Sven Grahn
En serie
av experiment för att tillverka metallskum och studera mekanismen bakom hur
porer bildas i metallegeringar genomfördes i februari 1982 av institutionen för
metallernas gjutning vid Kungliga Tekniska Högskolan i samarbete med Rymdbolaget och NASA. Statens delegation för
rymdverksamhet (numera Rymdstyrelsen
) finansierade projektet.
Experimenten utfördes under
parabelflygningar med hjälp av ett av NASA:s F-104 Starfighterplan vid
NASA:s flygforskningsanläggning "Dryden Flight
Research Facility"
vid Edwardsflygbasen i Mojaveöknen i Kalifornien.
Flygplanet steg till 22000 meter km
och uppnådde under kastbanan tyngdlöshet (accelerationsnivå ungefär 10-2g) under 55-60 sekunder. Tre flygningar per dag genomfördes och
de tre metallproverna i experimentcellen byttes mellan
flygningarna.
 Bakre raden fr v: Sven Wallin (Rymdbolaget), Hamid Shahani (KTH), femte från vänster piloten Steve Ishmael, sjätte från vänster andrepiloten Victor Horton. Främsta raden från vänster: Marta Bohn Meyer (NASA), Merle Economu (NASA), Rolf Jönsson (Rymdbolaget)... |
Fler bilder från experimentutvecklingen och arbetet vid Dryden Flight Research Facility återfinns här.
Institutionen för metallernas gjutning vid Kungliga Tekniska Högskolan där Hamid Shahani forskade har en lång historia av experiment i tyngdlöshet med början 1997 då institutionen genomförde metallstelningsexperiment i en svensk experimentmodul på den tyska sondraketen Texus som sändes upp från Esrange den 13 december 1977.
Utrustningen som användes i Starfighterexperimentet var i princip densamma som de som använts i ett tidigare sondraketexperiment (den svenska sondraketen PIRAT som sändes upp från Esrange den 30 september 1981). Utrustningen för Starfightern hade kompletterats med en motordriven kamera som fotograferade experimentprocessen med 0.3 sekunders mellanrum. Hela utrustningen monterades bakom och under baksätet i flygplanet (se fotografierna nedan).
 |
|
Totalt genomfördes nio flygningar med tre prover på varje flygning, d.v.s. totalt bearbetades 27 metallgeringsprover. Poverna värmebehandlades på samma sätt som i sondraketerna. Proverna var tillverkade av Al, Al-4% Ti och Al-10%Fe med olika väte innehåll (d.v.s. legeringarna behandlades vid olika vätgastryck). Inbäddad i varje prov satt en värmare som var tillverkad av glödtråden från en halogenlampa. Flygplansbesättningen slog på experimentutrustningen när man uppnått tyngdlöshet och slog ifrån den när g-nivåerna började stiga igen. I en elektronikbox satt ett programverk som styrde kamera och glödtrådar.
Tre prover sattes in i experimnetcellen vid respektive flygning. Temperaturen
i varje prov mättes med termoelement av typen chromel-alumel. Dessutom mättes strömmen
genom värmarna, trycket i experimentcellen och temperaturen inuti experimentcellen. Accelerationsnivån
mättes i tre axlar och sändes till marken tillsammans med övriga data genom
en VHF-sändare på flygplanet. Experimentcellen var fylld med helium vid ett tryck av 0,1 eller 1 atmosfär. För
Al-4%Ti kördes tre extra prov vid 0,4 atmosfärers tryck.
Kameran började ta bilder nio sekunder efter det
att experimentet slagits på av besättningen. Samtidigt slogs sex små lampor på för
att belysa proverna. En Ilfordfilm med känsligheten 400 ASA och 72 bildrutor användes för
att ta bilder av proverna - på varje bild såg man alla
tre proverna genom ett glasfönster framför varje prov. Efter flygningen framkallades och kopierades
filmen. Genom att kombinera flera bilder kunde hela smält- och expansionsförloppet för proven
följas.
Vissa ändringar krävdes när experimentet anlände till Drydenbasen (DFRF) (se texten i (2)). De blyackumulatorer som Rymdbolaget hade tänkt använda för att driva utrustningen, men det visade sig att dessa batterier troligen skulle kunna explodera om det blev tryckfall i kabinen. NASA lånade ut två kraftiga nickel-kadmiumbatterier som ersättning.
När jag började samla material för den här artikeln i slutet av 2009 kunde jag inte tänka mig att någon hårdvara fanns kvar efter 28 år. Men när jag frågade, Sven Wallin, Rymdbolagets projektingenjör för Starfighterexperimentet plockade han fram själva experimentcellen ur sin bokhylla! Prov och smältglödtrådar monterades inuti cellen som trycksattes med heliumgas. Två bilder av cellen återfinns nedan. Sven Wallin tillhandahöll också de bilder och dokument som den här artikeln bygger på. Även kameran som användes fanns kvar. Den tillhörde och tillhör en anställd på Rymdbolaget, Per Holm. Tala om ett "lågkostnadsprojekt".
 |
 |
|
Bevarad av sentimentala skäl? Experimentcellen från 1982 fanns kvar 2009! | |
 |
 |
|
Per Holms kamera med en intressant "sticker" på botten. | |
Varje flygning varade 20-25 minuter. Den tyngdlösa parabeln inleddes på 8500 meter (28000 fot) vid en fart på Mach 1,85 d.v.s. 1,85 gånger ljudhastigheten. Pilot gjorde en upptagning av flygplanet och besättnngen utsattes för en acceleration av 3g innan nosen nådde 48o vinkel mot horisontalplanet och den tyngdlösa fasen inleddes. Planet nådde 22000 meter (72000 fot) och föll ned till 16000 meters höjd (52000 fot) där tyngdlösheten upphörde. Under färden i "den tyngdlösa parabeln" tillryggalade flygplanet 15 km:s distans på kartan. Enligt ven Wallin planerades flygningrana så att om upptagningen av flygplanet vid tyngdlöshetens slut misslyckades och besättningen tvingades skjuta ut sig så skulle flygplanvraket slå ned inom basområdet! Till all lycka gick allt bra!
Accelerationsnivån och händelser under den sista flygnngen visas i skrivarutskriften nedan. De tre experimenthändelser som anges i figuren är "Experiment turned on" (experimentet påslaget), "End of heating" (uppvärmningen frånslagen) och "Solidification" (stelning). Accelerationsnivåerna -1 g, 0 g och +4 g anges i figurem.
|
|
|
|
Nio flygningar genomfördes under ledning av flygprovingenjören Marta Bohn Meyer, med Stephen D Ishmael som pilot och Victor Horton som andrepilot. Besättningen bar tryckdräkter. Åtta av flygningarna genomfördes med god tyngdlöshet. Detaljer om flygningarna framgår i (2) vars text återfinns här .
| Datum | Starttid | Anmärkningars |
| 12 februari 1982 | 0900 lokal tid | 0,25 g telemetriproblem |
| 23 februari 1982 | 0900 lokal tid | 55-59 sekunders tyngdlöshet |
|
-"- |
1300 lokal tid | 55-59 sekunders tyngdlöshet |
| 24 februari 1982 | 0830 lokal tid | Cirrusmoln på 7500 m höjd |
|
-"- |
1030 lokal tid |
-"- |
|
-"- |
1230 lokal tid |
-"- |
| 26 februari 1982 | 0900 lokal tid | |
|
-"- |
1030 lokal tid | |
|
-"- |
1230 lokal tid | Topphöjd 22000 m |
Från vänster: Sven Wallin (Rymdbolaget), piloten Steve Ishmael, andrepiloten Vic Horton, doktoranden Hamid Shahani.
I (3)
kan vi läsa att man planerade flygningar under våren 1982
med "järnlegeringar" för företagets John Deere räkning. I (2) förefaller det svenska experimentet ha varit en av de första, kanske den första, forskningsflygnngen
i tyngdlöshet?
