Fagstoff

Baneberegning

Publisert: 08.02.2011, Oppdatert: 03.03.2017

 

Geometrisk figur ved baneberegning. Illustrasjon.Geometri ved baneberegning 

Ved vitenskapelige målinger med sonderaketter er det av sikkerhetsmessige grunner avgjørende å ha gode modeller for å forhåndsberegne rakettens bane. Rakettene som skytes fra ASC har ikke noen form for styring og utskytningsvinkelen blir derfor bestemmende for hvor raketten lander. For etterbehandling av data er det i mange tilfeller viktig å vite rakettens posisjon ved de tidspunktene der de interessante målingene er gjort.

Dette kapitlet gir en innføring i de vanligste metodene for baneberegning på raketter. Som en oversikt gis først en beskrivelse av forskjellige metoder som er i bruk for baneberegninger. I de etterfølgende artiklene vil noen metoder for baneberegning som benytter seg av telemetrisystemet bli beskrevet i detalj.

Passiv radarmåling

Passiv radar fungerer med at utsendte elektromagnetiske bølger blir reflektert av raketten. Ekkoet fra raketten forteller hvor den befinner seg og avstanden til raketten kan beregnes ved hjelp av tidsforsinkelsen mellom utsendt signal og mottatt ekko.
Passiv radarfølging kan være meget problematisk i forbindelse med flertrinns raketter. I automatisk følgemodus vil radaren ha en tendens til å låse seg på det sterkeste ekko. Dette kommer sannsynligvis fra rakettboosteren. Operatøren må, ved hjelp av "range gating" manuelt velge det svakeste signalet. Dette krever stor erfaring.

Manuell retting av radarManuell retting av radar 

Aktiv radarmåling

Aktiv radarfølging er basert på bruk av transponder som gir et forsterket ekko tilbake til radarmottakeren. Metoden er god, men det krever ekstra stort og kostbart utstyr i instrumentlasten.

GPS

Global Positioning System, eller GPS er et navigasjonssystem som fastslår posisjon til en GPS mottaker ved hjelp av flere satellitter i bane rundt jorda. Det sivile GPS systemet har innebygde begrensninger som gjør at det ikke skal kunne brukes for å styre raketter. Derfor vil det kreves en spesiell GPS mottaker for å kunne bruke GPS til posisjonsbestemmelse i raketter.
Se høyre marg for utfyllende informasjon om GPS.

Dopplermetoden

  • To-veis metode: Et signal sendes opp til raketten, mottas og returneres, enten på en egen sender eller via telemetri. Signalet fasesammenlignes på bakken med det utsendte signalet. Denne metoden muliggjør bestemmelse av avstand uten å følge det telemetrerte signalet fra start. Metoden er imidlertid ikke ideell, fordi den innebærer inngrep i eksisterende telemetrisendere og fordi det kreves frekvens- og fasestabile referanser gjennom hele telemetrikjeden.
  • En-veis metode: Metoden baseres på en meget stabil oscillator i instrumentlasten. Selv om en absolutt fasemåling er umulig, vil en stabil oscillator gi en relativ Dopplereffekt tilstrekkelig til at en måling av radiell hastighet er mulig. Måling av avstand foregår ved en kontinuerlig integrering av hastighet fra start. Metoden er enkel. Den vil bli beskrevet i egen artikkel om fasemåling.

 

Krysspeiling mellom flere telemetristasjoner

Denne metoden forutsetter en relativt stor basisavstand mellom stasjonene, slik at nøyaktigheten ved krysspeiling blir akseptabel. Avstanden fra Andenes til Tromsø telemetristasjon (~120 km) er en ideell avstand. De ganger hvor satellittstasjonen i Tromsø har vært tilgjengelig for følging har dette gitt en signifikant forbedring av banenøyaktigheten. Metoden muliggjør også en korreksjon av en eventuell drift av den stabile oscillatoren i flighten.

Optisk målfølging

Optisk følging er begrenset av sikt og brukes bare i første fase av banen. Et optisk sikte er som regel koblet til radar- eller telemetriantennen for å oppnå målfølging i første fase av banen. Hovedproblemet er høy vinkelhastighet i de første sekunder av flukten, særlig hvis radar- eller TM-antennen er nær utskytningsrampen.