Ulysses foi uma sonda espacial, lançada pelo Ônibus Espacial, missão STS-41 da NASA em 6 de Outubro de 1990 e é uma missão gerenciada pela Agência Espacial Europeia - ESA e pela NASA.

É um desejo dos cientistas, que o Sol fosse pesquisado junto a região dos pólos, pois esta região é inacessível para quem esteja observando o Sol a partir da Terra.

Então para se chegar as altas latitudes do Sol, a sonda foi inicialmente lançada em direção a Júpiter, para assim executar uma assistência gravitacional, com o auxílio da gravidade deste planeta. Tudo isso para colocar a sonda em uma pretendida órbita quase polar.

O primeiro encontro com Júpiter ocorreu em 8 de Fevereiro de 1992. A sonda aproximou-se de Júpiter, passando sobre o planeta, depois com o auxílio da força gravitacional deste planeta, deu a volta por trás e desceu rumo ao Sol. A sonda dirigindo-se para o Sol, passou quase sobre o seu pólo sul, em uma latitude de 80,2 graus, que foi atingida em 13 de Setembro de 1994. Depois Ulysses encontrou o Sol pela segunda vez, agora viajando sobre o seu pólo norte, viajando de Junho até Setembro de 1995.

Essa uma passagem ocorreu quando o Sol se encontrava em sua fase mais tranquila, fase esta que ocorre de 11 em 11 anos. Para melhor compreender o Sol, é necessário estudar-lo quando ele se encontrar mais ativo, desta forma foi aguardado o terceiro encontro da sonda com o Sol e foi novamente viajando sobre o pólo sul. A sonda sobrevoou o pólo sul e atingiu a sua máxima latitude sul em 27 de Novembro de 2000. Mais tarde sobrevoou o pólo norte, e atingiu a mais alta latitude norte, que foi no período de Setembro até Dezembro de 2001. Desta forma, depois de viajar por doze anos pelo espaço, a sonda Ulisses obteve uma grande quantidade de dados sobre a estrutura global do Sol e do meio ambiente da sua heliosfera.

Durante seus primeiros cinco anos de pesquisas, a sonda Ulisses pesquisou o Sol desde seu equador até os seus polos, aproveitando-se de uma grande variação na sua atividade solar.

A missão da nave espacial foi o estudo do Sol em todas as latitudes, equipadas com instrumentos para caracterizar campos, partículas e poeiras, e era alimentado por um gerador termoelétrico radioisótopos (RTG).

Em Fevereiro de 2008, a potência da RTG, que é gerada pelo calor do decaimento radioactivo de plutónio-238, havia diminuído o o bastante, tornando insuficiente a energia para os aquecedores internos que mantêm a atividade de controle de congelamento do combustível hidrazina . O fim da missão foi então agendado para 1 de julho de 2008, mas os cientistas que operam a missão sucederam com um método para manter o combustível líquido, efetuando uma breve reação de queima de combustível hidrazina a cada duas horas, permitindo a missão de continuar.

O fim da missão ocorreu em 30 de junho de 2009.

Objetivo

O objetivo primário da missão da sonda Ulysses foi estudar a heliosfera em função da latitude do Sol.

A heliosfera é uma grande região do espaço interplanetário ocupado pela atmosfera do Sol e dominado pelo fluxo do vento solar. O período de estudos de interesse principal foi quando a Ulysses atingiram as latitudes acima de 70 graus de ambos os pólos.

Em 26 de Junho de 1994, Ulysses atingiu 70 graus de latitude sul. Neste ponto iniciou-se um período de observações que duraram quatro meses, onde a sonda Ulisses estudou as complexas forças que atuam no Sol em altas latitudes, na região situada fora de sua atmosfera, região esta denominada de corona ou coroa solar. Os cientistas estavam a longo tempo estudando o Sol a partir de observatórios situados na Terra. Mais recentemente estudos sobre o Sol foram conduzidos em plataformas situadas em naves espaciais; de qualquer maneira: estas investigações foram na maioria das vezes feito feitas no plano da eclíptica, (plano na qual a maioria dos planetas giram em torno do Sol) e nenhuma nave espacial antes havia pesquisado as latitudes acima de 32 graus.

Agora com a sonda Ulysses poder-se-ia pesquisar as altas latitudes, cientistas da NASA e da ESA agora iniciavam o conhecimento sobre a ação do Sol em latitudes elevadas.

Após completar a sua primeira volta sobre o Sol em 1998, o nosso conhecimento sobre a heliosfera, que consiste em uma gigantesca bolha que se estende pela ação do vento solar, teve um dramático crescimento. A sonda Ulysses fez um completo estudo tridimensional do mapa da heliosfera e descobriu:

Que a composição no espaço interplanetário mediano, contém uma mistura de gás e de poeira, sendo que a maioria do gás é de hidrogênio e hélio, com 0,06% de elementos pesados tais como oxigênio e nitrogênio. E que se espalha por todo o sistema solar.

Que nas fronteiras de ação entre o vento solar veloz e mais lento, cria uma onda de choque e partículas ganham carga elétrica, que causam tempestades magnéticas e auroras que são vistas nas vizinhanças da Terra.

Sobre a extensão, a direção e o fluxo da poeira interestelar dentro do Sistema Solar.

Descrição resumida de seus instrumentos

Existiam 11 instrumentos a bordo da sonda Ulysses, que vão investigar desde o vento solar, passando pela poeira cósmica e terminando na análise emissões de raios gama.

Magnetometer (VHM/FGM) Solar Wind Plasma Experiment (SWOOPS) Solar Wind Ion Composition Instrument (SWICS) Unified Radio and Plasma Wave Instrument (URAP) Energetic Particle Instrument (EPAC) Low-Energy Ion and Electron Experiment (HISCALE) Cosmic Ray and Solar Particle Instrument (COSPIN) Solar X-ray and Cosmic Gamma-Ray Burst Instrument (GRB) Dust Experiment (DUST) Coronal-Sounding Experiment (SCE) Gravitational Wave Experiment (GWE)

Trajetória

thumb|Trajetória da sonda Ulysses.

A trajetória da sonda Ulysses, é intercalada por trechos de elipse e hipérbole.

No segmento entre a Terra e Júpiter a sonda seguiu trecho de elipse. Quando de sua passagem próximo de Júpiter, a sonda seguiu trecho de uma hipérbole. Na fase final, a sonda agora segue uma trajetória elíptica. Após o primeiro sobrevoo do pólo norte, a sonda voltou ao seu ponto de partida em Júpiter e retornou a sobrevoar novamente sobre o pólo sul do Sol.

A nave espacial

A nave espacial de Ulysses é uma estrutura de alta tecnologia, resistente às radiações, de rotação estabilizada. Tem uma massa de aproximadamente 370 quilogramas (814 libras) quando do seu lançamento, incluindo-se aproximadamente 33,5 quilogramas de hidrazina para ajustes da atitude e de sua taxa de giros. Os elementos principais da nave espacial estão dentro de uma estrutura semelhante a uma caixa de 1,65 metros de largura. Apontada para a Terra temos uma antena de alto-ganho, que estabelece comunicações entre a sonda e o centro de controle da Terra, além do gerador termoelétrico de radioisótopos, que fornece a energia elétrica necessária ao funcionamento da sonda. Esta sonda não dispõem de painéis solares, pois estará parte do tempo viajando muito distante do Sol.

Alguns instrumentos como o detector de raios gama, o vector-helium magnetometer e o flux-gate magnetometer, estão montados bem afastados da nave espacial, a fim de evitar a interferência do corpo da sonda.

Um par de antenas de fio monopolo, possui junto um comprimento de 72 metros, situadas externamente perpendicularmente à linha central da rotação da sonda, uma em cada lado. E uma outra antena de 75 metros, também monopolo projeta-se ao longo da linha central da rotação, oposto à posição da antena de alto-ganho. Elas compõem as antenas de três eixos, destinada a captação e análise das ondas de plasma.

Os subsistemas de eletrônica da nave espacial e os seus experimentos estão dentro do corpo principal da sonda.

Os instrumentos científicos para a sonda Ulysses foram fornecidos pelas equipes da ciência dos Estados Unidos e da Europa. A nave espacial foi construída pela Dornier Systems da Alemanha para a ESA, que é responsável para operações em órbita. A NASA forneceu o veículo lançador que foi um Ônibus Espacial, além da construção dos estágios superiores dos instrumentos IUS e do PAM-S. Também forneceu o gerador termoelétrico de radioisótopos (radioisotope thermoelectric generator (RTG)), que foi construído pela General Electric Co.

A sonda Ulysses foi monitorada e os dados coletados foram recebidos pela Rede de Espaço Profundo da NASA, que é operada pelo JPL – (Jet Propulsion Laboratory). A análise dos dados recebidos foi realizada pelo JPL em conjunto com a equipe dos ESA.

Júpiter Para colocar uma sonda em órbita polar em torno do Sol, seria necessário o uso de muita energia e mesmo os foguetes de hoje, não tem condições de fazer isso. A Terra gira e torno do Sol a uma velocidade de 30 km/segundo e seria necessário cancelar esta velocidade e ainda depois, lançar a sonda em uma órbita polar. Desta forma foi descartada a possibilidade de lança uma sonda de órbita 100 % polar.

A outra maneira seria usar a vantagem da atração da gravidade de outro planeta. Júpiter é o planeta mais próximo capaz de realizar tal tarefa. Mesmo com o auxílio da força de gravidade de Júpiter, do Ônibus Espacial e de um foguete de três estágios, a sonda que pesava 370 kg, deixou a força de atração da Terra e viajou para Júpiter a uma velocidade de 11,3 km/s, tornando-se a nave espacial mais veloz nunca antes lançada.

Ulysses chegou a Júpiter 16 meses depois de sair da Terra. Havia viajado algo próximo a um bilhão de quilômetros em uma trajetória elíptica. A maior aproximação ocorreu em 8 de Fevereiro de 1992. Depois a sonda seguiu uma trajetória hiperbólica e no final voltou a seguir uma trajetória elíptica, tudo para garantir que a sonda ficasse livre de maiores perigos. O estudo da magnetosfera de Júpiter foi considerado o segundo objetivo da missão Ulysses. Os resultados obtidos superaram todas as expectativas dos cientistas.

Júpiter é um planeta que têm um poderoso campo magnético. Sua magnetosfera é bastante grande e é a maior de todos os planetas. De fato durante 12 dias a sonda viajou no interior deste campo, indo de 2 até 14 de fevereiro. Grandes satélites deste planeta como todas as Luas de Galileu, orbitam no interior de sua magnetosfera, além da lua de Io, conhecida abundante fonte de íons e de partículas neutras, que interagem com sua magnetosfera.

A trajetória de chegada a Júpiter foi bastante similar a de quartos espaçonaves anteriores, que visitaram este planeta. Pioneer 10, 11 (1972, 1973) e a Voyager 1, 2 (1979). Diferente das missões anteriores, Ulysses atingiu Júpiter em uma alta latitude; 40 graus de latitude ao norte do equador de Júpiter, em sua fase de máxima aproximação com este planeta.

Embora seus instrumentos fossem otimizados para analisar o vento solar, eles obtiveram grande quantidade de informação sobre a magnetosfera de Júpiter

O Sol Primeira passagem O retrato geral que se obteve da primeira órbita solar a respeito da estrutura global e tri-dimensional do vento solar foi quando a atividade solar era mínima ou o próximo disso. Constatou-se que o vento solar de latitude elevada, é originário de furos coronais polares, ficando caracterizado por um fluxo rápido, uniforme, com uma velocidade média de 750 km/s.

Os jatos lentos ou médios que são originários da corona estão confinados a uma escala relativamente estreita de latitudes próximo do equador do Sol. Nesta faixa equatorial, em que a maioria das variações do vento solar se produz, observa-se que ele contem o também um plano de separação (heliospheric current sheet (HCS)), que separa os campos magnéticos em dois grandes grupos opostos, cada qual se dirigindo a um hemisfério, um para o norte e outro para o sul.

Embora o plano de separação e os jatos de vento solar estejam alinhados quando da mínima atividade do Sol, constatou-se alterações significativas.