops Flight Center, Pad 5
Starttid	1416 UT, 10 januari 1976
Topphöjd	286 km
Nyttolastmassa	170 kg
Nedslagsplats	126 km från Wallops, 10 km från nominell
Telemetri	217,55 MHz, 3 W, PCM/FM 200 kbps, Vector T11253 219,45 MHz, 3 W, PCM/FM 200 kbps, Vector T11253
Radar transponder	5661 MHz Rx, 5580 MHz Tx, Thomson model RC-61D
Command receiver	412 MHz

När vi återupptog uppsändningsförsöken efter nyår var jag ensam representant för Rymdbolaget på ”Wallops”. Lars Anderson, projektledare för S-19 på Rymdbolaget, var kvar i Solna för att skriva en offert för en studie av ett nordiskt TV-satellitsystem, Nordsat, till Nordisk Industrifond – som skötte upphandlingen av utredningen åt nordiska ministerrådet.  I december 1975 hade nämligen nordiska ministerrådet tillsatt en grupp av statssekreterare för att studera ”satellitalternativet” till utbyte av TV-program över gränserna.

S-19 sköts upp från Wallops Island den 10 januari 1976 och fungerade strålande. Det togs något år senare i bruk vid Esrange och även White Sands Missile Range i New Mexico – där NASA fortfarande använder det. Saabs rymdverksamhet i Sverige har sålts till det statliga schweiziska bolaget RUAG och heter numera RUAG Space AB och företagets avdelning i Linköping levererar fortfarande S-19-system.

Jag satt i "Range Control Center" vid Wallops Flight Center när skottet gick och konfererade via telefon med Rymdbolagets projektledare Lars Anderson hemma i Sverige. Från detta kontrollrum hade man också telefonkontakt med flottbasen i Norfolk, Virginia från vilken bärgningsfartget hade sänts ut. Fartyget leddes åt rätt håll med hjälp av radarföljnngen av raketen från Walops. Fallskärmen var försedd med en uppblåst sfärisk flytkudde på vars ovansida det satt en liten pejlradiosändare som ledde fartyget till nyttolasten. Vi fick snart reda på att nyttolasten landat "in the middle of a foreign fishing fleet", en sovjetisk fiskeflotta med en flytande konservfabrik! Dagen därpå anlände nyttolasten till Wallops med lastbil från Norfolk. Nyttolasten var helt indränkt med det oranga färgämne ("dye marker") som spritts ut i vattnet för att göra det lättare att hitta nyttolasten. Saltvattnet hade naturligtvis förstört hela nyttolasten, men det var intressant att i efterhand granska att bl.a. losskopplingen av rodren fungerat korrekt.

Hela raketekipaget görs klart i hangaren vid Pad 0 vid Wallops Flight Center, december 1975. Fr.v.: Sam Kearn (NASA, Wallops), Francis "Frank" C. Collins (NASA, Goddard), Dan Juskiw (Bristol Aerospace)

Raketen upphängd vid Pad 5. Foto NASA.

Anfallsvinkelgivare i raketens spets

Nyttolasten anländer till Wallops med lastbil från Norfolk. Obs! Flytkudden. Man ser också att rodren kopplats loss från servona.

Johnny Andersson (t.v.) och Uno Fröberg lastar av nyttolasten.

Vi poserar framför den bärgade testnyttolasten med det första exemplaret av styrsystemet S-19 längst ned. I mitten sitter telemetrisystemmodulen (svart med antennspröt) som levererades av tyska Kayser-Threde. Längst upp bärningssystemet från Bristol Aerospace i Kanada. Plats: Hangaren, Pad 0. Fr.v.: Torbjörn Forsell (SAAB), Sven Grahn (Rymdbolaget), Uno Fröberg (SAAB), Johnny Andersson (projektledare hos SAAB), Dan Juskiw (Bristol), Sam Kearn (NASA)

Det andra provskottet 1977 - Esrange

Tekniska data för det andra provskottet
Raket	Nike-Black Brant 5C
Startplats	Esrange, MRL-rampen
Starttid	0849 UT, 21 oktober 1977
Topphöjd	374,3 km
Nyttolastmassa	233,7 kg
Nedslagsplats	8,1 km från nominell
Telemetri
Radar transponder	5612 MHz Rx, 5662 MHz Tx

Det andra exemplaret av S-19 innehöll flera förbättringar jämfört med det första. Den mest synliga förändringen var att ytterskalet till styrmodulen var gjutet och man slapp de radiella, potentiellt glappbenägna, skarvarna mellan plåtskalet och ringarna i toppen aoch botten av modulen. Nu kunde modulen fästas i resten av raketen med s.k. radax-skruvförband (radiellt-axiella skruvar) som är mycket styva.

Klargöring av S-19 B på Esrange. Fr.v. Uno Fröberg, Torbjörn Forsell, Manne Johnsson.

Första S-19 från White Sands Missile Range - 1985

Efterskrift

Referenser och Noter

1. Torbjörn Forsell: "Balloon Releaser in Blockhouse. Time for Lift-off...." Memoarer 2004.