Nedanstående text återfinnes i (1) och är troligen författad
av professor Georg
Witt. Texten här har översatts till svenska av Sven
Grahn:
"... Ändamålet med S32 NLC-OBS var att
fortsätta det systemiska utforskandet av nattlysande moln med hjälp av
raketburna optiska mätningar som inleddes 1967 då en uppsättning
polarisationskänsliga fotometrar på olika våglängder sändes upp genom ett
nattlysande moln. Detta och därpå följande liknande experiment av MISU
(Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet) som sändes upp av ESRO
och senare också experiment i svensk-amerikansk samverkan med Dudley Observatory
(Albany) och AFCRL (Air Force Cambridge Research Laboratories, Bedford,
Massachusetts) har gjort det möjligt att bestämma den vertikala utsträckningen
av nattlysande moln och även den mest troliga storleksfördelningen hos
partiklarna. Kunskap om storleken och koncentrationen av partiklarna är av
fundamental betydelse för förståelsen av mekanismerna för partiklarnas
tillblivelse och tillväxt och också för bedömningen av eventuella fotokemiska
effekter av den resulterande vattentransporten nedåt genom
sedimentation.
De raketburna mätningarna har bestämt den övre gränsen för
partikelstorleken till 0,12 µm – om partiklarna kan anses vara sfäriska.
Partiklarna finns i ett tunt lager som är 1-5 km tjockt någonstans i
höjdintervallet 80-86 km och den nedre gränsen hos skiktet är mycket distinkt.
Olyckligtvis, som med varje raketburen radiometrisk mätning, kan man inte mäta
den önskade parametern, den volymspecifika emissionen direkt, utan den måste
räknas ut genom att numerisk derivera (m.a.p. på höjden) det vertikalt
integrerade spridda solljuset.
Atmosfären lokala
ljusspridningskoefficient, som i frånvaro av partiklar är direkt proportionell
mot lufttätheten, kan mätas ”in-situ” om en begränsad luftvolym belyses med en
konstgjord ljuskälla och bakgrundsljuset analyseras med en mottagande fotometer.
I atmosfärens nedre del kan detta göras med en lidar men för studiet av
mesosfäriska aerosoler är lidarns upplösning i höjdled sämre än vad man kan få
fram genom en aktiv raketburen sond som arbetar med bakåtspritt ljus. Raketen
tränger in i det nattlysande molnet och mäter spridningskoefficientens variation
med höjden.
Mot bakgrund av dessa överväganden konstruerade MISU ett
instrument som framgångsrikt provades under en raketfärd från Esrange den 7 mars
1975 (S13
). Instrumentet (OBS) använde en pulsad Xenon-blixtlampa från EG&G
och en paraboloidformad reflektor för att koncentrera ljuset från lampani en
volym utanför den aerodynamiska chockvågen runt raketen. Det bakåtspridda ljuset
reflekteras av den ostörda atmosfären. Pulserna skickades ut med frekvensen 10
Hz och hade en längd på en mikrosekund. Returpulsen analyserades med en
elektroniskt styrd integrator som var inställd så att störningar från lampans
tändningsprocess eliminerades. Systemet på NLC-OBS arbetade i våglängdsområdet
250-300 nanometer där produkten av lampans energiutbyte och den förväntade
spridningskoefficienten var maximalt. Genom det pulsade arbetssättet var
systemet inte känsligt för kvasi-kontinuerlig bakgrundsbelysning från t.ex.
nattlysande moln. Denna bakgrund mättes emellertid också tillsammans med den
pulsade signalen genom att sända ned till marken likspänningskomponenten i
signalen från mottagarens fotomultiplikator.
OBS utgjorde hälften av
nyttolasten för studiet av nattlysande moln sommaren 1978. Bakåtspridningssonden
kompletterades av en passiv fotometer for precisa polarisationsmätningar på
våglängden 450 nanometer. Detta instrument mätte Stokes’ parametrar (total
radians, andelen polariserat ljus, orientering hos polarisationsplanet,
ellipticiteten hos ljuset) i det nedåtspridda ljuset. Den vetenskapliga
bakgrunden till detta instrument var de då nyligen publicerade markbaserade
mätningar som visade att nattlysande molnpartiklar hade en delvis
elliptisk polarisation. Detta förklarades i sin tur med antagandet att
partiklarna är mekaniskt orienterade och har en asymmetrisk (nål eller skiva)
form, snarare än sfärisk form. MISU:s tidigare mätningar bekräftade inte en
sådan orienteringseffekt. Men raketburna mätningar sker vid en spridningsvinkel
i området 60°-100° medan markbaserade mätningar gjorts på framåtspritt ljus och
så de två typerna av mätningar kan ha påverkats av olika delar en och samma
partikelpopulation.
Det har bedömts nödvändigt att utföra ytterligare
polarimetriska mätningar med förbättrad precision, om möjligt tillsammans med
samtidiga markbaserade mätningar, för att ytterligare utforska detta problem med
stor betydelse för problemet med tillväxten hos sedimenterande partiklar i
mesopausen.
Mätningarna med NLC-OBS krävde en topphöjd om minst 95-100 km för att
sonden säkert skulle gå igenom det nattlysande molnskiktet eftersom partiklar
kan finnas vid högre höjder och bakgrunden polarisation behöver mätas
..."
Projektet S32 NLC-OBS var det andra raketprojektet för MISU:s räkning under 1978 och den andra Orionbaserade raketen i det svenska sondraketprogrammet. Instrumenten till raketen byggdes således av Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) och nyttolasten sattes samman av Rymdbolaget i Solna som också hade huvudansvaret för genomförandet av projektet. Uppskjutningen från Esrange med en Nike-Orion-raket (se skiss av ekipaget till höger) skedde den 30 juli 1978.
Tidplanen för projektet framgår av tabellen nedan.
Händelse | Datum |
Projektet startade | 1977-09-12 |
Nyttolastintegration |
1978-05-16 |
Funktionsprov (hos Saab) |
1978-05-18 |
Miljöprov (hos Saab) |
1978-05-23 |
Funktionsprov (Rymdbolaget: |
1978-05-24 |
Transport av nyttolasten till Esrange |
1978-07-10 |
Integration av nyttolasten |
1978-07-11 |
Acceptanceprovning |
1978-07-15 |
Testnedräkning |
1978-07-25 |
Uppskjutning |
1978-07-30 |
Experiment | Beskrivning |
Exp 1 |
Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet
(MISU) levererade en entt experiment
OBS (Optical Backscatter Sonde), som mätte
täthetsprofilen på plats med hjälp av bakåtspritt ljus. En pulsad
Xenonolampa och reflektor skickade ut en ljusstråle vinkelrätt mot
raketens axel och två fotometrar observerade det spridda ljuset från en
volym nära raketen. Joachim Müller hade utvecklat
instrumentet. |
Exp 2 |
Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) levererade en fotometer som mätte polarisationen hos spritt ljus på våglängden 450 nm. |
Data för några av S32-sondens delsystem | |
Batteripaket |
Batteri 1: +28 V (2 Ah).
|
Telemetri |
P-bandssändare Aydin Vector
|
Baninmätning |
Slantrangemottagare (449,95 MHz) tillverkad av Aydin Vector. |
Attitydbestämning |
Solsensor 1: Bayshore |
Tiddon | Från ONERA. |
Navelsträngar | 37-pols i instrumentsektionen
(Deutsch) 19-pols i bärningssektionen (Deutsch) 19-pols i tändarenheten (Deutsch) |
Accelerometrar | Edcliff Instruments, X-Y |
Bärgningssystem | Inget bärgningssystem användes. |
Farkostdel | Massa | Längd |
Noskon | 10,0 | 902 |
Experimentmodulens struktur | 8,0 | 522 |
Servicemodul 1 | 21,1 | 320 |
Servicemodul 2 | 16,4 | 320 |
Struktur- & servicesystem | 55,5 | 2064 |
Experiment | 14,2 |
- |
Nyttolastvikt (netto) | 69,7 |
- |
Ballast för topphöjdsreduktion | 61,6 |
- |
Orions tändarenhet | 6.6 |
160 |
Nyttolastvikt (brutto) | 137,9 |
- |
Orionmotor | 387,2 |
2659 |
Orionfenor | 34,0 |
- |
Nikemotor | 547,3 |
3423 |
Nikefenor | 35,6 |
- |
Nike-till-Orion-adapter | 12,4 |
217 |
Raketen vid starten | 1154,4 |
8523 |
|
|
Planerade händelser under raketfärden (nominellt) | ||
Tid (s) | Höjd (km) |
Händelse |
0 | 0 |
|
3,5 | 1,5 | Nike-raketen utbränd och föll mot marken. |
9 | Orionmotorn tänder | |
42 | Orionmotorn utbränd | |
58,5 |
60 | Noskonen kastades av. |
60,0 | 62 | Noskonen delar sig. |
185 | 134,2 | Nyttolasten nådde sin topphöjd. |
310 | 77,8 | Motorseparation |
0 | Nedslag |
Data | S32 |
Raket | Nike Orion |
Vindkänslighet |
0,45°/m/s |
Inriktningskänslighet |
14,6 km/° |
Startdatum | 30 juli 1978 |
Starttid | 23.13.00 UT |
Startramp | MRL 7.5k-rampen på Esrange |
Rakettyp | Nike-Orion |
Nyttolastmassa | 119,4 kg |
Nyttolastlängd | 2150 mm |
Startrampens elevation (nom) | 85,8° (85,2°) |
Startrampens bäring (nom) | 022° (350°) |
Ballistisk vind | 5,18 m/s från 186° |
Markvind | 2,3 m/s från 92° |
Tryck och temperatur vid marken | 743 mm Hg, +12°C |
Verklig topphöjd | 134,2 km |
Predikterad topphöjd | 131 km |
Verklig bäring till nedslaget (nom) | 342° (350°) |
Verkligt avstånd till nedslaget (nom) | 60,9 km (60 km) |
Bärgning | Ingen fallskärm, men funnen vid 61,5 km Bäring 342° |
Spinnvarvtal efter noskonsseparation | 6,5 rps |
Telemetrimottagning |
Bärgning var inte viktgt för projektet men en helikopter sändes ändå ut och återfann nyttolasten mycket skadad och förde den tillbaka till Esrange.
Kurvan nedan visar
accelerationen hos S32-ekipaget under den första minuten. Man ser tydligt
Orionmotorns två brinnfaser: hög kortvarig dragkraft och låg långvarig
dragkraft.