سلیمان فرهادیان

دانشمندان اعلام کردند فضاپیمای خورشیدی «اولیسه» (ulysses) که بیش از 19 سال خدمت کرده به پایان عمر خود رسیده است. در ابتدا قرار بود کاوشگر اولیسه که در سال 1990 از شاتل فضایی دیسکاوری پرتاب شد، ماموریت خود را طی پنج سال انجام دهد. البته این فضاپیما نه تنها پنج سال که تاکنون که حدود 19 سال گذشته است در تمام این مدت همه ماموریت های خود را انجام داده است. اولیسه طی این 19 سال مسافتی حدود 5/9 میلیارد کیلومتر طی کرده است. این فضاپیما تاکنون اطلاعات بسیار مهمی درباره لکه های خورشیدی و بادهای خورشیدی ارائه کرده است، اما اکنون دیگر اجزای این کاوشگر قابل استفاده نیست بنابراین مسوولان تصمیم گرفتند آن را برای همیشه از کار بیندازند. به همین مناسبت نگاهی داریم به ساختار، تجهیزات و کارکرد این فضاپیما.

---

اولیسه یک کاوشگر روباتیک فضایی است که برای پژوهش درباره خورشید طراحی و ساخته شده است. نام اولیسه در حقیقت ترجمه لاتین «ادیسه» است. این فضاپیما در ششم اکتبر 1990 از شاتل فضایی دیسکاوری به فضا پرتاب شد. این فضاپیما با همکاری مشترک ناسا (سازمان فضایی امریکا) و اسا (سازمان فضایی اروپا) ساخته شد. البته قرار بود این فضاپیما در سال 1986 و توسط شاتل فضایی چلنجر پرتاب شود. این فضاپیما به دستگاه هایی مجهز است که می تواند میدان ها، ذرات و غبار و بادهای خورشیدی را بررسی کند. نیروی محرکه این فضاپیما را یک مولد ترموالکتریک رادیو ایزوتوپ فراهم می کرد. در فوریه 2008 انرژی حاصل از مولد ترموالکتریک آن (که از واپاشی رادیواکتیو پلوتونیم 238 حاصل می شود) آنقدر کاهش یافت که برای روشن نگه داشتن گرمکن ها کافی نبود و سوخت هیدرازین لازم برای هدایت فضاپیما یخ زد. پیش از این قرار بود در اول جولای 2008 ماموریت این فضاپیما به طور رسمی پایان یابد، اما ماموریت آن تا این تاریخ همچنان ادامه دارد. هم اکنون نیز گفته می شود با اتمام یا یخ زدن سوخت سامانه کنترل فضاپیما، ماموریت به پایان می رسد. در صورتی که هیچ کدام از این دو مورد روی ندهد، با قطع بودجه ناسا یا اسا ماموریت آن به اتمام می رسد.

طراحی و ساختار

در ابتدا قرار بود ناسا و اسا در قالب «ماموریت بین المللی قطب های خورشید» هر کدام برای بررسی خورشید، فضاپیماهای جداگانه یی بسازند و همزمان به بررسی خورشید بپردازند. اما به دلیل هزینه های زیاد، امریکا طرحش را در سال 1981 کنار گذاشت و قرار شد تنها یک فضاپیما با نام اولیسه ساخته شود. ناسا در این برنامه هزینه های ساخت مولد ترموالکتریک رادیو ایزوتوپ و خدمات پرتاب را متقبل شد، اروپا نیز بخشی دیگر را برعهده گرفت. ساخت دستگاه ها و ابزارهای این فضاپیما نیز بین گروه هایی از دانشگاه ها و موسسه هایی از اروپا و امریکا تقسیم شد. با این برنامه ریزی ساخت 10 دستگاه اندازه گیری این فضاپیما تضمین شد. زمان پرتاب نیز به دلیل مشکلات پیاپی از فوریه 1983 به مه 1986 موکول و قرار شد این فضاپیما با شاتل فضایی چلنجر به پرواز درآید، اما فاجعه چلنجر پرواز آن را تا اکتبر 1990 به تاخیر انداخت.

دستاوردها

از آنجا که این فضاپیماها به تجهیزاتی برای اندازه گیری پرتوهای گاما مجهز بود، بخش مهمی از برنامه شبکه بین سیاره یی (IDN) محسوب می شد. کار شبکه بین سیاره یی آشکارسازی فوران های پرتوهای گاما (GRB) است. از آنجا که پرتوهای گاما را نمی توان به وسیله آینه متمرکز کرد، مکان یابی فوران های پرتوهای گاما با دقت زیاد برای بررسی های بیشتر، بسیار دشوار است. برای انجام این کار سه فضاپیما با استقرار در سه نقطه مختلف فضا، مکان دقیق فوران های پرتو گاما را با مثلث بندی به دست می آورند. هر فضاپیما آشکارساز پرتو گاما دارد. با بررسی اختلاف زمانی رسیدن پیام به آشکارسازهای مستقر در هر فضاپیما می توان مکان دقیق فوران پرتوهای گاما را به دست آورد و سپس با استفاده از تلسکوپ به بررسی آنها پرداخت. البته اولیسه دستاوردهای دیگری هم داشته است که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد. برهمکنش بین میدان مغناطیسی خورشید و منظومه خورشیدی پیچیده تر از چیزی است که پیش از آن تصور می شد، غبارهایی که از اعماق فضا به سمت منظومه خورشیدی می آید، 30 برابر چیزی است که پیش از آن گمان می رفت و در نهایت اینکه اولیسه در سال های 2007 و 2008 مشخص کرد میدان مغناطیسی که از قطب های خورشیدی تولید می شود، ضعیف تر از چیزی است که پیش از این اندازه گیری شده بود.

بدنه فضاپیما

بخش اصلی این فضاپیما مکعبی است به ابعاد 1/2+3/3+2/3متر. این جعبه مکعبی یک آنتن بشقابی به قطر 6/1 متر و مولد ترموالکتریک رادیوایزوتوپ را در خود جای داده است. این جعبه دارای دو بخش با صدا و بی صدا است. مولد ترموالکتریک در بخش باصدا قرار دارد و دستگاه های اندازه گیری الکترونیک نیز در بخش بی صدا تعبیه شده است. اجزای «پرصدا» نیز بیرون این جعبه نصب شده است. فضاپیما با سرعت پنج دور در دقیقه می گردد. درون فضاپیما مخزن سوخت هیدرازین قرار دارد که برای تصحیح حرکت مداری اش استفاده می شد و هم اکنون تنها برای جهت دهی آنتن به سمت زمین استفاده می شود. سیستم پیشران این فضاپیما هشت موشک دارد که در دو دسته قرار می گیرد. از این پیشران ها برای تغییر جهت حرکت یا چرخش آن استفاده می شود. چهار حسگر خورشیدی نیز جهت آن را تشخیص می دهند. این کاوشگر دو دستگاه ضبط اطلاعات داشت که هر کدام حدود 45 مگابیت ظرفیت داشتند و اطلاعات علمی را در فاصله های دریافت تا ارسال به زمین در خود ذخیره می کردند. این فضاپیما را به گونه یی طراحی کردند و ساختند که می توانست در برابر گرمای شدید بخش های داخلی منظومه خورشیدی یا سرمای شدید مناطق دوردست منظومه خورشیدی مقاومت کند. عایق کار مناسب و گرمکن های برقی از این کاوشگر در برابر سرما محافظت می کند. جرم کلی این کاوشگر در زمان پرتاب 7/366 کیلوگرم بود که از این مقدار 5/33 کیلوگرم سوخت هیدرازین است. از سوخت هیدرازین برای کنترل مسیر حرکت یا تصحیح مدار استفاده می شود.

تجهیزات

این ماهواره به ابزارهای بسیاری مجهز است که از جمله آنها می توان به آنتن های رادیویی، بازوی آزمایشی، تجهیزات نصب شده روی ماهواره و ابزار رصد با دمای خورشیدی اشاره کرد.

آنتن های رادیویی؛ این ماهواره دو آنتن رادیویی دارد که بر محور مولد ترموالکتریک و محور چرخش عمود است. یک آنتن دیگر از جنس بریلیوم - مس نیز روی بدنه نصب است که در راستای محور چرخش و در خلاف جهت آنتن بشقابی است و کار آن اندازه گیری پلاسمایی است که از کنار کاوشگر می گذرد.

بازوی آزمایشی

یکی دیگر از اجزای این کاوشگر، یک بازوی آزمایشی توخالی از جنس فیبرکربن و به قطر 50 میلی متر است و در آن سمت مولدترموالکتریک نصب شده است. در عکس های این کاوشگر این بازو را به شکل میله یی نقره یی رنگ می بینیم. روی این میله چهار نوع ابزار اندازه گیری نصب شده است. یکی از این ابزارها، دستگاه اندازه گیری پرتوایکس است که از دو آشکارساز سیلیکونی تشکیل شده و برای بررسی پرتوهای ایکس حاصل از زبانه های خورشیدی و شفق های قطبی مشتری به کار می رود. دستگاه های اندازه گیری فوران پرتو گاما و دو مغناطیس سنج متفاوت نیز از دیگر ابزارهای این کاوشگر است. علاوه بر اینها آشکارسازهایی در بدنه کاوشگر نیز نصب شده است که از جمله آنها می توان به آشکارسازهای الکترون، یون، گازهای خنثی، غبار و پرتوهای کیهانی اشاره کرد. این آشکارسازها در بدنه کاوشگر و در قسمت بی صدای آن نصب شده است. ابزار رصد بادهای خورشیدی نیز یون های مثبت و الکترون ها را بررسی می کند. علاوه بر اینها از ارتباط رادیویی می توان استفاده کرد و به شیوه جابه جایی داپلر به جست وجوی امواج گرانشی پرداخت یا جو خورشید را بررسی کرد. هر چند تاکنون هیچ امواج گرانشی با این کاوشگر مشاهده نشده است. گفتنی است جرم مجموع این ابزارها 55 کیلوگرم است.