Träattrapp av nyttolasten hos
Saab-Scania
Sven Grahn
|
|
Under februari 1972 genomförde Forskningsrådens rymdnämnd sitt hittills mest avancerade raketförsök från ESRANGE i Kiruna, trots att resurserna för nationell svensk rymdverksamhet vid den här tiden var mycket knappa. Raketförsöket var tänkt att omfatta uppskjutning av två raketer med svenskbyggda nyttolaster för norrskensforskning som hade förberetts sedan 1968. Det innehöll experiment från så gott som alla dåvarande svenska rymdforskargrupper och dessutom ett experiment från en amerikansk grupp.
Saab-Scania utvecklade och byggde raketernas nyttolaster. Rymdtekniska gruppen (RTG) i Solna, en föregångare till Rymdbolaget ansvarade för projektledning och genomförandet av försöket. Under 1969 pågick utrednings- och förberedelsearbetena och den 17 juli 1970 beställde RTG konstruktionsarbetet hos Saab-Scania i Linköping och den 17 november 1970 beställde RTG tillverkning av sonderna från samma företag (5 ). Olle Molander var projektledare hos Saab-Scania. Rymdtekniska Gruppens projektledare var Sonny Lundin. Total beställningssumma för sonderna var 1,8 miljoner kronor i 1970 års penningvärde (ungefär 14 miljoner kronor i 2009 års penningvärde).
Projektet hade flera beteckningar: under Rymdtekniska Gruppens existens hette projektet först
K-71 i analogi med RTG:s alla tidigare raketmpanjer med början i Kronogård
1962- K62. Senare fick projektet beteckningen "RTG 365" och ännu lite senare kallades projektet
S7 (en
beteckning det behöll när RTG blev en del av Rymdbolaget) medan
raketerna hette SNT7/1 och /2. SNT stod
för Swedish Nike-Tomahawk, d.v.s. en referens till själva
rakettypen.
De båda raketernas nyttolaster
var sinsemellan lika och innehöll vardera sju olika experiment från fyra svenska
och en amerikansk forskningsinstitution. Den vetenskapliga målsättningen för
försöket var att undersöka sambandet mellan olika sinsemellan beroende variabler
som karaktäriserar materia och fält på de höjder där norrskenet uppträder, i
första hand för att få information om de fysikaliska mekanismer som accelererar
laddade partiklar till de höga energier de har när de faller in i atmosfären och
ger upphov till bl.a. norrsken.
Institutionerna deltog med följande
experiment (några av experimentbeskrivningarna finns som länkar
nedan):
Projektarbetet leddes av RTG,
som också utarbetade de grundläggande specifikationerna för nyttolasterna.
Hösten 1970 gav RTG Saab-Scania uppdraget att utveckla och tillverka de
komplicerade nyttolasterna. Flera av experimenten innehöll långa bommar som
skulle kunna fällas ut på ca 60 km höjd. Dessa bommar låg hopvikta och skyddade
under ett koniskt stålskal i nyttolastens nos till dess att raketen lämnat
atmosfären. Noskonen delades då i två halvor och kastades bort. Eftersom
nyttolasten roterade, så började bommarna att fällas ut så snart deras låsning
upphörde, och på ett par sekunder nådde de sin fulla längd, som för de två
längsta bomparen var 4 meter mellan ytterändarna. För att inte bommarna skulle
brytas av vid utfällningen var de försedda med särskilda dämpningsanordningar.
Nyttolastens rotationshastighet minskade vid utfällningen av bommarna från ca 8
varv per sekund till ca 4 varv per sekund, som var den rotationshastighet
forskarna enades om som den lämpligaste under själva mätfasen.
Arbete med noskonen hos
Saab-Scania
Den
totala vikten av varje nyttolast till 129 kg. vilket beräknades ge raketerna en
topphöjd av ca 190 km. Sammansättningen av nyttolasterna gick till så att
forskargrupperna kom till Saab-Scania med tillslutna elektroniklådor och
tillhörande känselkroppar eller detektorer där de monterades in i nyttolasterna.
Saab-Scania byggde även nyttolasternas telemetrisystem, d.v.s den
radioutrustning som sänder resultaten från de olika experimentens mätningar till
marken. Varje nyttolast innehöll två radiosändare (på 230,33 MHz
och 256,2 MHz)
som tillsammans samtidigt kunde sända ned resultaten av 31
kontinuerliga mätningar till marken. Dessutom kunde man samtidigt sända ned
resultat av 56 andra stickprovsmätningar som avlästes 5 eller 30 ggr i sekunden.
Uppskjutningen av de 129 kg
tunga nyttolasterna gjordes med tvåstegsraketer av typen
Nike-Tomahawk. Nike-Tomahawk-raketens båda steg var ostyrda
och fenstabiliserade samt drivna med fast bränsle. Den totala vikten av raket
med nyttolast var vid starten 979 kg. Den sammanlagda längden var 10,9 meter, av
vilken nyttolasten utgjorde 3,6 meter. Startraketen (Nike) var 3,4 meter lång,
hade en diameter av 0,42 m och vägde vid starten 600 kg. Andra steget (Tomahawk)
var 3,6 meter långt, hade en diameter på 0,23 meter och vägde vid start 250
kg.
Startraketen brann 3,5 sekunder efter starten och hade då givit raketen en hastighet
av 760 m/s. 17,5 sekunder senare tände andra steget och brann i 9 sekunder.
Hastigheten ökade därvid till 1850 m/s. Framdrivningen av raketen upphörde
således efter 30 sekunder då nyttolasten med det utbrunna andra steget befann
sig på ca 20 km höjd. Därefter fortsatte nyttolasten p.g.a. den höga hastighet
under ca 3 minuter och 40 sekunder upp till topphöjden 190 km. Nyttolasten och
andra steget beräknades falla till marken ca 6 minuter efter start.
|
|
För genomförandet av de
vetenskapliga experimenten krävdes förutom de i raketerna ingående
mätinstrumenten även vissa mätningar och observationer från marken. Sådana
utfördes dels rutinmässigt med hjälp av apparatur på ESRANGE och vid Kiruna
geofysiska observatorium, och dessutom utnyttjades de svenska rymdforskarnas
rymdbas i Jukkasjärvi, där FOA:s jonosfärobservatorium i Uppsala har ställt in
en speciell mätvagn. Numera är denna ”bas” Ishotellets restaurant.
En stor del av den utrustning som
användes för att bestämma nyttolastens flygbana och nedslagspunkt utvecklades
och byggdes vid RTG under 1971
. För bestämning av
riktningen till nyttolasten under flykten byggdes en radiointerferometer. Den
kunde mäta riktningen till raketen med en noggrannhet av ± 0,10 grader.
Avståndet till nyttolasten bestämdes med en avståndsmätare, som beräknades ha en
noggrannhet av ± 50 m. Dessa båda utrustningar kopplades till en skrivare som
direkt på en karta ritade ut över vilken plats och på vilken höjd nyttolasten
befann sig under hela flykten. Att på detta sätt få en direkt information om
nyttolastens läge i banan hade tidigare endast kunnat göras med hjälp av radar,
och resultaten från RTG:s markutrustning väckte visst intresse.
Förutom RTG:s markutrustning användes givetvis den fasta utrustningen på skjutfältet dvs ESRANGE radar, telemätmottagare, dator för vindberäkning m m.
Följande lista beskriver kortfattat vad som
var tänkt att hända från det att raketen startade till dess att den åter
nådde marken. Händelse
Planerade händelser
under raketfärden
Tid
(s)
Höjd
(km)
0
0
och
markkontrollen bröts.
3,5
1,5
Nike-raketen
utbränd och föll mot marken.
21
10
Tomahawk-raketen tände.
20
20
Tomahawk-raketen utbränd.
52
55
Två luckor i den cylindriska delen av nyttolasten
kastades av.
54
58
Noskonen kastades av
56
64
AIL:s och KGO:s
bommar fälldes ut och AIL:s mätningar av
mikrometeoritförekomsten började.
59
67
Två
luckor över UJO: s fotometrar i den cylindriska delen av
nyttolasten kastades av och ljusrnätningarna började.
61
70
UJO:s
bommar fälldes ut och mätning av elektron- och
jontätheten började.
65
74
KTH:s bommar fälldes ut.
68
81
SSL:
s detektor började vridas aven motor och mätning av
plasmats egenskaper började.
91
111
Högspänning kopplades till KGO: s experiment och
mätning
av vissa partiklars förekomst och rörelseriktningarbörjar.
KTH börjar
mätningar av styrkan hos jordens elektro statiska fält.
220
190
Nyttolasten nådde sin topphöjd.
400
40
Aterinträdet i atmosfären började. Bommarna började
brytas av
och de flesta mätningarna upphörde.
440
0
Nyttolasten tog
mark
|
|
 |
 |
 |
|
Alla foton: SAAB-Scania | |
|
|
 Norrskenssonden hos SAAB. Fr.v: Sverker Christenson, Kalevi Hyyppä, Carl-Gunne Fälthammar och Ulf Fahlesson (alla från KTH Plasmafysik). Ulf Fahlesson omkom vid en tragisk drunknings- olycka på Hawaii den 17 mars 1979. |
|
|
Skjutperioden
för raketerna började den 4
februari 1972. Den första
sonden, SNT 7/1, sköts upp från Esrange kl 23:33:34 UT den 7 februari 1972 i 19
graders kyla. De vetenskapliga förhållandena var helt tillfredsställande och
raketen nådde den önskade topphöjden av 180 km. Sonden fungerade tekniskt mycket
bra och de vetenskapliga experimenten fungerade i huvudsak bra. Detaljfel
konstaterades dock i två av experimenten. UJO:s Faraday-experiment tappade
signal efter några tiotal sekunder och ett par av KGO:s channeltroner
lämnade förmodligen för låg signalnivå.
RTG:s markutrustning
vilken bestod aven telemetrimottagningsstation och ett baninmätningssystem
fungerade tillfredsställande liksom ESRO: s telemetristation och
slant-range-system. RTG hade vidare installerat ett mikrofonsystem i
nedslagsområdet för inmätning av raketnedslag. Detta system var ej operativt vid
skjuttillfället, men provades med gott resultat vid en Skylark-uppskjutning
den 3 mars.
 Fr.v.: Erik Söderdahl, Sonny Lundin (projektledare). Båda från Rymdtekniska Gruppen. De arbetar med en Tomahawkraket. |
Raketen avvek under uppskjutningen avsevärt från
den beräknade banan. Med ledning av information från RTG
baninmätningssystem återfanns raketen dagen efter uppskjutningen i riktningen
275,9 grader (i stället för nominellt 350 grader) och på avståndet 42,7 km (i
stället för nominellt 60 km) (1
). En undersökningskommission med två representanter
från ESRANGE och två från RTG tillsattes omedelbart för att försöka utröna
anledningen till banavvikelsen. Redan ett par dagar efter skottet avbröts
februari-kampanjen och den 21 februari beslöt man att inte heller använda
försöksperioden i mars, utan att den återstående sonden skulle skjutas tidigast
under hösten. Anledningen till dessa beslut var att man inte med säkerhet kunde
hävda att de åtgärder man tänkt vidta var tillräckliga för att garantera en
normal flygbana för den andra raketen.
Undersökningskommissionen granskade de båda återfunna raketmotorerna och startbanan, samt försökte rekonstruera flygbanan ur fotografier, magnetometerregistreringar och RTG-bandata. Kommissionens preliminära undersökningar visade att raketens kursavvikelse skedde redan under banans första 100 meter. Detaljgranskningen av flygförloppet koncentrerades därför till startförloppet. Banavvikelsen tycktes inte ha sin grund i s.k. pitch-roll-koppling, ett fenomen som studerades mycket ingående av RTG före uppskjutningen.
Efter en grundlig utredning publicerade RTG i juni 1972 en rapport (3 ) där den troligaste orsaken identifierades och åtgärder föreslogs för att förhindra en upprepning. Vad som hade hänt var till slut ganska enkelt.
Norrskenssonden sändes upp med en Nike-Tomahawkraket från den s.k. Nike-West-rampen på Esrange. Denna startramp var av en typ där raketen installerades på själva starträlsen redan i monteringshallen och hela rälsen med raket "träddes på" fästen på själva rampen. Det var endast det första steget som var fäst med "gripklor" på rälsen medan andra steget och nyttolasten hängde fritt. För att inte andra steget och nyttolasten skulle råka i svängning under transporten till rampen och när rampen restes upp hade ett stort frigolitblock placerats mellan andra steget och rälsen. Detta frigolitblock hade dessutom tejpats fast på rälsen. Frigolitblocket satt alltså kvar på rälsen vid starten och tvingade raketens färdriktning att bli mycket mer vertikal än önskat. I själva verket ökade elevationsvinkeln från 88o till 90o, d.v.s raketen gick rakt upp strax efter att den lämnat startrampen. Strax därefter kom den in i en västlig vind och raketens fenor fick den att styra in i vinden, d.v.s. svänga nästan rakt åt väster.
|
|
Bengt Holmqvist, veteran på Rymdbolaget, berättar hur han upplevde uppskjutningen av den första Norrskenssonden:
"När den första raketen startade fanns Lasse Stenmark och Olle Nilsson från Rymdtekniska Gruppen i 'scientific barrrack' nere i uppskjutningsområdet och skötte det nya baninmätningssystemet. Lasse hade ju just fått klart en plotter som skulle visa markspåret på en karta över området.
När skottet gick stannade plotpennan darrande envist kvar på startpunkten vilket Lasse kommenterade med att "det här fungerar ju inte alls". Efter ett antal sekunder drog dock pennan iväg åt vänster dvs västerut. Kommentaren blev då "nej men titta det fungerar, men jag har förväxlat x- och y-axlarna". Sanningen var ju dock att det [baninmätningssystemet och plottern] fungerade perfekt.Raketen gick när den lämnat launchern först praktiskt taget rätt upp. Vinden blåste från väster och raketen styrde ju in i vinden och försvann därför in mot Kiruna och landade i en villaträdgård vid Krokviks hållplats utefter järnvägen på andra sidan Kiruna [11 km nordväst om Kiruna centrum].
"... Jag tillbringade mycket tid med att på en Programmators datamaskin, en liten bordsdator från Italien, beräkna banan med dom nya startvillkoren. Integrering av differentialekvationer. Min beräknade bana stämde perfekt med säkerhetschefens Englund bana som bäräknats ur fotografier. Men det fanns en sidoförskjutning, helt parallellt i sidled, som kvarstår som problem för studenten. :-)..."
"... Raketen skulle skjutas upp från en launcher som var måttligt modern och automatiserad. Varje nedräkning började med att raketstegen tillsammans med nyttolasten kördes ut till skjutrampen på en speciell vagn. Väl ute flyttades raketen tillsammans med en styrräls över på raketrampen och som förankrades till marken. För att hålla raketen med nyttolasten inom en rimlig temperatur var allt inneslutet i en stor plastsäck.
Till denna plastsäck kopplades slangar från ett värmeaggregat som blåste varmluft genom det hela. En del nätter kunde det bli rejält kallt. Som lägst upplevdes 44 minusgrader. Då är man inte gärna utomhus..."
 Fr.v.: Uno Fröberg, Manne Jonsson, Torbjörn Forsell (alla SAAB-Scania) med den andra S7-sonden i klargöringshallen på Esrange. |
 Den andra S7-raketen ligger på en Nike-räls monterad på en Centaureramp. Genom det högra fönstret ser man "Skylarktornet" på Esrange. Raketen omges av en stålram med frigolitskivor för att hålla ekipaget varmt under nedräkningen. Frigolitskivorna blåste bort vid starten. Den första S7-raketen sköts rakt genom en stor plastpåse. |
De svenska forskargrupper som deltog i Norrskenssonden skulle fem år senare börja projektera Vikingsatelliten. man kan lugnt säga att det man lärt sig av Norrskenssonden kom väl till pass i Viking - Norrskenssonden var en omedveten generalrepetition för Viking. Det gällde också flera av de ingenjörer på SAAB i Linköping och på Rymdbolaget i Solna som kom att arbeta med båda projekten. Norrskenssonden förtjänar därför en särskild plats i svensk rymdhistoria och denna lilla artikel är ett försök att placera den där.
Tillbaka till svenska
rymdprojekt
