20 juin 1995 – La sonde spatiale Ulysse entame son 2e passage derrière le Soleil

La mission
Ulysse a été la première mission à étudier l’environnement de l’espace au-dessus et au-dessous des pôles du Soleil. Ses données ont donné aux scientifiques un premier aperçu de l’effet variable que le Soleil a sur l’espace qui l’entoure.Quelle est la particularité ? L’exploration de l’environnement de notre étoile est essentielle si les scientifiques veulent construire une image complète du Soleil, de son fonctionnement et de son effet sur le système solaire. En particulier, ce satellite a étudié le vent solaire qui souffle sans arrêt du Soleil et produit une énorme bulle dans l’espace appelée l’héliosphère. Ulysse a fourni la toute première carte de l’héliosphère de l’équateur aux pôles.

Le vent solaire remplissant l’héliosphère est un plasma d’atomes et d’électrons chargés provenant du Soleil. Ce « vent » est très différent du vent sur Terre, mais ses rafales et ses chocs, provoquant des aurores et des orages magnétiques, peuvent affecter notre météo et endommager les satellites, les alimentations électriques et les communications.

En 1990, Ulysse a été lancé par une navette spatiale de la NASA pour un voyage de découverte sans précédent. La gravité de la planète Jupiter l’a déviée sur une orbite la faisant passer au-dessus des pôles du Soleil. Avec un réseau de capteurs sophistiqués pour mesurer les vents invisibles, les atomes, les grains de poussière et les champs magnétiques qui imprègnent l’espace autour du Soleil, Ulysse est passé à 300 millions de kilomètres au-dessus des pôles sud et nord du Soleil, des régions jamais étudiées auparavant.Ulysse a exploré le vent solaire sous tous les angles, produisant la première image tridimensionnelle de l’héliosphère. Il a constaté que le vent des régions plus froides proches des pôles du Soleil se déploie pour remplir les deux tiers de l’héliosphère et souffle à une vitesse uniforme de 750 kilomètres par seconde, bien plus rapide que les 350 kilomètres par seconde du vent qui émerge du Soleil. zone équatoriale.

Vaisseau spatial : Ulysse est équipé d’une gamme complète d’instruments scientifiques. Ceux-ci sont capables de détecter et de mesurer les ions et les électrons du vent solaire, les champs magnétiques, les particules énergétiques, les ondes radio et plasma, la poussière et les gaz, les rayons X et les rayons gamma. Cette combinaison d’expériences aidera les scientifiques à comprendre le Soleil et son héliosphère, et peut-être l’influence du Soleil sur la Terre et notre climat.

Voyage : Après le lancement, Ulysse s’est dirigé vers Jupiter, arrivant en février 1992 pour la manœuvre d’assistance par gravité qui a fait basculer l’engin sur son orbite solaire unique. Il est passé au-dessus du pôle sud du Soleil en 1994 et du pôle nord en 1995. Débutant sa deuxième orbite autour du Soleil, Ulysse a revisité le pôle sud en 2000 et le pôle nord un an plus tard. A cette époque, le Soleil était proche du pic de son cycle d’activité de 11 ans. Ulysse est ensuite retourné sur l’orbite de Jupiter sur la longue étape de son circuit de six ans autour du Soleil.

L’idée d’envoyer une sonde pour explorer les régions de l’espace éloignées du plan de l’écliptique du système solaire n’est en aucun cas nouvelle. La première mention d’une mission hors écliptique a été faite en 1959. Cependant, comment naviguer sur de si longues distances, comment utiliser les aides à la gravité et de nombreux autres aspects nécessaires étaient alors inconnus de la science spatiale. Des missions telles que Pioneers 10 et 11 ont montré la voie vers certaines connaissances essentielles – que les assistances gravitationnelles étaient possibles et que les zones à fort rayonnement, telles que le voisinage immédiat de Jupiter, pouvaient être survécues par des engins spatiaux.

L’Europe et la NASA ont étudié la possibilité d’une mission « hors écliptique » (OOE) au début des années 1970. La mission consisterait en deux engins spatiaux volant en formation vers Jupiter, puis l’un d’eux se dirigeant vers la région nord du Soleil et l’autre vers la région sud. Deux engins spatiaux aux pôles opposés l’un de l’autre seraient capables de cartographier presque complètement le Soleil. La mission a été approuvée en 1976, la charge utile approuvée en 1977 et une date de lancement provisoire fixée à février 1983.

En 1980, la NASA se concentrait sur la navette spatiale. Des réductions financières ont été faites dans d’autres domaines de son programme spatial, y compris le deuxième vaisseau spatial de la mission OOE. L’ESA a cependant décidé d’aller de l’avant avec une version à vaisseau unique de la mission, utilisant un vaisseau spatial européen avec la moitié des instruments à bord des États-Unis.Rebaptisé Ulysse, il devait être lancé à bord d’une navette spatiale en mai 1986. En janvier 1986, le vaisseau spatial Ulysse a été expédié au Kennedy Space Center pour enfin se préparer au lancement. Le 28 janvier 1986, la catastrophe du Challenger survient et arrête immédiatement tous les lancements de la navette et donc la mission Ulysses. Le vaisseau spatial a dû être démantelé et renvoyé en Europe.

Lorsque les lancements de la navette ont redémarré en 1989, Ulysse a eu une nouvelle opportunité de lancement pour 1990 et a été lancé avec succès le 6 octobre 1990.

Partenariats : Ulysse était une mission conjointe ESA/NASA. L’ESA a géré les opérations de la mission et fourni le vaisseau spatial, construit par Dornier Systems, Allemagne (aujourd’hui Astrium). La NASA a fourni la navette spatiale Discovery pour le lancement et l’étage supérieur inertiel et le module d’assistance à la charge utile pour placer Ulysse sur son orbite correcte. La NASA a également fourni le générateur thermoélectrique à radio-isotopes qui alimentait le vaisseau spatial et la charge utile. L’ESTEC et l’ESOC de l’ESA ont géré la mission avec le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. Ulysse a été suivi par le Deep Space Network de la NASA. Une équipe conjointe ESA/NASA au JPL a supervisé les opérations des engins spatiaux et la gestion des données. Des équipes d’universités et d’instituts de recherche d’Europe et des États-Unis ont fourni les neuf instruments scientifiques.Faits saillants scientifiques d’Ulysse

• déterminer les propriétés globales et le comportement du vent solaire en trois dimensions, étudier son origine en mesurant sa composition à différentes latitudes solaires, et en savoir plus sur les vagues et les chocs en échantillonnant les conditions du vent solaire à toutes les latitudes
• étudier comment les particules énergétiques d’origine solaire et interplanétaire se déplacent et sont accélérées en observant leurs propriétés à toutes les latitudes
• étudier le champ magnétique du Soleil et de l’héliosphère
• étudier les rayons cosmiques galactiques – principalement des protons et des électrons à haute énergie – et en savoir plus sur leur origine
• pour en savoir plus sur la façon dont l’héliosphère interagit avec l’espace interstellaire et pour améliorer notre compréhension des gaz et poussières interplanétaires et interstellaires
• rechercher des sources de sursauts gamma et, en combinaison avec les observations d’autres engins spatiaux, aider à les identifier avec des objets célestes connus.

Grâce à sa suite d’instruments et à son orbite spéciale autour du Soleil, en plus de la longue durée de sa mission – une réussite majeure en soi – les découvertes clés d’Ulysse vont de la meilleure compréhension jamais réalisée de l’héliosphère et du rôle joué par son champ magnétique dans tous les phénomènes qui s’y déroulent, à d’importantes questions astrophysiques telles que l’évolution de l’Univers.

Découvertes clés

• Nature et comportement du champ magnétique de l’héliosphère. Ulysse a découvert que le champ magnétique héliosphérique, qui provient du champ magnétique du Soleil, est à la fois plus compliqué et en même temps plus simple qu’on ne le pensait auparavant. C’est plus compliqué car ses lignes de champ ne suivent pas une spirale ordonnée mais un schéma plus chaotique et s’étendent plus en latitude qu’on ne le croyait initialement. C’est plus simple parce que le dipôle magnétique du Soleil – semblable à un barreau magnétique – tourne simplement de 180° pour accomplir l’inversion de polarité connue. De plus, à des distances supérieures à trois à cinq fois le rayon du Soleil, la composante extérieure (radiale) a la même force à toutes les latitudes.
• Le vent solaire en quatre dimensions. Ulysse a découvert qu’au minimum solaire, le vent des régions les plus froides proches des pôles du Soleil se déploie pour remplir les deux tiers de l’héliosphère et souffle à une vitesse uniforme de 750 km/s (vent rapide), beaucoup plus rapide que le vent. qui émerge de la zone équatoriale du Soleil à 350 km/s. Ulysse a également étudié l’origine du vent dans la couronne solaire, la nature du champ magnétique qu’il éloigne du Soleil et son interaction avec le gaz et le plasma interstellaires qui entourent l’héliosphère.
• Les particules énergétiques montent jusqu’aux pôles du Soleil . Ulysse a révélé que les idées précédentes sur la façon dont les particules énergétiques chargées sont transportées dans l’héliosphère doivent être révisées en profondeur. Étant donné que les lignes de champ magnétique du Soleil, qui entraînent le flux de particules chargées, sont plus chaotiques et peuvent subir de grandes excursions en latitude, de telles particules peuvent également être trouvées au-dessus des pôles même au minimum solaire, loin des tempêtes solaires qui les ont provoquées. Ceci est important, car les astronautes dans l’espace lointain peuvent être exposés à des rayonnements provenant de sources auparavant considérées comme « sûres ».
• Pas d’accès plus facile à l’héliosphère pour les rayons cosmiques. Ulysse a découvert qu’au minimum solaire, les rayons cosmiques de notre galaxie n’ont pas – comme on le croyait auparavant – un accès plus facile à l’héliosphère dans les régions polaires où le champ magnétique était considéré comme plus faible et plus radial. Au contraire, leur distribution est presque à symétrie sphérique. Ceci est le résultat des ondes se propageant le long des lignes de champ magnétique dans le vent solaire rapide qui s’opposent à cet accès.
• « Choc titanesque » entre l’héliosphère et le gaz interstellaire. La nature du nuage interstellaire de poussière et de gaz que traverse le système solaire et la taille de l’héliosphère peuvent désormais être mieux comprises grâce aux mesures d’Ulysse sur l’hélium interstellaire qui pénètre dans l’héliosphère elle-même. Ulysse a également découvert que le vent interstellaire est suffisamment rapide pour créer une onde de choc là où les franges extérieures de l’héliosphère rencontrent le gaz interstellaire, affectant l’accès du gaz lui-même.
• La poussière interstellaire peut pénétrer dans l’héliosphère. Pour la première fois, Ulysse a détecté de minuscules particules de poussière d’origine interstellaire, prouvant qu’elles peuvent pénétrer dans l’héliosphère.
• Durée de vie des rayons cosmiques galactiques . Ulysse a étudié l’abondance de nombreux rayons cosmiques radioactifs (produits lorsque les rayons cosmiques entrent en collision avec des atomes de gaz interstellaire et perdent des neutrons ou des protons, laissant derrière eux des espèces radioactives) ; seuls deux types ont été mesurés avant Ulysse. Il a montré qu’ils passent la majeure partie de leur vie de 10 à 20 millions d’années dans le halo galactique (la zone au-dessus et au-dessous du disque de notre galaxie où la quantité de matière est nettement inférieure) avant de nous atteindre.
• L’Univers finira-t-il par s’effondrer ? Ulysse a mesuré pour la première fois l’abondance des isotopes de l’hélium dans le gaz interstellaire. Ces mesures, importantes pour les études du Big Bang, confortent la théorie selon laquelle la quantité de matière dans l’Univers n’est pas suffisante pour conduire à un effondrement cosmique final à la fin des temps.

InstrumentsLes 10 instruments scientifiques à bord d’Ulysse consistaient en un ensemble de capteurs sophistiqués pour mesurer le vent invisible, les ions et les électrons, les grains de poussière et les gaz, les champs magnétiques, les ondes radio et plasma, les rayons X et les rayons gamma qui imprègnent l’espace autour le soleil. C’étaient:

Magnétomètre (MAG) : MAG a effectué des mesures du champ magnétique dans l’héliosphère et a étudié comment il varie à différentes latitudes héliosphériques. Des mesures du champ magnétique de Jupiter ont également été effectuées.

Solar Wind Plasma Experiment (SWOOPS): L’expérience SWOOPS a étudié le vent solaire à toutes les distances et latitudes solaires et en trois dimensions.

Solar Wind Ion Composition Instrument (SWICS) : SWICS a déterminé la composition, la température et la vitesse des atomes et des ions qui composent le vent solaire.Unified Radio and Plasma Wave Instrument (URAP) : L’URAP a étudié les ondes radio du Soleil et les ondes électromagnétiques générées dans le vent solaire à proximité du vaisseau spatial.

Energetic Particle Instrument (EPAC) et GAS : EPAC a étudié l’énergie, les flux et la distribution des particules énergétiques dans l’héliosphère, tandis que GAS a étudié le gaz électriquement non chargé (hélium) d’origine interstellaire.

Expérience d’ions et d’électrons à faible énergie (HI-SCALE) : HI-SCALE a étudié l’énergie, les flux et la distribution des particules énergétiques dans l’héliosphère.

Cosmic Ray and Solar Particle Instrument (COSPIN) : COSPIN a étudié l’énergie, les flux et la distribution des particules énergétiques et des rayons cosmiques galactiques dans l’héliosphère.

Instrument à rayons X solaires et à rayons gamma cosmiques (GRB): Le GRB a été étudié les sursauts gamma cosmiques et les rayons X des éruptions solaires.Expérience sur la poussière (DUST) : DUST a effectué des mesures directes de grains de poussière interplanétaires et interstellaires pour étudier leurs propriétés en fonction de la distance au Soleil et de la latitude solaire.

Pour plus d’informations, consultez cette fiche d’information ESA/NASA mise à jour pour la dernière fois en 2008.