Sonda Ulysses.

Ulysses es una sonda espacial no tripulada diseñada para estudiar el Sol a todas las latitudes. La sonda, nombrada así por la traducción al latín de Odiseo, protagonista de la obra clásica Odisea, fue lanzada el 6 de octubre de 1990 por el transbordador espacial Discovery durante la misión STS-41. Fue una misión conjunta entre la NASA y la ESA. La sonda estaba equipada con instrumentos para caracterizar campos, partículas y polvo. Obtenía la energía de un generador termoeléctrico de radioisótopos. La misión finalizó el 30 de junio de 2009 al ordenarse desde tierra a la sonda el apagado de sus sistemas debido a que ya no podía realizar actividades científicas significativas por el agotamiento de su fuente de energía nuclear.

Las observaciones del Sol realizadas tanto desde la Tierra como con las sondas clásicas se centraban en su región ecuatorial. La Tierra, y los cohetes lanzados desde ella, orbitan en el plano de la eclíptica, que coincide con el ecuador solar. Enviar una sonda a una órbita fuera de la eclíptica implicaría muchísima energía y sería necesario un vehículo extremadamente poderoso.

En los años 1970 se comenzaron a llevar a cabo con éxito las primeras asistencias gravitatorias, haciendo posible para una nave espacial que se acercara a Júpiter el alterar su órbita hasta colocarse en una órbita tal que pasara sobre los polos del Sol. Fue entonces cuando se propuso la misión Out Of the Ecliptic (OOE).

Originalmente, el diseño constaba de dos sondas, las cuales realizarían el viaje a Júpiter, desviándose una hacia el polo norte solar y la otra al polo sur, con lo que se podrían estudiar ambos polos simultáneamente. Debido a recortes en el presupuesto se rediseñó la misión para utilizar una sola sonda, que fue bautizada como Ulysses en referencia al intrincado viaje que tendría que hacer hasta llegar a la región polar solar. La duración de la misión era de 5 años.

Tras dejar la Tierra, Ulysses llegó a Júpiter en febrero de 1992 para una maniobra de sobrevuelo. Tras ella quedó en una órbita con una inclinación orbital de 80,2 grados respecto a la eclíptica. Entre 1994 y 1995 exploró por primera vez los polos del Sol.

Misión extendida

Dado el buen estado de la nave se decidió aportar fondos para extender la misión y durante un segundo sobrevuelo (entre 2000 y 2001) volvió a explorar las regiones polares solares tanto norte como sur, realizando descubrimientos inesperados, como las características del polo sur, mucho más dinámico que el norte y sin una localización fija. En 2003–04 realizó algunas observaciones sobre Júpiter.

La misión fue extendida por tercera vez para el periodo entre 2007 y 2008.

Durante las fases de crucero Ulysses recolectaba datos únicos. Como única sonda fuera de la eclíptica con un instrumento de rayos gamma, Ulysses formó parte importante del programa de detección de estallidos de rayos gamma.

El 1 de mayo de 1996 la sonda cruzó la cola del cometa Hyakutake, revelando que esta era mayor de lo que se esperaba, hasta alcanzar casi las 3,8 unidades astronómicas.

El cuerpo de la sonda es una caja en la que va montada una antena de 1,65 m de diámetro y el generador de radioisótopos. Dentro del cuerpo hay un tanque de hidracina, utilizada para correcciones de trayectoria y para redirigir la antena a la Tierra. El peso total en el lanzamiento era de unos 370 kg.

Instrumentos

• Antenas de radio y plasma: dos antenas extendidas perpendicularmente al cuerpo y al eje de giro. Juntas, forman un dipolo de 72 m. Una tercera antena se extiende desde el cuerpo, a lo largo del eje de giro, en una antena monopolar de 7,5 m de largo.

• Instrumentos montados en el cuerpo de la sonda: en el cuerpo propiamente dicho de la sonda se encuentran detectores de electrones, iones, gas neutro, polvo y rayos cósmicos. Además la radio puede usarse para la búsqueda de ondas gravitacionales y estudiar la atmósfera del Sol durante las ocultaciones.

• Otros instrumentos: la sonda contiene también otra serie de instrumentos que por sus características deben ir en compartimentos separados del resto de la nave. Tiene un detector de rayos X para estudiar las llamaradas solares y la aurora de Júpiter, un detector de GRB y dos magnetómetros distintos.

La masa total de los instrumentos científicos es de 55 kg.

Preparada por la ESA (1990), esta sonda debía medir las propiedades del viento solar, del campo magnético interplanetario, de los rayos cósmicos galácticos y del gas interestelar neutro, así como la composición y la aceleración de partículas energéticas al variar la latitud solar. Estaba dotada con dos magnetómetros, dos instrumentos para recoger y analizar el plasma del viento solar, tres instrumentos para analizar las partículas cargadas, un sensor para el gas neutro interestelar y otro para el polvo cósmico, así como un sensor para registrar los rayos X solares relacionados con la actividad superficial y los rayos de origen cósmico. Gracias a todo este equipo aumentó nuestro conocimiento sobre la corona solar y, entre otros aspectos, realizó investigaciones sobre las ondas gravitatorias.

Aprovechando el “efecto honda” de Júpiter, entró en una órbita heliocéntrica por la que sobrevoló el polo sur (1994, 2000) y el polo norte (1995, 2001) del Sol a 2 unidades astronómicas de distancia.

El Discovery fue el transbordador encargado de lanzar el telescopio espacial Hubble. La segunda y tercera misión de servicios al Hubble también fueron realizadas por el Discovery. También puso en órbita la sonda Ulysses y tres satélites TDRS. El Discovery ha sido escogido en dos ocasiones como el orbitador para regresar al espacio, la primera en 1988 como regreso tras el accidente del transbordador Challenger en 1986 y, posteriormente, en un regreso doble en julio de 2005 y julio de 2006 tras el accidente del transbordador Columbia de 2003. El transbordador también ha transportado al astronauta John Glenn, del Proyecto Mercury, que en ese momento contaba con 77 años, convirtiéndose en la persona de mayor edad en el espacio.

Final de la misión

Inicialmente el final de la misión se calculó que ocurriría a mediados de 2008 y que la causa sería la congelación de la hidracina en los conductos de los propulsores debido a que los calentadores eléctricos de los mismos no funcionarían adecuadamente por el agotamiento de la fuente de energía nuclear. Sin el sistema propulsor de hidracina la nave no podría orientarse para comunicarse con la Tierra. Sin embargo los ingenieros desarrollaron procedimientos para mantener la hidracina líquida en los conductos expulsando una pequeña cantidad de ella cada dos horas, y la menguante energía eléctrica fue racionada a los instrumentos y diversos sistemas de la nave.

Sin embargo, frente a la inevitable pérdida de los sistemas por un cada vez menor flujo de energía y la incertibumbre en cuanto a la cantidad de hidracina restante, junto con un retorno científico cada vez más pequeño, se decidió apagar definitivamente la sonda el 30 de junio de 2009 enviando comandos a la nave en una sesión de comunicación desde una de las antenas de la Red del Espacio Profundo de la NASA a las 17:35 CEST. El sistema de comunicaciones de la sonda se puso en modo “sólo escucha” a las 22:15 CEST, cesando el resto de actividades.¹

Enlaces externos

• Ulysses en la NASA
• Ulysses en la ESA
• ESA/NASA/JPL: Detalles sobre los instrumentos y los subsistemas de la sonda
• Ulises Otras Naves Espaciales.

Fecha de lanzamiento: 11 de julio de 1990

Vehículo de lanzamiento: Soyuz

Sitio de lanzamiento: Cosmódromo de Baikonur

Vida útil: 2 años

Aplicación: Observatorio espacial

Masa: 7000 kg

Dimensiones: 7,7 metros de largo por 12 metros de envergadura^[5]

NSSDC ID: 1990-058A

Elementos orbitales

Inclinación: 51,6 grados

Período orbital: 92,3 minutos

Apoastro: 387 km

Periastro: 382 km

Gamma fue el nombre de un observatorio espacial construido en colaboración por la Unión Soviética y Francia y dedicado a la observación en la parte del espectro correspondiente a la radiación Gamma. Fue lanzado el 11 de julio de 1990 mediante un cohete Soyuz desde el cosmódromo de Baikonur, casi 35 años después de ser concebido.

Telescopio espacial Gamma-1 (Novosti Kosmonavtiki).

El diseño básico del observatorio fue concebido en 1965 como parte del concepto de “estación espacial en nube”: una estación espacial primaria rodeada de naves tripuladas en vuelo libre con diferentes funciones. El concepto evolucionó a principios de los años 1970 hacia el diseño de la estación espacial MKBS/MOK: una enorme estación espacial central lanzado por un cohete N-1 con naves autónomas y laboratorios especializados volando a su alrededor. Gamma fue diseñado originalmente como uno de los laboratorios de este complejo, y su estructura deriva la de las naves Soyuz, utilizando sus sistemas de propulsión, pero sustituyendo los módulos orbital y de descenso por un gran cilindro presurizado que contenía los instrumentos científicos.

El diseño de los instrumentos del observatorio comenzó en 1972, con la participación francesa llegando en 1974. Fue ese mismo año en que el cohete N-1 y la estación MKBS fueron cancelados. El programa espacial soviético fue completamente redefinido en 1976, incluyéndose la autorización necesaria para el desarrollo de Gamma como un elemento de vuelo libre de una nueva estación espacial, la estación DOS-7/DOS-8, que evolucionaría en su momento a la estación Mir. El diseño de Gamma fue completado en 1978, y su construcción fue autorizada, junto con la de la estación Mir, el 16 de febrero de 1979. El diseño de Gamma incluía ahora un puerto de acoplamiento pasivo al que podría acoplarse una cápsula tripulada Soyuz para realizar mantenimiento en el observatorio, reemplazar las cintas de datos y reparar o reemplazar instrumentos. Este esquema de mantenimiento fue desechado en 1982, tras comprobar que la masa de la nave se salía de la capacidad del cohete lanzador y que todas las cápsulas Soyuz serían necesarias para mantener y servir a la estación Mir. Los sistemas de registro de datos del observatorio con cintas fueron sustituidos con métodos puramente electrónicos.

En el momento en que el sistema de acoplamiento con naves Soyuz fue desechado, se planeaba el lanzamiento de Gamma para 1984, pero diferentes problemas técnicos impidieron el lanzamiento hasta 1990, casi 35 años después de ser concebido. Finalmente el satélite, en el que también entró a colaborar Polonia, no produjo resultados científicos notables tras sus dos años de vida útil.

Instrumentos

• Telescopio Gamma 1: era el instrumento principal del observatorio, y estaba diseñado para realizar observaciones en el rango entre 50 MeV y 6 GeV. El sistema consistía en dos centelleadores y un contador de gas de Cerenkov. El área de observación efectiva era de 2000 cm², con una resolución angular de 1,5 grados a 100 MeV. Tenía un campo de visión de ±2,5 grados. La resolución en cuanto a energía era de un 12% a 100 MeV. El telescopio incluía una máscara codificada de tungsteno que podía moverse frente al campo de visión y con la que se conseguía una resolución de 20 minutos de arco para las fuentes más débiles. Poco después del lanzamiento la cámara de chispas falló, produciendo que la resolución angular nunca fuese mejor que 10 grados. El telescopio fue construido conjuntamente por la Unión Soviética y Francia.

• Seguidor de estrellas Telezvezda: funcionaba conjuntamente con el telescopio Gamma 1. Disponía de un campo de visión de 6×6 grados, con sensibilidad para observar estrellas de hasta magnitud 5. Su resolución angular era de 2 minutos de arco, posibilitando la determinación del apuntado del telescopio Gamma 1 con la misma precisión.

• Telescopio Disk-M: fue diseñado para observar flujos de energía en el rango entre 20 keV y 5 MeV. El detector consistía en cristales centelleadores de ioduro de sodio. Su resolución angular era de 25 minutos de arco. Dejó de funcionar poco después del lanzamiento.

• Telescopio Pulsar X-2: cubría el rango de energíe entre 2 y 25 keV, con una resolución de 30 minutos de arco y un campo de visión de 10×10 grados. Fue construido en colaboración por la Unión Soviética y Francia.

Resultados científicos

Gamma realizó estudios del pulsar de Vela, las regiones del centro galáctico, las binarias de Cygnus, la fuente Heming de rayos gamma en la constelación de Taurus y la fuente Hercules X-1. También estudió las emisiones de alta energía del Sol durante el máximo de actividad solar.

A finales de los 80 se jugó con la idea de dotar al Spektr-R con una antena de 30 metros de diámetro y sistemas derivados de las sondas venusinas 4V2, pero a continuación se modificó este diseño para usar la plataforma de la nueva generación de sondas UMVL (Fobos 1 y 2) en vez de la tecnología de las 4V2. Durante cierto tiempo se sopesó lanzar este super radiotelescopio con el cohete gigante Energía y convertir esta misión en un programa internacional. El proyecto sería simplificado poco después y se decidió reducir el tamaño de la antena a 10 metros de diámetro. A estas propuestas hay que sumarles los instrumentos lanzados en 1987 a bordo del módulo Kvant (37KE) de la estación Mir, un conjunto de telescopios y espectrómetros de varios países destinados a observar en el ultravioleta y en rayos X, y el observatorio Gamma-1 (19KA30), un telescopio de altas energías basado en la nave Soyuz lanzado en 1990 que funcionó durante dos años. Gamma-1 debía haber sido el primero de dos observatorios internacionales, el segundo de los cuales, denominado Aelita, incorporaría un telescopio infrarrojo (refrigerado a 27 K con helio líquido) construido en colaboración con Francia.