5 Novembre 1994 – La sonde spatiale Ulyssus effectue son 1er passage derrière le Soleil

Fin de la mission spatiale UlysseLe principal objectif scientifique de la mission spatiale Ulysses est de réaliser les toutes premières mesures de la région inexplorée de l’espace au-dessus des pôles du Soleil.Les investigations scientifiques d’Ulysse englobent des études du champ magnétique héliosphérique, des ondes radio et plasma héliosphériques, du plasma du vent solaire, y compris ses constituants mineurs d’ions lourds, des particules énergétiques solaires et interplanétaires, des rayons cosmiques galactiques et de la composante anormale des rayons cosmiques. D’autres investigations sont orientées vers l’étude des poussières cosmiques et des gaz neutres interstellaires, ainsi que des rayons X solaires et des sursauts gamma cosmiques. Des expériences de radio science pour sonder la couronne solaire et mener une recherche d’ondes gravitationnelles ont également été réalisées. Un aperçu des recherches scientifiques est donné dans le tableau 1.Étant donné que l’injection directe dans une orbite polaire solaire depuis la Terre n’est pas possible, une assistance par gravité est nécessaire pour obtenir une orbite à forte inclinaison. En conséquence, Ulysse a été lancé à grande vitesse vers Jupiter en octobre 1990, après avoir été transporté en orbite terrestre basse par la navette spatiale Discovery. Après le survol de Jupiter en février 1992, l’engin spatial se déplace maintenant sur une orbite elliptique, centrée sur le Soleil et inclinée à 80,2 degrés par rapport à l’équateur solaire. En mode de fonctionnement normal, les données scientifiques acquises par les instruments Ulysse sont stockées par un magnétophone à bord du vaisseau spatial pendant environ 16 heures et redirigées vers le réseau spatial profond de la NASA une fois par jour avec les données en temps réel pendant une durée nominale de 8 heures laissez-passer de suivi des heures. La couverture à ce jour a été excellente, étant d’environ 97% en moyenne sur la mission. Cette base de données représente l’ensemble le plus complet de mesures interplanétaires continues jamais enregistrées. De plus amples détails concernant le vaisseau spatial et ses investigations scientifiques peuvent être trouvés dans.Les cols polaires d’Ulysse

Les passages polaires d’Ulysse sont définis comme étant les périodes pendant lesquelles le vaisseau spatial est au-dessus de 70 degrés de latitude héliographique dans l’un ou l’autre hémisphère. La mission a été conçue pour maximiser la durée totale des passages polaires, avec une exigence minimale de 150 jours. En fait, les performances réelles de la mission sont nettement meilleures que cela et le vaisseau spatial a passé un total de 468 jours au-dessus de 70 degrés lors des quatre premiers passages polaires. En raison de la position de Jupiter par rapport à l’équateur solaire au moment du survol, le premier passage polaire a eu lieu dans l’hémisphère sud. À partir du 26 juin 1994, Ulysse a passé 132 jours à des latitudes héliographiques sud supérieures à 70 degrés, atteignant une latitude maximale de 80,2 degrés à la mi-septembre. Le premier passage polaire s’est terminé le 5 novembre 1994.Contrairement à la montée initiale des basses aux hautes latitudes, qui a pris plus de 2 ans et couvert une gamme de distances radiales (5,4 à 2,3 UA), le segment pôle sud-équateur de la trajectoire a été achevé en seulement 6 mois et à un rayon héliocentrique plus constant. Le deuxième passage polaire (nord) a eu lieu presque exactement un an après le premier et a duré un peu moins longtemps (102 jours). Les troisième et quatrième passages polaires se sont produits respectivement 6,2 ans après le premier et le deuxième. La latitude sud maximale a été atteinte le 27 novembre 2000 et la latitude nord maximale le 13 octobre 2001. La fin du deuxième passage nord s’est produite le 10 décembre 2001, marquant l’achèvement de la phase dite de «maximum solaire» de la mission. Le voyage exploratoire d’Ulysse est cependant loin d’être terminé. Opérations missionnaires, avec une couverture complète, se poursuivra au moins jusqu’en septembre 2004, date à laquelle Ulysse viendra de franchir l’aphélie pour la troisième fois. Compte tenu du rôle clé qu’Ulysse joue dans le réseau de vaisseaux spatiaux héliosphériques qui comprend Wind, ACE et Voyager, il existe des plans provisoires (pas encore approuvés) pour exploiter le vaisseau spatial jusqu’au début de 2008, permettant une troisième série de passages polaires en 2006-2008.

Ulysse et le cycle solaire

Les phénomènes étudiés par la mission Ulysse sont fortement influencés à la fois par le cycle d’activité solaire de 11 ans et par le cycle magnétique solaire de Hale de 22 ans. Les premier et deuxième passages polaires se sont produits pendant la phase descendante du cycle d’activité solaire 22, proche du minimum solaire. Les troisième et quatrième passages polaires, en revanche, ont eu lieu en 2000 et 2001, proches du maximum solaire. L’inversion de polarité des champs magnétiques de la calotte polaire du Soleil s’est produite en 2000-2001, entraînant une reconfiguration globale du champ magnétique héliosphérique. Si elle est approuvée, la poursuite de la mission jusqu’en 2008 permettrait d’effectuer des mesures aux hautes latitudes dans des conditions d’activité solaire proches du minimum, mais avec une polarité de champ magnétique opposée à celle de 1994/1995. De telles mesures sont cruciales pour comprendre en détail la propagation des rayons cosmiques et des particules énergétiques solaires dans le champ magnétique héliosphérique complexe, par exemple. Un aperçu des jalons de la mission Ulysse est présenté dans le tableau 2.Objectifs scientifiques de la mission Ulysse durant la période 1995 à 2004

Pendant le maximum solaire, on s’attendait à ce que les conditions rencontrées par Ulysse soient radicalement différentes, en particulier dans les régions polaires, de celles de la « Mission du minimum solaire ». Ce fut effectivement le cas. Les champs magnétiques de la calotte polaire étaient en train de disparaître puis d’inverser la polarité. La feuille de courant héliosphérique (HCS), qui avait une faible inclinaison au minimum solaire, était fortement inclinée. Cette topologie de champ complexe et dynamique a eu des conséquences importantes pour le vent solaire, les particules énergétiques solaires et les rayons cosmiques. Certaines des questions fondamentales auxquelles il fallait répondre dans cette phase de la mission comprenaient : D’où proviennent les champs magnétiques héliosphériques et le vent solaire ? Les propriétés à grande échelle du vent solaire, en particulier la vitesse et la densité, sont-elles toujours corrélées avec la distance à la nappe de courant ? Quelle sera la topologie magnétique des CME rencontrés à haute latitude ? Le vent solaire, étant étroitement couplé aux champs magnétiques coronaux, devrait également subir des changements drastiques. On s’attend à ce que les CME dominent la structure corotative même à des latitudes élevées. Le flux des calottes polaires sera-t-il en conséquence irrégulier ? Des chocs seront-ils présents ? Les flux à grande vitesse proviendront-ils toujours des trous coronaux ?  Les rayons cosmiques galactiques seront fortement modulés. Comment leurs propriétés (par exemple l’intensité) différeront-elles des pôles à l’équateur ? Sera-t-il possible de déterminer l’importance relative des dérives et des régions d’interaction fusionnées dans le processus de modulation ? Quel rôle joue le HCS (ou fiches) ? La composante anormale des rayons cosmiques peut-elle pénétrer dans les régions polaires ? A des énergies plus basses, les propriétés des particules énergétiques solaires seront probablement très différentes. L’augmentation de l’activité solaire assurera un grand nombre d’éruptions, dont certaines très intenses. Les particules accélérées dans les éruptions ou les chocs CME seront-elles détectées aux hautes latitudes ? Trouvera-t-on des preuves d’accélération locale lors de chocs transitoires dans les régions polaires ?

La liste de questions ci-dessus n’est évidemment pas exhaustive. Des réponses à beaucoup d’entre elles ont été obtenues, au moins partiellement. Et, comme on pouvait s’y attendre, de nouvelles énigmes ont été trouvées. Néanmoins, la « Mission du Maximum Solaire » d’Ulysse constituait une mission effectivement nouvelle avec des objectifs scientifiques uniques qui ne pouvaient être abordés par aucun autre projet. De plus, la possibilité de mesures continues de toutes les propriétés clés du vent solaire et d’autres phénomènes héliosphériques sur une période prolongée en utilisant le même ensemble d’instruments est un atout supplémentaire d’une valeur considérable. La phase actuelle de la mission, aboutissant à une deuxième « rencontre » avec Jupiter en février 2004, a ses particularités, liées notamment à l’inversion de polarité du champ magnétique héliosphérique global.

Fin de la mission spatiale Ulysse

Après 18,6 ans dans l’espace et défiant plusieurs attentes antérieures concernant sa disparition, l’orbiteur solaire conjoint ESA/NASA Ulysse atteindra la « fin de mission » le 30 juin 2009. La communication finale avec une station au sol commencera à 17h35 CEST et fonctionner jusqu’à 22h20 CEST (15h35-20h20 UTC) ou jusqu’à ce que la commande finale soit émise pour basculer les communications radio du satellite en mode «moniteur uniquement». Aucun autre contact avec Ulysse n’est prévu.

Ulysse est le premier vaisseau spatial à étudier l’environnement dans l’espace au-dessus et au-dessous des pôles du Soleil dans les quatre dimensions de l’espace et du temps. Parmi de nombreux autres résultats révolutionnaires, la mission extrêmement réussie a montré que le champ magnétique du Soleil est transporté dans le système solaire d’une manière plus compliquée qu’on ne le pensait auparavant. Les particules expulsées par le Soleil depuis les basses latitudes peuvent remonter jusqu’aux hautes latitudes et vice versa, voire se retrouver de manière inattendue sur les planètes.

Élargir notre compréhension du Soleil

Ceci est très important car les régions du Soleil qui n’étaient pas considérées auparavant comme des sources possibles de particules dangereuses pour les astronautes et les satellites doivent désormais être prises en compte et surveillées attentivement. « Ulysse nous a appris bien plus que ce à quoi nous nous attendions sur le Soleil et la façon dont il interagit avec l’espace qui l’entoure », a déclaré Richard Marsden, scientifique du projet Ulysses et chef de mission de l’ESA. L’arrêt du satellite est une décision conjointe des deux agences et intervient un an après la fin prévue de la mission.

Alimentation électrique affaiblie

Il y a un an, l’alimentation électrique du satellite s’était affaiblie au point qu’on pensait que les basses températures provoqueraient le gel des conduites de carburant, rendant Ulysse incontrôlable. Cela ne s’est pas produit immédiatement et les contrôleurs des engins spatiaux ont réalisé qu’ils pouvaient maintenir le carburant au chaud et en circulation en effectuant une courte combustion du propulseur toutes les deux heures, une solution ingénieuse qui a permis à la mission scientifique d’Ulysse de se poursuivre. Il a été décidé de maintenir le vaisseau spatial en service en utilisant le réseau de stations au sol de 70 mètres de la NASA alloué sur une base de «capacité de réserve». Mais à mesure qu’Ulysse s’est éloigné de la Terre, le débit binaire des communications a diminué tandis que d’autres demandes pour les stations du Deep Space Network de 70 mètres ont augmenté. Plus important encore, le retour global des données scientifiques a diminué à un niveau tel qu’il est difficile de justifier le coût du maintien en fonctionnement d’Ulysse.La longévité, un hommage aux constructeurs et aux opérateurs

« Nous nous attendions à ce que le vaisseau spatial cesse de fonctionner beaucoup plus tôt. Sa longévité est un hommage aux constructeurs d’Ulysse et aux personnes impliquées dans les opérations au fil des ans », déclare Paolo Ferri, responsable de la division Missions solaires et planétaires chez Centre européen des opérations spatiales de l’ESA, Darmstadt, Allemagne.  Il a ajouté que « bien qu’il soit toujours difficile de prendre la décision de mettre fin à une mission, nous devons accepter que le satellite manque de ressources et qu’un arrêt contrôlé est la meilleure fin ».  Les opérations finales de la mission seront menées à partir de la zone de soutien de mission Ulysse (MSA) située au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie, aux États-Unis. L’équipe conjointe comprendra Nigel Angold, responsable des opérations de mission de l’ESA, et Ed Massey, responsable de projet de la NASA, ainsi qu’un certain nombre d’ingénieurs et d’analystes des deux agences.

« Mardi sera un jour très triste lorsque nous enverrons les dernières commandes à Ulysse », a déclaré Angold. « Mais je suis très fier que nous ayons surmonté les nombreux défis qui se sont présentés à nous au cours de près de deux décennies. Sa longévité est une indication du désir de collaboration internationale sur les missions spatiales. L’ESA et la NASA doivent être félicitées pour soutenir cette mission unique jusqu’au bout », a-t-il ajouté.Après l’arrêt, Sun, devenant en fait une « comète » artificielle.

« Chaque fois que l’un d’entre nous lèvera les yeux dans les années à venir, Ulysse sera là, en orbite silencieuse autour de notre étoile, qu’il a étudiée avec tant de succès au cours de sa longue et active vie », a déclaré Marsden.

https://www.cosmos.esa.int/web/ulysses/the-ulysses-mission

https://phys.org/news/2009-06-ulysses-space-mission.html

13 Septembre 1994 – La sonde spatiale Ulysse passe le pôle sud du Soleil

13 Septembre 1994 – La sonde spatiale Ulysse passe le pôle sud du Soleil