S36 AURELD - High

AURoral ELectroDynamics

Sven Grahn

• Projektets bakgrund

  S36-sonden

• Nyttolastmodulmått och startvikter för raketerna
• Experiment
• Bilder från provningen i Linköping 
• Startförberedelser i Kiruna
• Viktigaste data för sondraketerna S36
• Händelser under flygningen
• Noter

Projektets bakgrund

Det vetenskapliga ändamålet med S36-projektet var att studera acceleration av norrskenspartiklar ovanför en diskret norrskensbåge. Det var därför nödvändig att försöka nå en höjd över 500 km för att kartlägga plasmats egenskaper. Nyttolasten var lätt och kompakt och med en  Terrier-Black Brant-raket kunde man nå ungefär 500 km höjd - nytt höjdrekord vid Esrange. Urprungligen hoppades man nå 525 km (2), en siffra som senare reducerades till 519 km (1). Verklig topphöjd blev 495 km, men det vra ändå nytt höjdrekord. Det tidigare rekordet innehades av sondraketen Aries-3 som sändes upp till 464 km höjd den 19 mars 1979.

S36-projektet startade i maj 1979 med en utredning av olika konfigurationsalternativ. Formell projektstart skedde den 1 januari 1981. Prototypprovning pågick 15 december 1981 - 3 mars 1982. Acceptansproven avslutades den 2 november 1982 och leverans till Esrange skedde den 8 november 1982. En första kampanj för att sända upp sonden pågick 17 november - 20 december 1982. Efter avbrott för jul-  och nyårsfirande inleddes en andra kampanj den 4 januari 1983. Sonden sändes upp från Esrange den 19 januari 1983. 

Saab-Scania i Linköping konstruerade och tillverkade nyttolasten. Rymdbolaget tillhandahöll telemetrisystemen, radartranspondrarna och systemet för att avbryta färden (TTS - Thust Termination System). Forskargrupperna byggde förstås experimenten.

Raketerna hade fyra fenor och kunde inte sändas upp från Skylarktornet (som är gjort för tre fenor). I stället fick man använda rälsrampen MRL på Esrange. För att hålla ned nedslagsspridningen var man därför tvungen att använda styrsystemet S19 som SAAB-SCANIA utvecklat på Rymdbolagets uppdrag.  Projekt av precis den här typen var bakgrunden till att S19 utvecklades överhuvudtaget.

Torbjörn Forsell från SAAB-Scanias sondraketgrupp berättar i sina memoarer (3) en anekdot md aknytning till projektet:

"... En speciell händelse under arbetet på Saab kan noteras. Det var ett besök av Hans Majestät Konungen. Vi höll till i det rum som senare härbärgerade S19-verksamheten. Lokalen gjordes senare om till renrum för satellitverksamhet. Satelliten SMART 1 byggdes här sedermera. Ett rum med kunglig atmosfär därmed och skall därför beträdas med stor vördnad. Inför kungabesöket hade det fejats ordentligt och utanför huset planterade man och gjorde fint. Tyvärr är allt detta borta nu..."

Nyttolastmodulmått och startvikt för raketen 

Farkostdel	Massa (kg)	Längd (mm)
Noskon + nossektion	66,1	1204
Servicemodul	22,5	272
Styrsystem S19	36,8	405
Bomsektion	9,2	156
Black Brant VC tändarenhet	14,0	227
Diverse	5,2	-
Nyttolastvikt (netto)	153,8	2264
"Thrust Termination System"	7,4	-
Främre startrampfäste ("launch lug")	2,0	-
Nyttolastvikt (brutto)	163,2	2264
Black Brant VC-motor	870,1	5291
Terriermotor	1257,8	4271
Raketen vid starten	2291,1	11826

Experiment

Prov med nyttolasten på Esrange. Lennart Åhlén från UJO i mitten..

Placering av de olika experimentenheterna i nosmodulen.

Experiment	Beskrivning
KGI	Kiruna Geofysiska Institut (nuförtiden Institutet för Rymdfysik) levererade instrument som mätte energi- och riktningsfördelningen av elektroner och joner samt en masspektrometer. Ansvarig forskare: Lars Eliasson.
KTH	Plasmafysikinstitutionen  vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm ansvarade för ett experiment som mätte både statiska och varierande elektriska fält och elektrontemperatur och täthet. Instrumenteringen bestod av två bomsystem. Ett bomsystem var placerat i nosmodulen och ett i een sn särskild bommodul under styrsystemet. Ansvarig forskare: Lars Block. Det "övre" bomsystemet i nosmodulen bestod av två mätsonder monterade på två radiella bommar som fälldes ut från ett viloläge innanför själva noskåpan. Sondavstånd=3,6 meter  Det "nedre" bomsystemet bestod av två bommar med sondavstånd 3,6 meter.
UJO	Uppsala Jonosfärobservatorium (nuförtiden Institutet för Rymdfysik i Uppsala) levererade ett experiment som mätte och analyserade det elektrostatiska och elektromagnetiska "vågfältet= i jonosfären. Analysen skedde med diskret Foutiertransform på olika frekvenser i området 0-10 kHz. Vågsignalerna kom från KTH:s e-fältsexperiment, från TUB:s mätniong av magnetfältet samt UJO:s egen mätning av dn/n. Utdata var effektspektra med 256 datapunkter. dn/n-experimentet mätte, förutom täthetsvariationer, den absoluta tätheten och plasmatemperaturen med 5 eller 10 sekunders intervall. I UJO:s experiment ingick en mätspnf på en utfällbar bom.  Ansvarig forskare: Bengt Holback.
TUB	Institut für Geophysik und Meteorologie, Technische Universität Braunschweig levererade ett instrumentsom mätte magnetfältskomponenten hos plasmabågor i magnetodfären i frekvensområdet 50 Hz - 10 kHz. Huvudmålet var att att undersöaj växelverkan mellan vågor och partiklar. Experimentet krävde mätning av det elektriska växelspänningsfältet och energetiska partiklars spektrum. Experimentets sensor var mpnterad på en bom som placerade ut sensorn 1 meter från nyttolasten och vred det till en vinkel 45° mot spinnaxeln. Ansvarig forskare: Hermann Lühr.
UOB	Universitetet i Bergen levererade ett experiment med fyra detektorer, två för protoner och två för elektroner. En detektor av vardera typen satt i toppen på nosskektunen och var riktade 45° mot spinnaxeln. De två återstående detektorerna satt längre ned på nyttolasten och var riktade 90° mot spinnaxeln. Ansvarig forskare: Finn Söraas.

Bilder från provningen i Linköping

För att få en rimlig uppfattning om störningsnivån i instrumenten från nyttolastens egna system var det nödvändigt att genomföra ett utomhusprov för att komma bort från inomhusmiljöns störkällor.

Modulen med det nedre bomparet från KTH.

Brack Brant VC i förgrunden. Terriern i bakgrunden. Platsen är Skylarkhallen på Esrange.

Startförberedelser i Kiruna

S36 skjutklar vid MRL-rampen.

Viktigaste data för sondraketen S36

Data för några av S36-sondens delsystem
Batteripaket	+8 V 7 celler SAFT VR 1.2 RR (1,2 Ah) +18 V 16 celler SAFT VR 1.2 RR (1.2 Ah) -18 V 16 celler SAFT VR 1.2 RR (1,2 Ah) +28 V 24 celler SAFT VR 1.2 RR (1.2 Ah) +28 V 24 celler SAFT VR 1.2 RR (1.2 Ah)
Telemetri	Sändare på 230,33 MHz, 3 Watt, PCM datatakt 254,64 kbit/s. “Quadraloop”-antenner
Baninmätning	Slantrange- och kommandomottagare på 449,95 MHz med avståndsmätningston 31,83 kHz. Mottagaren  tillverkad av Aydin Vector. Radartransponder 5612 MHz upp, 5662 MHz ned.
Attitydmätning	Gyro Magnetometer Schonstedt SAM-72C

Data	S36
Startdatum	19 januari 1983
Starttid	2312.38 UT
Startramp	MRL
Rakettyp	Terrier-Black Brant VC
Nyttolastmassa	153,8 kg
Nyttolastlängd	2264,0 mm
Startrampens elevation	87,8°
Startrampens bäring	005°
Verklig topphöjd	495,0 km
Predikterad topphöjd	519 km
Verklig bäring till nedslaget	358,8°
Verkligt avstånd till nedslaget	65,0 km
Spinnvarvtal under mätfasen	4,1 rps
Bärgning	Nej

Man kan notera att raketen inte riktigt nådde den avsedda topphöjden 519 km. Någon förklaring ges inte i (1) .

Händelser under flygningen (nominella tider och höjder)

• Luckorna till KTH:s bommodul kastades inte av och bommarna kunde därför inte fällas ut. Felet berodde på att fel armeringsplugg använts. En av KTH:s bommar i nossektinen fälldes inte ut förrän strax före återinträdet i atmsfären. Orskane kan ha varit i fel i bromsmekanismen. KTH:s experiment fungerade således inte alls.
• Indikeringen att TUB.sesnorn vridits 45° mottogs inte. Troligen vreds sensorn korrekt men mikroswitchen för indikering av rörelsen aktiverades inte.
• Öviga experimnet fungerade korrekt.
• Radarstationen på Esrange följde raketen till 327 km:s höjd. 

Noter

1. Payload S36 AURELD-HIGH, SAAB-SCANIA rapport RSKS-S36-1555, 18 februari 1983.
2. Campaign Handbook for the S36 AURELD-HIGH campaign at Esrange November-December 1982, Rymdbolagets dokument S36/5, 18 oktober 1982, Kaj Lundahl.
3. Torbjörn Forsell:"Balloon Releaser in Blockhouse. Time for Lift-off...." Memoarer 2004.

 
Tillbaka till svenska rymdprojekt