Aunque la cobertura continua desde la Tierra es inviable para una misión de tanta duración, los datos se guardan a bordo y se reemiten, entrelazados con datos en tiempo real, durante los periodos de contacto con tierra. El periodo nominal de seguimiento es de 10 horas de cada 24. Una gran variedad de tasas de transmisión son posibles, hasta 8192 bps, aunque las nominales son de 1024 bps para datos en tiempo real, y 512 bps para datos guardados.
Un requerimiento científico clave era tener una nave limpia desde el punto de vista electrostático y electromagnético, así que este esto ha sido lo que ha guiado el diseño mecánico. La nave está dividida en un espacio "silencioso" y otro "ruidoso". El primero es un compartimento electromagnéticamente escudado de experimentos sensibles, puesto que contiene los subsistemas más emisivos de la nave. Todas las tomas de masa están referidas a un único punto, lo que mejora la impermeabilidad eléctrica del sistema. Todas las unidades que producen campos magnéticos significativos están lejos del magnetómetro.
LA limpieza electrostática requerida para las medidas de partículas de baja energía ha sido conseguida haciendo todo el exterior de la nave electricamente conductor. Esta medida también previno que se crearan cargas diferenciales en la nave a su paso por la magnetosfera de Júpiter.
El empujón gravitacional
de Júpiter requería el paso de la nave por los cinturones
de radiación de Júpiter, así que todos los subsistemas
y experimentos fueron diseñados para sobrevivir a altas dosis de
radiación.
ESTRUCTURA Y MECANISMOS
La Ulysses tiene una estructura en forma de caja con dos "balcones" y una plataforma para el equipamiento. Todas las unidades electrónicas de los experimentos y de los subsistemas de la nave están en esta plataforma. Los RTG están montados enuna estructura aparte para minimizar los efectos de la radiación que produce sobre el resto de sistemas.
La estructura axial lleva los
magnetómetros, los sensores de rayos cósmicos/rayos gamma,
y el sensor magnético del experimento de plasma. A causa del patron
de radiación del RTG, el sensor de rayos gamma tiene que estar lo
más cerca posible del eje del RTG. El diseño de la grúa
permite esto, al mismo tiempo que permite una longitud máxima gracias
a que tiene dos secciones desplegables.
SUBSISTEMA TÉRMICO
El control térmico en la nave, sus subsistemas, y la mayoría de los experimentos, está proporcionado por medidas pasivas en unión de sistemas activos, como calentadores. Este subsistema consta de varios mecanisnos optimizados para evitar la aparición de puntos calientes en el bus de la nave, un eficiente sistema de aislamiento térmico para disminuir el efecto del calor del Sol, mecanismos de compensación, para conducir el exceso de flujo térmico causado por la variación de la potencia incidente de luz solar, y calentadores para ciertas unidades críticas. Las condiciones más restrictivas se dan para garantizar una temperatura por encima de 5 grados en todo momento para la hidracina del sistema de control de actitud, y una temperatura por debajo de los 35 ºC para todos los experimentos con detectores de estado sólido. Las paredes de la nave están cubiertas con múltiples capas de materiales aislantes, que rodean con gran precisión las aperturas de los sensores de los experimentos. El material aislante se compone de 20 capas de mylar aluminizado. La capa más externa es de kapton, recubierta de una capa transparente de óxido de Indio para hacerla cnductora. La nave también dispone de radiadores para deshacerse del calor sobrante, que están localizados en la parte de abajo de la nave. Todas las unidades externas al bus están térmicamente aislados de éste.
SUBSISTEMA DE ENERGÍA
La energía eléctrica es suministrada por un RTG que tenía
un nivel de 280 W al inicio de la misión, pero que al alcanzar la
órbita prevista había decaído a 220 W. El RTG, que
genera una potencia térmica de 4500 W, tiene dos componentes principales:
la fuente de calor y el convertidor. La fuente de calor de propósito
general (GPHS), consta de varios elementos que contienen el combustible
atómico (Plutonio 238, en forma de PuO2). La energía que
desprende este elemento al desintegrarse es absorbida por el convertidor
de Si-Ge, que contiene elementos termoeléctricos que convierten
el calor en electricidad. La energía se suministra a los instrumentos
y otros subsistemas a 28 V +/-2%
SUBSISTEMA DE SEGUIMIENTO, TELECOMUNICACIONES Y COMANDO
Este
subsistema provee de un enlace de telemetría con velocidades de
hasta 8 kbits por segundo, además del seguimiento y telecomando.
Opera en banda X (enlace descendente) y en banda S (enlace ascendente y
descendente). El subsistema incluye dos transpondedores redundantes (cada
uno consistente en un excitador de banda X, un modulador, un receptor en
banda S y un amplificador de potencia en banda S), dos amplificadores de
20 W de tubo de onda progresiva (TWTA) en banda X redundantes, una intefaz
TWTA y una unidad de distribución de radio-frecuencia en banda S.
La antena parabólica de alta ganancia (HGA), con capacidad para transmitir tanto en banda X (8.4 GHz), como en banda S (2.3 GHZ), es el elemento principal del enlace de comunicaciones. La telemetría se transmite en banda X, con una ancho de haz a -3 dB de 2º; la banda S se usa para seguimiento e investigaciones de radio. Las operaciones de seguimiento pueden ejecutarse con o sin la transmisión de telematría. Ambos transpondedores pueden operar simultaneamente, uno en banda X y otro en banda S.
SUBSISTEMA DE COMANDO Y
TRATAMIENTO DE DATOS
Este
subsistema provee de capacidades para el comando desde tierra, una variedad
de formatos de telemetría, almacenamiento de datos a bordo, y en
combinación con el subsistema de control de actitud, maniobras automáticas
seguras.
El decodificador de telecomando chequea los comandos para darles validez y los distribuye a los experimentos y subsistemas. Hay comandos que son ejecutados directamente, y comandos que se guardan en memoria. Los últimos se guardan para ser usados en situaciones críticas.
La unidad terminal central (CTU) procesa los mensajes de control recibidos por el decodificador, da información temporal, y procesa y formatea los datos para ser enviados a tierra. También controla las funciones automáticas a bordo. La CTU contiene una provisión de rutinas de auto-chequeo para controlar su propio funcionamiento. También contiene un oscilador maestro del que se derivan todas las señales de sincronzación y temporización de la nave. Información temporal adicional es obtenida del sensor solar, que analiza la variación del brillo solar conforme gira la sonda.
Las unidades de almacenamiento de datos consisten en dos unidades redundantes de grabadoras de cinta que almacenan los datos para luego transmitirlos a la Tierra; tienen una capacidad de 45 Mbits.
SUBSISTEMA DE CONTROL DE
ACTITUD Y ÓRBITA
Las
funciones principales de este subsitema son las de mantener el eje de giro
de la nave apuntando hacia la Tierra, y controlar la velocidad de giro.
Otras funciones adicionales están dictadas por la necesidad de un
control de la trayectoria o por cambiar la actitud por razones científicas.
La calidad del apuntamiento hacia la Tierra está
medida por el sistema CONSCAN, la velocidad de giro y información
del sensor solar. Los datos del sensor solar son procesados por el subsistema
de comando para correlacionarlos con otras informaciones. Estas señales
son entonces usadas por el subsistema de actitud para determinar la velocidad
de giro de la nave y el ángulo bajo el que se ve el Sol. Los thruster
de hidracina pueden encenderse por telecomando o de forma automática.
Una maniobra especial es la que se da en las conjunciones, puesto que un control adecuado de la actitud depende de que el sensor solar vea al Sol con un margen mayor de 1.25 grados.
El subsistema también incluye un modo de detección de fallos y funciones de protección que resultan en operaciones inmunes a fallos y capacidad para readquirir la posición en modos automático e iniciado por tierra. El subsistema de control de actitud también provee de capacidades de reconfiguración de la nave automáticas. Esto se requiere durante periodos en los que la nave no se sigue o a causa del largo retardo de la señal entre la Tierra y la nave. Las funciones preprogramables incluyen el inicio del modo de búsqueda de la Tierra si no se reciben comandos después de un tiempo preseleccionado, el cambio a unidades redundantes, y maniobras de control de actitud preseleccionadas en las conjunciones.
INSTRUMENTOS
