Najdete nás také na:

Na hvězdárně sídlí:

Dlouhá pouť sondy Ulysses

Logo mise Ulysses

Hlavním úkolem sondy Ulysses byl průzkum Slunce z takové dráhy, odkud by se daly dobře sledovat jeho polární oblasti. Veškeré do té doby získané poznatky pocházely totiž pouze z úzké oblasti kolem ekliptiky a vědce zajímalo, jaké údaje zjistí, když sondu vyšlou mimo tuto rovinu. Taková akce je ale energeticky velmi náročná a proto bylo nutné naplánovat složitou dráhu, během které byl úspěšně použit manévr, kterému se říká „gravitační prak“.

Sonda Ulysses své jméno získala po hrdinovi starých řeckých i římských bájí, Odysseovi. Ulysses je totiž latinský přepis jeho jména. Tento udatný bojovník se mimo jiné účastnil dobývání Tróji a údajně vymyslel lest s proslulým „Trojským koněm“, díky kterému bylo město nakonec dobyto. Po skončení války se vydal na cestu domů, ale protože si znepřátelil boha moří Poseidona, potýkal se celou dobu s velkými problémy. Jeho cesta do rodné země vedla neplánovaně přes řadu míst a trvala dlouhých deset let. Putování sondy se naštěstí obešlo bez bloudění, ale bylo také dlouhé a náročné.

V některých materiálech se můžete setkat u této sondy s pojmem International Solar Polar Mission (Mezinárodní sluneční polární mise), zkráceně ISPM. To byl program, do kterého se zapojila Evropská vesmírná agentura (European Space Agency – ESA) a americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku (National Aeronautics and Space Administration – NASA). Každá z těchto organizací měla vypustit svou sondu, ale nakonec došlo na škrty v rozpočtu a americká část mise byla v roce 1981 zrušena. ESA se rozhodla, že bude ve své části programu pokračovat. Návrh sondy částečně předělala a zadala ji k výrobě. Tak vznikla sonda, která dostala jméno Ulysses. Její mezinárodní označení COSPAR bylo 1990 090B, katalogové číslo 20842.

Ulysses byl vyroben v Německu, konkrétně ve firmě Dornier Systems a jeho základní rozměry byly 3,2 x 3,3 x 2,1 metru. Na jednom nosníku, který měl po vyklopení délku 5,6 metru, byla umístěna čidla magnetometrů, na druhém, menším, se nacházely radioizotopové baterie o výkonu 280 W. Pro spojení s pozemními stanicemi sloužily dvě antény. Jedna parabolická o průměru 1,65 metrů a druhá tyčová o délce 7,6 metru. Pro měření vln v plazmatu se používala dipólová anténa o rozpětí 72,5 metru. Vysílače byly na sondě dva, silnější s výkonem 20 W pracoval v pásmu X (8 GHz), slabší o výkonu 5 W používal pásmo S (2,3 GHz). Povelový přijímač také pracoval v pásmu S. Sonda měla celkovou hmotnost 366,7 kg, z toho vědecké přístroje na její palubě 55,1 kg a palivo 33,5 kg. Meziplanetární magnetické pole zkoumala prostřednictvím dvou magnetometrů – cívkového a vektorového. Na výzkum plazmy se soustředily přístroje SWPE (Solar Wind Plasma Experiment) a analyzátor SWICS (Solar Wind Chemical Composition Spectrometer), které měřily její teplotu, hustotu a chemické složení. Pomáhalo jim také zařízení URAP (Unified Radio and Plasma Wave Experiment), studující vlnění plazmatu. Přístroj EPAC/GAS (Energetic Particle Composition and Neutral Gas Experiment) zkoumal izotopové složení částic meziplanetárního prostoru a poslední vědeckou výbavou byla čtveřice detektorů. Každý z nich měl trochu jiný úkol. Jeden zaznamenával kosmické záření, druhý záblesky záření gama a v rentgenovém oboru, třetí částice, pocházející ze slunečních erupcí a poslední zachycoval meziplanetární prach. K vědeckým účelům posloužilo i sledování samotného rádiového vysílání sondy. Získala se tak data o sluneční koróně a gravitačních vlnách.

Sonda s urychlovacími stupni po vypuštění z raketoplánuPoté, co byl Ulysses kompletně dokončen a vyzkoušen, přesunul se do města Noordwijk, ležícím v západním Nizozemsku. Zde totiž sídlí centrála Evropského střediska pro vesmírný výzkum a technologie (The European Space Research and Technology Centre – ESTEC), kde byla sonda na několik let zakonzervována. Původní plán počítal s jejím vypuštěním již v roce 1983, ale kvůli komplikacím při vývoji se start posunul o tři roky. Když už to vypadlo, že bude moci vzlétnout do vesmíru, došlo k havárii raketoplánu Challenger a tak muselo být vypuštění znovu odloženo. Teprve 15. května 1990 byl Ulysses z Noordwijku odvezen leteckým speciálem do USA, kde byl o týden později vybalen a podroben dalším prověrkám. Protože sonda potřebovala dosáhnout značné odletové rychlosti, byly k ní připojeny dvě urychlovací jednotky. Dvoustupňový modul IUS (Inertial Upper Stage) a jednotka PAM-S (Payload Assist Module – Special). Celá sestava byla zkompletována 20. července a po dalších zkouškách uložena do transportního kontejneru, ze kterého se 8. září přemístila do nákladového prostoru raketoplánu.

Do vesmíru byl Ulysses vynesen raketoplánem Discovery 6. října 1990 během mise STS-41. Jednalo se o 36. vzlet raketoplánu do vesmíru a 11. misi Discovery. Několik hodin po startu, po nezbytné kontrole, dali astronauti povel k částečnému vyklopení sestavy z nákladového prostoru. Nejprve do úhlu 20°, pak proběhly další kontroly a když bylo vše v pořádku, došlo k odpojení kabelů, spojujících dosud náklad s raketoplánem a náklon se zvýšil na 58°. Nyní přišlo na řadu sedm stlačených pružin, které vymrštily sondu i s raketovým stupněm ven. Když si astronauti později přehrávali video se záznamem vypouštění, všimli si, že kromě sondy s urychlovacími stupni od raketoplánu odlétlo ještě jedno těleso. Byl to blýskavý objekt o délce asi 0,6 metru. V první chvíli se všichni zalekli, že by mohlo jít o nějakou odlomenou část sondy, ale nakonec se ukázalo, že tomu tak naštěstí není. Podrobnější prohlídka odhalila, že to byl jen kus ledu, který se odtrhl od trupu raketoplánu.

Počáteční rychlost sestavy byla jen 0,14 m/s, ale když se dostala do bezpečné vzdálenosti od raketoplánu, byl zažehnut raketový motor prvního stupně IUS, který pracoval 150 sekund. Druhý stupeň byl v provozu 108 sekund a po jeho dohoření se celý modul IUS oddělil. Ještě před tím ale jeho orientační systém zajistil nasměrování sondy správným směrem. Ta se poté kvůli stabilitě i s jednotkou PAM-S pomocí čtyř malých raketových motorků roztočila na 70 otáček za minutu. Poslední stupeň fungoval 88 sekund a udělil sondě konečnou rychlost 15,4 km/s, což byla v té době rekordně vysoká odletová rychlost od Země. Tento rekord překonala až o více než patnáct let později sonda New Horizons (Nové obzory). Tu do vesmíru vynesla 19. ledna 2006 raketa Atlas V a udělila jí odletovou rychlost 16,2 km/s.

Ke zpomalení rotace se u sondy Ulysses použilo netradiční řešení. Od jednotky PAM-S se odvinula dvě závaží o hmotnosti 0,5 kg, každé na 12 metrů dlouhém laně z kevlaru. Tím se pohltila část rotačního momentu a během pěti sekund sonda zbrzdila na 6,8 otáčky za minutu. Poté byla odhozena teď již zbytečná závaží a po nich i modul PAM-S. Zhruba o půl hodiny později sonda přijala první povely ze Země. Na základě jednoho z nich se 10. července vyklopila již zmiňovaná tyč o délce 5,6 metru, na které byla umístěna čidla vědeckých přístrojů a díky tomu poklesla rychlost rotace na 4,7 otáček za minutu. Ve dnech 11. až 13. října probíhalo přesné orientování směrové antény k Zemi, o několik dní později se prováděly první korekce dráhy a začalo postupné zapínání vědeckých přístrojů.

I když se jednalo o sondu, určenou zejména k výzkumu Slunce, její dráha nejprve směřovala na opačnou stranu – k Jupiteru. Nejvíce se k němu přiblížila 8. února 1992, kdy kolem 12. hod UT byla pouze asi 376 000 km od jeho oblačné pokrývky. Gravitace největší planety naší sluneční soustavy způsobila, že se Ulysses dostal na novou dráhu, která má sklon 80° k ekliptice. Oběžná doba sondy od té doby činí 6,2 roku, přísluní leží ve vzdálenosti 1,3 AU a odsluní 5,4 AU. Největší vzdálenosti od Země dosáhla sonda 26. srpna 1992, kdy byla vzdálena 938 488 610 km (6,3 AU).

Ulyses na kresbě poblíž JupiteraBěhem svého návratu ke Slunci se v červenci 1994 zapojila do sledování srážky komety Shoemaker-Levy 9 s Jupiterem, ale v rádiovém záření ani ve studiu plazmových vln nezaznamenala výraznější efekty. K jižnímu pólu Slunce se Ulysses při svém prvním obletu nejvíce přiblížil 13. září 1994, přísluním prolétl 12. března 1995 a severní pól zkoumal v červnu až září téhož roku. Během průzkumu polárních oblastí odhalil celou řadu zajímavostí. Už dříve bylo například známo, že existují dva druhy slunečního větru – „rychlý“ a „pomalý“. Mělo se však zato, že mnohem častěji se vyskytuje pomalejší složka a rychlejší je spíše vzácností. Z měření sondy vyplynulo, že situace je zcela opačná. Rychlý vítr byl pozorován neustále, pouze v době maxima sluneční aktivity byl jeho tok slabší, zatímco pomalý se dařilo zaznamenat jen poměrně vzácně. Zde se opět projevilo, že výsledky, získané pouze z roviny ekliptiky, mohou být zavádějící. 10. května 2001 sonda zaznamenala velké změny magnetického pole a silný proud plazmatu, což byl důsledek obří erupce, která na Slunci nastala o tři dny dříve. Další nečekaný poznatek, které se díky sondě Ulysses podařilo objevit, bylo, že sluneční magnetosféra je silnější na jihu než na severu.

Svůj výzkum ale Ulysses neomezoval jen na Slunce. Během své dlouhé pouti zkoumal meziplanetární prostor, rozložení prachu v něm a jaký vliv na něj má sluneční aktivita. Protože několikrát prošel kometárními ohony, zaměřil se i na jejich složení. Dále prováděl sledování Jupitera a to nejen při prvním přiblížení, ale také na přelomu let 2003 a 2004, kdy se opět dostal do jeho blízkosti. Kromě toho zachytil řadu gama záblesků, například v listopadu 2001 jeden takový zaznamenal současně s družicí BeppoSAX a sondou 2001 Mars Odyssey. Díky tomu se jej podařilo lokalizovat v souhvězdí Chameleóna a poté sledovat i pozemskými přístroji.

Sonda Ulysses překonala plánovanou životnost téměř čtyřikrát. Původně mělo dojít k ukončení mise již v roce 1995, ale sonda stále fungovala, takže došlo k prodloužení, které se později několikrát opakovalo. Největším problémem se nakonec ukázalo zamrzání sondy, zejména jejího paliva, které je nezbytné na provádění korekčních manévrů. Ohřívání zajišťoval zdroj, využívající radioaktivitu plutonia. Ta s přibývajícími lety klesala a nebylo již možné dodávat tolik energie, kolik bylo zapotřebí. Situace se řešila občasným vypínáním hlavního vysílače a ušetřená energie se využívala na ohřev. I tak však zdroj nezadržitelně slábl a tak muselo nastat nevyhnutelné. Nakonec vedení obou spolupracujících organizací, ESA a NASA, rozhodlo, že činnost sondy bude ukončena 30. června 2009. Tento den v 15:35 UT bylo navázáno poslední spojení a ve 20:10 byl na příkaz ze Země částečně vypojen komunikační systém. V provozu zůstal pouze povelový přijímač. O pět minut později byla přijata poslední telemetrická data a poté byly vypnuty i pozemské přijímače. Tím byl provoz sondy po dlouhých 18 letech a 266 dnech ukončen.

Použité zdroje:
http://mek.kosmo.cz/pil_lety/usa/sts/sts-41/index.htm
http://www.lib.cas.cz/space.40/1990/090B.HTM
http://www.observatory.cz/news/pump.php?pda=1&article=odyseus-jiz-napotreti-slunce-obkruzuje-i
http://www.osel.cz/index.php?clanek=3362
http://www.astrovm.cz/cz/pro-navstevniky/aktuality-ak/sonda-ulysses-konci-historickou-misi.html
http://cs.wikipedia.org/wiki/Ulysses_%28sonda%29
http://en.wikipedia.org/wiki/Ulysses_%28spacecraft%29