S37 - CAMP - Cold Arctic Mesopause Probe

Sven Grahn



S37/CAMP-sonderna (Foto: Saab-Scania)

Projektets bakgrund

Projektets ändamål var en koordinerad undersökning  av den lägre jonosfären och uppskjutningsvillkoren var kopplade till förekomsten av nattlysande moln. Hela raketsalvan bestod av två S37/CAMP-sonder (Nike-Orion), två S37/SOAP-sonder (Nike-Orion), en STRAFAM-sond, två Petrel-sonder, en TAD-sond och två Super-Loki.

 

STRAFAM (Stratosphaeren-Fallschirm-Massenspektrometer) var en fallskärmsburen sond från  Max-Planck-Institut für Kernphysik i Heidelberg  utrustad med en masspektrometer för att mäta joner i den övre atmosfären.

 

Två S37/CAMP-sonder och två S37/SOAP.sonder togs fram. Forskningen liknande den som motiverat de tidigare S26-raketerna. Samma experiment som i S25 ingick ingick framför allt i S37/CAMP-sonderna. S37/SOAP var i huvudsak avsedda för MISU. Alla fyra sonderna använde Nike-Orion-raketer, ett nytt ekipage för Saab-Scanias del (Rymdbolaget hade redan använt det i sina S27- och S32-sonder). I S37/CAMP-sonderna fanns, liksom i S26, gyroplattformar (MIDAS) för attitydmätning. Alla fyra S37-sonderna hade också det flip-oversystem för en mjukare landning av experimenten som utvecklades för S26.

 

Saab-Scania i Linköping konstruerade, tillverkade och provade de två S37/CAMP-nyttolasterna på Rymdbolagets uppdrag. Rymdbolaget tillhandahöll telemetrisystemen, gyroplattformen, radartranspondrarna, samt hanterade bärgningssystemet. Forskargrupperna byggde förstås experimenten. Saab-Scania byggde bommarna för UJO:s experiment.

 

 

S37/CAMP-sonderna var utrustade med följande instrument:

Projektet startade den 1 november 1980 med definition av sonden och start av konstruktionsarbete och tillverkning av delsystem. Prototypprovning skedde 1 oktober-15 december 1981 och acceptansproven ägde rum 1 mars-20 maj 1982. Formell leverans av sonderna till Rymdbolaget skedde på Esrange den 7 juni 1982.

Experimenten på S37/CAMP

Experiment Beskrivning
UBE

Universitet i Bern, Schweiz (Ansvarig forskare: Ernest Kopp) levererade en dubbelfokuserande magnetisk masspektrometer med en 90-graders avböjningssektor med radien 5 cm. Helium kylde ingångsaperturen. Spektra för postiva joner (CAMP-P) negativa joner (CAMP-N) mättes en gång per sekund. Masspektrometern hade ett eget analogt telemetrisystem (FM/FM).

UJO

Uppsala JonosfärObservatorium (nuförtiden Institutet för Rymdfysik i Uppsala)  levererade ensond för att mäta positiva joner samt en sond som mätte elektroner.  Sonderna var monterade på två 1 meter långa bommar som inrymdes i gyro/bom-modulen. Elektrondetektorn (från KGI, nuvarande IRF-Kiruna) var placerad bakom en lucka i experimentmodulen och sköts ut 40 mm genom luckan. Ansvarig forskare: Lennart Björn.

Faraday

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 Lennart Björn. Sändaren på marken sände på 1,300 MHz, 3,883 MHz,  7,835 MHz och 15,011 MHz. 

MISU Meteorologiska Institutionen vid Stockholms Universitet (MISU) levererade en fotometer för att mäta ljus från nattlysande moln. Fotometern sköts ut radiellt genom luckan och var utrustad med en spegel så att den optiska axeln var parallell med spinnaxeln. En jonfälla var placerad bakom samma lucka som användes av fotometern. Ansvarig forskare: Georg Witt.

 

Nyttolastens mått 

Mått och startvikter för raketerna 

Raketernas start- och slutvikter (kg)

Del CAMP/N CAMP/P
Nyttolast (inkl. tändarenhet)

142,4

142,1

Nike-motorn

599,2

599,2

Orion-motorn

422,8

422,6

Total startvikt

1164,2

1163,9

Utan noskon, luckor + utbränt andra steg

273,2

272,9

Bilder från provningen på Esrange


S37/CAMP-nyttolast utan bärgningssystem.


Sven Söderdahl (Rymdbolaget) t.v., Bengt Holback (UJO).


Servicemodulen till S37/CAMP, underifrån (Foto: SAAB-Scania).

 

Viktigaste data för sondraketerna S37/CAMP

Data för några av S37/CAMP-sondernas delsystem

Telemetri
  • 230,33 MHz, 4 Watt, Aydin Vector T1202 PCM 256 kbit/s
    “Quadraloop”-antenner, 2 st TECOM 
    Signaldelare TECOM
  • 256,2 MHz, 4 Watt, FM/FM IRIG-kanaler B,D,F och H (mittfrekvens 30, 52,5, 93
    och 165 kHz. Detta telemetrisystem användes för masspektrometern.
    “Quadraloop”-antenner, 2 st Bronzavia
    Signaldelare Bronzavia
Baninmätning
  • Radartransponder, Vega 207C: 5612 MHz upp, 5662 MHz ned.
    Signaldelare Vega 853-2C
    2 s
    t antenner Vega 801-C
Attitydmätning
  • Gyroplatform av typen MIDAS från Space Vector Corp.
Tiddon 2 st Raymond 360T-8SPDT med 360 sekunders löptid. CAMP/N hade en 500T-8SPDT och en 360T-8SPDT

Händelser under flygningen (nominella tider och höjder)

Tid (s)

Höjd (km)

Händelse

0,0

0,0

Nike-raketen tänder
Raketen lyfter

Navelsträngen rycks ur
Tiddonet startar

3,5

1,0

Nike-raketen slocknar

9,0

3,7

Orion-raketen tänder

41,5

37,0

Orion-raketen slocknar

44,0

40,0

UJO:s kalibrering 1 startar

 58,5

58,0

Noskonen avskiljs och luckor kastas av.

60,5

60,0

Masspektrometerns noslock kastas av..

62,5

62,0

Bommar och detektorer fälls ut.

111,0

105,0

Lågspänning i UJO:s och KGI:s partikelinstrument slås på.

112,0

106,0

Högspänning i UJO:s och KGI:s partikelinstrument slås på.

178,5

119,0

Masspektrometerns Z1-omkoppling slås på. UJO:s kalibrering 2 på.

267,0

91,0

Högspänning i UJO:s och KGI:s partikelinstrument slås av

269,0

89,0

Lågspänning i UJO:s och KGI:s partikelinstrument slås av

280,0

80,0

Gyrot slås av.

 300,0

59,0

Raketmotorn avskiljs.

 307,5

50,0

Masspektrometern stängs av. UJO-kalibrering 3.

412,0

6,0

Fallskärmen fälls ut.

476,0

 

"Flip-Over".

 

0,0

Nedslag

Kampanjförlopp och preliminära resultat

Kampanjen inleddes den 5 juli 1982 och innefattade totalt tio raketer inklusive de två svenska S37/CAMP-sonderna och de två S37/SOAP-sonderna. Sju raketer sändes upp den 2-4 augusti 1982 och de återstående tre sändes upp 11-12 augusti 1982 (blå färg i tabellen nedan). CAMP-sonderna startade från Cenature-startplatsen, SOAP-sonderna från MRL-rampen, STRAFAM från MAN-rampen, TAD-sonden från Skylark-tornet och Petrel-sonderna från Nike-East-rampen.Observationerna av nattlysande moln över Esrange skedde med hjälp av ett flygplan. 

Nyttolast Raket Datum Starttid Topphöjd
S37/CAMP-N Nike-Orion 3 augusti 1982 2302:00

119,4

STRAFAM-1/2 Nike-Orion 3 augusti 1982 2329:10

114,0

S37/CAMP-P Nike-Orion 3 augusti 1982 2332:00

118,6

S37/SOAP-1 Nike-Orion 3 augusti 1982 2348:30

134,6

AL P235K Petrel 4 augusti 1982 0003:00

140,0

TAD Nike-Orion 4 augusti 1982 0016:00

153,0

SULO 11/1 Super-Loki 4 augusti 1982  0031:30

84,0

AL P214K Petrel 11 augusti 1982  2330:00

129,0

S37/SOAP-2 Nike-Orion 12 augusti 1982  0030:15

135,3

SULO 11/2 Super-Loki 12 augusti 1982  0044:00

84,0

De två S37/CAMP-skotten gick i det stora hela alldeles utmärkt. Endast en mindre anomali inträffade: Under CAMP/N-slogs UBE-experimentet av efter 365,5 sekunder i st. f. nominellt 307,5 sekunder. Nyttolasterna var nästan oskadade men fick smärre skador i den bakre änden p.g.a. landning i stenigt område. Båda nyttolasterna bärgades med helikopter dagen därpå. 

Under efterarbetena med S37/CAMP framfördes åsikten att den mottagna signalnivån från raketerna varit dålig. Kontrollmätningra på den bärgade radioutrustningen visade inga fel. Rymdbolaget monterade då antenner och effektdelaren som matade sändareffekten till de två antennerna via två lika långa koaxialkablar på en cylidnrisk nyttolastsektion och mätte stående-våg-förhållandet (SVF) som funktion av frekvensen. Man fann då att lägsta SVF uppnåddes 0,8 MHz lägre än sändarens frekvens. Man fannockså att effektdelaren inte tillhandahöll någon 180-graders fasvridning mellan antennerna, vilket är normalt förfarande vid användning av denna typ av antenner. Lösningen blev att göra den ena koaxialkabeln mellan effektdelaren och antennerna längre för att ge rätt fasvridning. De två koaxialkablarna gjordes i fortsättningen 91,44 cm resp 46,49 cm långa för frekvensen 230,33 MHz. Detta fel fanns bara för PCM-systemet på 230,33 MHz för samtliga fyra S37-sonder (3).

Orsaken till att detta misstag begicks kanske kan spåras till att man för ovanlighetens skull använde ett annat farbrikat för antenner och effektdelare (TECOM) i stället för ddet vanliga fabrikatet (Bronzavia)..

Data

S37/CAMP-N

S37/CAMP-P

Startdatum

3 augusti 1982

3 augusti 1982

Starttid

2302.00 UT

2332.00 UT

Startplats

Esrange

Esrange

Startramp

Centaurestartplatsen

Centaurestartplatsen

Rakettyp

Nike-Orion

Nike-Orion

Nyttolastmassa

142,4 kg

142,1 kg

Nyttolastlängd

2835 mm

2835 mm

Raketens längd

9134 mm

9134 mm

Raketens startvikt

1164,2 kg

1163,9 kg

Startrampens elevation

86,6°

86,6°

Startrampens bäring

016°

016°

Verklig topphöjd

119,4 km

118,6 km

Verklig bäring till nedslaget

354,5°

358,5°

Verkligt avstånd till nedslaget

62,3 km

66,5 km

Spinnvarvtal under mätfasen

5,6 rps

5,2 rps

Bärgning

Ja

Ja


De två S37/CAMP-raketerna redo i Centaurhallen.


Ett S37/CAMP-ekipage utrullat till startplatsen. I backgrunden servicetonet för
Ariesraketen innan det höjdes för MAXUS.

Källor

  1. Payload S37 CAMP, Final report, SAAB-SCANIA rapport RSKS-S37-1497, 11 oktober 1982.
  2. Torbjörn Forsell:"Balloon Releaser in Blockhouse. Time for Lift-off...." Memoarer 2004.
  3. Mätning av antennsystem S37 CAMP 230,33 MHz, Rymdbolates dokument S37-19, 30 september 1982, Sven Söderdahl. 


Tillbaka till svenska rymdprojekt