Ulysses (Sonde)

Grafik von Ulysses auf ihrer IUS PAM-S Oberstufenkombination nach dem Aussetzen aus dem Space Shuttle

Ulysses bei der Montage

Ulysses [juˈlɪsəs] ist eine am 6. Oktober 1990 um 11:47:16 UTC^[1] gestartete, mittlerweile aufgegebene Raumsonde der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA zur Erforschung der Sonne. Hauptauftragnehmer der Sonde war die deutsche Dornier-System GmbH. Die Sonde war bis zum 29. Juni 2009 in Betrieb.

Geschichte

Ursprünglich war jeweils eine US-amerikanische und eine europäische Sonde unter dem Arbeitstitel International Solar Polar Mission (ISPM) für die gleichzeitige Untersuchung des Nord- und Südpols der Sonne geplant gewesen. Aufgrund von Budgetkürzungen wurde die NASA-Sonde jedoch 1981 gestrichen. Deshalb stellten die Europäer der NASA die Hälfte der Nutzlast auf der Ulysses zur Verfügung – im Gegenzug sorgte jene für den Start auf einem Space Shuttle, die Radionuklidbatterie und die Missionsüberwachung durch das JPL mit dem Deep Space Network. Daher ist Ulysses auch primär als europäische Mission zu betrachten – die Amerikaner wurden erst nachträglich „an Bord geholt“.

Der Start war für Mai 1986 mit der Mission STS-61-F auf einer Centaur-Oberstufe vorgesehen, doch aufgrund des Absturzes der Raumfähre Challenger am 28. Januar 1986 rutschte der Start schließlich auf den 6. Oktober 1990 und wurde dann mit der Mission STS-41 auf einer IUS/PAM-S-Oberstufenkombination durchgeführt.

Ulysses wurde mit 15,4 km/s in ihrer Fluchtbahn zum Jupiter ausgesetzt. Diese hohe Fluchtgeschwindigkeit war nötig, weil Ulysses die Jupiterbahn in einem relativ großen Winkel schneiden musste, damit sie mit einem Fly-By-Manöver von Jupiter in eine polare Sonnenumlaufbahn umgelenkt werden konnte.^[2] Damit verließ sie die Erde mit der zweithöchsten je von einer Raumsonde erreichten Geschwindigkeit. (Den aktuellen Rekord hält die Raumsonde New Horizons mit 16,21 km/s.)

Die Lebensdauer der Sonde wurde ursprünglich für eine Mission von fünf Jahren ausgelegt, die sie jedoch bei weitem überschritt.

Am 29. Juni 2009 wurde die Ulysses-Mission mangels ausreichender Bordenergie offiziell beendet und die nur noch sehr eingeschränkt möglichen Datentransfers eingestellt.^[3] Die Sonde umläuft weiterhin die Sonne.

Namensherkunft

Ulysses mit Beschriftung der Ausleger

Die Wissenschaftlichen Instrumente in einem Schnittbild von Ulysses

Ulysses ist nach dem englischen Wort für den griechischen Sagenheld Odysseus benannt. Identisch ist der Name auch mit dem Roman Ulysses des irischen Schriftstellers James Joyce.

Verlauf

6. Oktober 1990: Die Sonde wird an Bord des Space Shuttles Discovery (Mission STS-41) gestartet.
8. Februar 1992: Der Vorbeiflug am Jupiter erfolgt in einer Entfernung von 450.000 Kilometern. Dabei wird die Sonde aus der Ekliptikebene geschleudert und tritt in eine polare Sonnenumlaufbahn ein.
1992 bis 1998: Die Sonde hat ihren ersten Umlauf um die Sonne. Den Südpol der Sonne erkundet Ulysses 1994, den Nordpol 1995. Die höchste Sonnenannäherung (Perihel) betrug 1,35 AE (rund 200 Millionen Kilometer).
1998 bis 2003: Nach Passage der Jupiterbahn (ohne Planetenannäherung) beginnt der zweite Umlauf um die Sonne mit der größten Annäherung an den Sonnensüdpol in den Jahren 2000–2001 und an den Nordpol im Jahr 2001.
2003: Ulysses passiert erneut die Jupiterbahn (erneut ohne Annäherung an den Planeten) und beginnt mit einem dritten Umlauf. Die Mission wird fortgesetzt.
Februar 2004: Die Finanzierung der Mission wird bis März 2008 verlängert.
November 2007: Die Mission wird um ein weiteres Jahr bis März 2009 verlängert.
Februar 2008: Die Mission nähert sich wegen Energiemangels dem Ende, da die Treibstoffleitungen beheizt werden müssen. Bei 2 °C gefriert das Hydrazin. Das Problem wird durch ein Zünden der Triebwerke alle zwei Stunden umgangen, was jedoch den Treibstoffvorrat verringert.
12. Juni 2008: ESA und NASA geben bekannt, die Mission von Ulysses solle am 1. Juli 2008 enden.^[4]
6. August 2008: Die Mission wird vorläufig fortgesetzt, da das Hydrazin noch nicht gefroren ist.^[5]
13. März 2009: Ulysses hat immer noch Hydrazin übrig. Zu diesem Zeitpunkt kann die Sonde sogar wieder mit 1024 bps senden.^[6]
29. Juni 2009: Abschalten der Sonde, Ende der Mission.^[3]^[7]

Ergebnisse

Die Sonnenumlaufbahn von Ulysses. Zeitangaben für den zweiten Umlauf.

Die wissenschaftliche Mission von Ulysses umfasste unter anderem die Sonnenkorona, den Sonnenwind, das Sonnenmagnetfeld, solare Plasmawellen, kosmische Strahlen, sowie zahlreiche Messungen beim Jupitervorbeiflug 1992. Ulysses war die erste Sonde, die aus der Planetenebene hinaus über die Pole der Sonne flog und dort Magnetfelder sowie den Sonnenwind in Abhängigkeit von solarer Höhe und Breite vermaß – dank ihrer unerwartet langen Lebensdauer sowohl in der Phase geringer als auch hoher Sonnenaktivität.

Technische Daten

Größe: 3,2 m × 3,3 m × 2,1 m
Masse: 366,7 kg; davon 55,1 kg wissenschaftliche Geräte und 33,5 kg Treibstoff
Energiequelle: Thermoelektrischer Radioisotopengenerator (RTG)
Ausstattung: Messgeräte zur Untersuchung von Sonnenwind, Magnetfeld, Teilchenstrahlung, Radio-, Röntgen- und Gammastrahlung
Antrieb und Steuerung: Transport in den Erdorbit per Space Shuttle; IUS-PAM-S-Raketenkombination für den Start aus dem Orbit; Manövriertriebwerke mit Hydrazin als Treibstoff
Datenübertragung: Kommunikationsanlagen und Antennen im X-Band (60 Watt) und S-Band