|
|
Mätning av infallet av mikrometeoriter i den övre atmosfären medelst piezoelektriska detektorer (mikrofoner). Enkel bestämning av masspektrum för kosmiskt stoft. Ett allmänt önskemål är att mätningarna utföras vid flera olika tider på dygnet och året, varför vi för denna kampanjej ställer några speciella krav på skjutvillkoren.
Experimentet mäter den elektriska fältvektorn i jonosfären. Fyra sfäriska sonder i ändarna på c:a 2 m långa utfällningsbara bommar används. Från sonderna gå kablar till en elektronikenhet innehållande högimpedansförstärkare som mäter spänningen mellan de olika sonderna och mellan sonderna och raketkroppen. Noskonen utlöses och bommarna utfälles på sådan höjd att mätningar kan göras från c:a 90 km.
Experimentet mäter driften hos positivt och negativt laddade partiklar genom att mäta skillnadsströmmen till de båda sidorna av en dubbelsond vars potential varieras med en sågtandsspänning (c:a 40 Hz, +/- 3 V). Strömkomponenterna vinkelrätt mot och parallella med raketaxeln mätas med var sin enhet. Sonderna monteras på de inre delarna av de främre E-fältsbommarna (KTH-l). Konstruktion för montering av sonderna på bommar snarlika de i KTH-1 föreslagna finnes utvecklad. Samma skjutvillkor som KTH-l (synligt norrsken i skjutriktningen).
Avsikten med detta experiment är att bestämma
elektrontätheten och kollisionsfrekvensen i jonosfären från ca 60 km höjd
till raketbanans topp. Mätprincipen baserar sig på den s.k. Faradayrotationen av
radiovågors polarisationsplan i ett plasma och fungerar förenklat enligt nedan.
Från sändare på
marken utsändes linjärt polariserade vågor på lämpligt valda frekvenser, ofta
runt 4, 8 ch 15 MHz (3,883 MHz, 7,835 MHz, 15,011 MHz). I det jordmagnetiska
fältet delas denna våg upp i två cirkulärpolariserade, en ordinarie och en
extraordinarie, våg med skilda utbredningsegenskaper. Det totala fältet av dessa
två vågor blir elliptiskt polariserat och roterar sakta beroende på
elektrontätheten. I sonden har man linjärt polariserade antenner med tillhörande
mottagare. Eftersom raketen roterar kommer den mottagna fältstyrkan att variera
beroende av sondantennens läge i förhållande till den elliptiska vågen. Då
raketens rotation är känd kan man därför enkelt bestämma ellipsens läge och
vridning i jonosfären. Vridningsvinkeln per höjdavsnitt är direkt proportionell
mot elektrontätheten. Storleken av den elliptiska vågens lillaxel och storaxel
tillsammans med data över elektrontätheten kan dessutom användas för beräkning
av kollisionsfrekvensen i jonosfären.
UJO:s ferritantenner. Foto:
SAAB-Scania.
I Faraday-utrustningen ingår vanligtvis även en s.k.
"slant-range"-enhet som användes för beräkning av raketbanan. En signal på t.ex.
35 MHz (34,942 MHz)amplitudmodulerad med 30 kHz sänds från marken, mottages i
raketen, demoduleras och återsändes vid TM. På marken jämföres den med den
ursprungliga 30 kHz-signalen och fasförskjutningen mellan dessa ger direkt
avståndet till raketen med ca 200 m noggrannhet. [I "Norrskenssonden" användes
frekvensen 33,85 MHz för "slant-range". SG].
Faradayexperimentet har inga större krav på skjutvillkor och beredskap.
Experimentet kan anses som ett nödvändigt komplement till de övriga experimenten
i sond K-71, varför skjutvillkor o.d. i första hand bör bestämmas av de övriga
experimenten: Någotsånär stabil situation är dock önskvärd, d.v.s. man bör inte
skjuta mitt i ett norrskensutbrott.
Experimentet testas på avfyringsrampen genom att
Faraday-sändarna (ca 1 km därifrån) slås av och på. Rampen måste därför
vara så anordnad, att strålningen från sändarna kan nå antennerna i sonden. Som
kompletterande markmätning önskas jonosondering i nära anslutning till
experimentet.
Ferrit-antennen har måtten 10 x 16O mm. På antennen skall
fästas en spole, avstämningskondensator och kabel. Antennen bakas lämpligen in i
styv skumplast eller liknande och fästes i inbakningsmaterialet.
Fästpunkternas läge ej fixerat. Se medföljande skiss, Alternativa dimensioner är
tänkbara och kan diskuteras från fall till fall. Mottagaren väger 150 g,
Antennen 200 g. Totalt: 4 mottagare + antenner + kablage ~2000 g.
Antennerna skall monteras så att de har fri utstrålning och får inte ha sammanbundna metalliska element runt sig så att de bildar en kortslutande slinga. Mottagarna bör placeras nära antennerna. Olika monterings sätt kan tänkas. I bifogade förslag är antennerna tänkta att ingjutas i skumplast i ett armerat plasthölje. Plasthöljet i sin tur skruvas fast i ursparingar i skrovsektionens sida.
Den optiska utrustningen i sond K71 har till ändamål att säkerställa sådana
optiska observationer som är nödvändiga för tydning av de övriga experimenten.
De har även ett mycket högt egenvärde, eftersom man bl.a. kan mäta olika
norrskensemissioners fördelning mer höjden, vilket är mycket svårt att
göra från marken. Höjdfördelningen och intensiteten kan sedan jämföras med både
det infallande partikelspektret(KGO), elektrontätheten (UJO) och det elektriska
fältet (KTH), och ge upplysningar om bl.a. uppbromsnings- och
jonisationsprocesser i jonosfären.
De flesta fotometrar, som har sänts upp hittills, har varit riktade uppåt
längs raketens axel och mätt de1 integrerade ljusintensiteten ovanför. Därur har
sedan emissionsprofilen beräknats. Denna metod är inte särskilt tillförlitlig
när norrskenet varierar.
Den här föreslagna fotormetern UJO 2a har i tillägg till den uppåtriktade
integrerande fotometern även en som ser vinkelrätt mot raketaxeln. Genom detta
arrangemang hoppas man bl.a. att noggrannare bestämma norrskenets underkant, och
genom raketrotationen och dess rörelse uppåt får man en bild av norrskenet runt
om. Planerat är att vardera kanalen utrustas med två filter t.ex. en för
syrelinjen OI 6300 Å och en for kvävebandet N2+ 4278
Å.
Experimentet bör utföras på natten när hela mätområdet
ligger i solskugga. Helst inget månsken. Vädret bör vara klart och visuellt
norrsken finnas i skjutriktningen. Lämplig årstid mitten av september till
mitten av mars. Som kompletterande markmätningar önskas
norrskensfotografering,. spektrografering och fotometrering, riometer- och
magnetometerdata samt jonosondering.
Elektrontätheten i jonosfären mätes vid raketsonderingar av det s.k. Faradayrotationsexperimentet (UJO-1). Tyvärr ger detta experiment en dålig höjdupplösning, över 80 km höjd ca 1 km och under denna höjd avsevärt sämre. Sonderna skall komplettera och utöka Faradayexperimentet. Dels är avsikten att undersöka irregulariteter och skiktning i jonosfärens D- och E-lager med en upplösning av ca 100 m, dels avser att utsträcka mätkänsligheten nedåt. Med Faradayexperimentet kan man bestämma elektrontätheter ned till ca 100 elektroner per cm3, med sonderna hoppas man komma ned till 10 el./cm3. Detta är av stor betydelse längst ned i D-lagret där elektrontätheten är mycket låg. Sonder av den här typen kompletterar på ett utmärkt sätt, de övriga experimenten i K-71.
Sonderna bestå av två st sfärer av f6rgyllt mässingsnät, diam. ca 6 cm, som sitta på varsin utfällbar arm av glasfiberplast, längd ca 60 cm. Ärmarna utfälles vid ca 55 km höjd. På den ena av sfärerna appliceras en förspänning på + 2,7 volt och strömmen till denna sond (övervägande från elektroner) mätes med en elektrometerförstärkare. På den andra sfären läggs dels en RF-spänning (ca 50 kHz <0,5 V) och dels ett likspänningssvep från -3 till + 8 volt. Genom att svepa likspänningen kan man studera hur str6mmen till sonden varierar med förspänningen och därur bl.a. bestämma raketpotentialen (referenspotential för övriga mätningar). RF-sondens impedans, både real- och imaginärdelen, mätes och därur kan elektrontäthet och även kollisionsfrekvens bestämmas. Absolutnoggrannheten hos en RF-sond är troligen mycket h6gre än en DC-sonds medan känsligheten antas varit av samma storleksordning.,
Sonderna liknar de som skall tillverkas för KTH:s el-fältsmätning, fast
bommarna är avsevärt kortare. Det vore lämpligt att alla bommar utfördes av en
tillverkare och integrerades samtidigt.
Skjutvillkor samma som för experiment UJO-1 och -2 samt de övriga
experimenten i K-71.
Mätning av pitchvinkelfördelning och energispektrun för
norrskenspartiklar. Totalt 11 enheter, 10,4
kg.
Skjutvillkor: Natt, Mindre än halvmåne, Klar himmel (i slutet av skjutperioden kan skjutning på riometervärden diskuteras) Norrsken: (post-breakup aurora) absorption >2dB. Tid på dygnet: 2000–0400. Markmätningar: Riometer, Magnetometer, Fotometer (5577 Å och, om möjligt, 4278 Å), All-sky-kamera.