S27 - Twilight

Bakgrund

Projektet S27 Twilight var ett svenskt-amerikanskt  sondraketprojekt för att undersöka fotokemin hos kvävoxid i närvaro av solbelyst norrsken. Instrumenten  till raketen byggdes av Meteorologiska Institutionen vid Stockholsm Universitet (MISU), Uppsala Jonosfärobservatorium (UJO) och Johns Hopkins University (JGU) i USA - förutom mottagarna för faradayrotationsexperimentet, som tillverkades av Rymdbolaget. Nyttolasten sattes samman av Rymdbolaget som också hade huvudansvaret för genomförandet av projektet. Uppskjutningen från Esrange med en Nike-Orion-raket (se skiss av ekipaget till höger) skedde den 13 april 1978.

Ändamålet med S27.nyttolasten att observera och ndersöka ultravioletta ljusemissioner från kväveoxid i norrsken och studera både olika möjliga excitationsmekanismer (electronkollisioner, energiöverföring och kemiska reaktioner) och ändringar i kväveoxidkoncentrationen som resultatet av processer i norrskenet. 

S27 var ett typiskt "litet" sondraketprojekt och det första Rymdbolagsprojekt som baserade sig på Nike-Orion-raketen. Miljöprovningen av nyttolasten skedde hos Saab-Scania i Linköping. Under åttiotalet lyckades Rymdbolaget skaffa sig egna provningsresurser hos Packforsk i Kista där bolaget kunde använda befintlig vibrationsprovningsutrustning och placera dit en egen balanseringsmaskin för nyttolaster.

S27-sonden bärgades helt oskadd efter uppskjutningen 1978 och sändes upp igen den 21 augusti 1979 under beteckningen S27B.

Tidplanen för den första fasen av projektet (1977-1978) framgår av tabellen nedan.

Händelse Datum
Projektet startade 1977-01-01
Nyttolastintegration

1977-12-01

Funktionsprov (hos Saab)

1977-12-15

Miljöprov (hos Saab)

1978-02-01

Funktionsprov (Rymdbolaget:

1978-02-16

Kalibraring av experiment hos MISU

1978-02-20

Transport av nyttolasten till Esrange

1978-03-13

Integration av nyttolasten

1978-03-15

Acceptanceprovning

1978-03-28

Testnedräkning

1978-03-31

Uppskjutning

1978-04-13

Experimenten på S27

Experiment Beskrivning
Exp 1

Uppsala Jonosfärobservatorium (nuförtiden Institutet för Rymdfysik i Uppsala)  levererade 
sond för att mäta positiva joner samt elektroner.  Ansvarig forskare Bengt Holback.

Exp 2

Uppsala Jonosfärobservatorium (nuförtiden Institutet för Rymdfysik i Uppsala)   levererade  Faradayrotationsexperimentet som mätte elekrontätheten och kollisionsfrekvensen genom att mäta rotationen hos polarisationsplanet hos en radiovåg (Faraday-rotation) sänd från marken. Ansvarig forskare Bengt Holback. Sändaren på marken sände på 1,300 MHz, 3,883 MHz, 7,835 MHz och 15,011 MHz.  Mottagaren ombord på raketen utvecklades och tillverkades av Rymdbolaget (Olle Nilsson).

Exp 3 Johns Hopkins University, Baltimore (JHU) "Scannande" ultraviolettspektrometer (Ebert-Fastie). Undersökning av ultravioletta emissioner från kväveoxid i norrsken. Ansvarig forskare P Feldman .
Exp 4-6

Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) levererade en uppsättning instrument, med tre fotometrar och en polykromator för att mäta ljus från norrskenet. Ändamålet med detta experiment var detsamma som för experiment 3. 

  • Experiment 4: En diodfotometer (NLC-exp),
  • Experiment 5: En polykromator med NO cell för följande wåglängder:
    • a 2150 Å, NO gamma (1-0) bandet
    • b 2370 Å, NO gamma (0-1) bandet
    • c 3370 Å, N2 2 pos (0-0) bandet
    • d 3914 Å, N2+ 1 neg (0-0) bandet
  • Experiment 6: Två SCRAP fotornetrar för 5200 Å och 5577 Å.

Data för några av S27-sondens delsystem och viktiga apparater

Data för några av S27-sondens delsystem

Batteripaket

Batteri 1: +28 V (1 Ah). 
Batteri 2: +18 V (1 Ah).
Batteri 3: -18 V (0,5 Ah).
Spänning från dessa batterier kunde koppas till två användargrupper:
1)telemetrisystemet och radartransponder, 2) experimenten,

Telemetri

P-bandssändare Aydin Vector
“Quadraloop”-antenner, 2 st Bronzavia
Signaldelare Bronzavia
Telemetrienkoder PCM 256 kbit/s.

Baninmätning

Radartransponder, Vega: 5612 MHz upp, 5662 MHz ned.

Attitydbestämning

Solsensor: Bayshore
Magnetometer: Schonstedt SAM-72C

Tiddon 1 st Raymond 1060-PW-360T-8SPDT med 360 sekunders löptid.
Navelsträngar 37-pols i instrumentsektionen (Deutsch)
19-pols i bärningssektionen (Deutsch)
19-pols i tändarenheten (Deutsch)
Vändkorsantenner AA Tool Mfg Co. För Faradayexperimentet?
Bärgningssystem Levererat av NASA Wallops Flight Center.

Nyttolastmodulmått och startvikter för S27-ekipaget 

Farkostdel Massa Längd
Noskon 9.3 902
Experimentmodulens struktur 10.6 522
Servicemodul 20.8 320
Bärgningssystem 20.9 406
Struktur- & servicesystem 61.6  2150
Experiment 16.6

-

Nyttolastvikt (netto) 78.2

-

Ballast för topphöjdsreduktion 33.5

-

Orions tändarenhet 7.7

152

Nyttolastvikt (brutto) 119.4

-

Orionmotor 387,2

-

Orionfenor 34,0

-

Nikemotor 547,3

-

Nikefenor 35,6

-

Nike-till-Orion-adapter 12,4

-

Raketens vid starten 1136

-

Planerade händelser under raketfärden

Planerade händelser under raketfärden (nominellt)
Tid (s) Höjd (km)

Händelse

0 0
  • Nike-raketen tände.
  • Tiddonen i nyttolasten startade.
  • Sista kabelförbindelsen mellan nyttolasten
    och markkontrollen bröts.
3,5 1,5 Nike-raketen utbränd och föll mot marken.
55 58,8 Noskonen kastades av, bomutfällning S27
56,5 60,8 Noskonen delar sig.
198 153,8 Nyttolasten nådde sin topphöjd.
310 77,8Motorseparation
  6 Fallskärmen fälldes ut.
1080 0 Nedslag

 


Nyttolastmått


Spinnprov och noskonseparation. Hos Saab i Linköping



Insidan av nyttolasten.

Data för S27-skottet 

Data S27
Raket Nike Orion
Nike: S/N 60361
Orion: S/N 17675

Vindkänslighet

0,45°/m/s

Inriktningskänslighet

14,6 km/°
Startdatum 13 april 1978
Starttid 19.22.56 UT
Startramp MRL 7.5k-rampen på Esrange 
Rakettyp Nike-Orion
Nyttolastmassa 119,4 kg
Nyttolastlängd 2150 mm
Startrampens elevation (nom) 83,6° (85,2°)
Startrampens bäring (nom) 335° (350°)
Ballistisk vind 4,9 m/s från 119°
Markvind 2,3 m/s från 92°
Tryck och temperatur vid marken 720 mm Hg, -3°C
Verklig topphöjd 153,1 km
Predikterad topphöjd 145 km
Verklig bäring till nedslaget (nom) 354° (350°)
Verkligt avstånd till nedslaget (nom) 71 km (70 km)
Bärgning Ja, tillbaka på Esrange efter 3 h.
Funnen vid 73,4 km Bäring 353°
Spinnvarvtal efter noskonsseparation 5,5 rps
Telemetrimottagning ca 400 s

Bärgning var viktgt för projektet och fallskärmen fälldes ut som planerat på 6000 meters höjd. En helikopter bärgade nyttolasten som återfanns i perfekt skick och var tillbaka på Esrange på mindre än tre timmar efter uppskjutningen.

Källor och noter

  1. PROJECT TWILIGHT, FINAL TECHNICAL REPORT, Rymdbolagets dokument S27 - 16, den 3 November 1978, E Söderdahl, M Sjökvist
  2. PROJECT SPECIFICATION Issue 2, Rymdbolagets dokument S27 - 3, den 8 mars 1978, E Söderdahl


Tillbaka till svenska rymdprojekt