Новые горизонты. Исследование плутона космическим аппаратом "новые горизонты" Новые горизонты космический корабль

Все вместе, эти снимки позволили создать первое видео извергающегося вулкана за пределами Земли.

«Новые горизонты» везет прах открывателя Плутона Клайда Томбо

Томбо открыл эту карликовую планету в 1930 году, а спустя 67 лет, умирая, попросил отправить свой прах в космос. NASA поместило горсть его праха в верхнюю часть аппарата «Новые горизонты», прежде чем он был запущен в 2006 году. Его останки «посетили» планету, которую он открыл. Однако пепел Томбо - это всего на борту «Новых горизонтов».

Зонд «Новые горизонты» работает на ядерном топливе


Зонд «Новые горизонты» летит так далеко от Солнца, что не может рассчитывать на солнечные батареи для генерации энергии. Вместо этого его ядерная батарея преобразует излучение от распада атомов плутония в электричество, питая таким образом его двигатель и инструменты на борту, чтобы он собрал максимум возможной информации.

Такие . У NASA, к примеру, осталось плутония на пару таких. И производить пока не собираются.

На борту «Новых горизонтов» семь инструментов, два из них названы в честь героев телесериала 50-х


Пять из семи инструментов «Новых горизонтов» представлены акронимами. Некоторые из них звучат знакомо вроде PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) и REX (Radio Science Experiment).

Два инструмента без акронимов в своих названиях - это Ralph и Alice (Ральф и Алиса). Ральф будет помогать ученым изучать геологию и состав поверхности Плутона, тогда как Алиса займется изучением атмосферы Плутона. Ральф и Алиса (или Элис) - два главных персонажа в телесериале 50-х годов «Молодожены» (Honeymooners).

Все инструменты «Новых горизонтов» работают с минимальным потреблением энергии, особенно камера Ralph


Хотя камера Ralph и была построена больше 10 лет назад, она представляет собой одну из самых хитроумных камер, когда-либо созданных. Она весит порядка 10 килограммов и требует столько же энергии при работе, как небольшая настольная лампа.

Этот мощный инструмент может разглядеть детали поверхности Плутона до 60 метров в поперечнике.

Крошечный обломок мусора может уничтожить аппарат

Сейчас «Новые горизонты» летит через космос на скорости 50 000 км/ч. Если в него попадет кусок льда или пыли, космический аппарат будет уничтожен еще до того, как получит шанс отправить данные назад, в центр управления полетами.

«Даже крошечные частицы размером с рисовое зерно могут быть смертельными для аппарата «Новые горизонты», поскольку движемся мы очень быстро», - говорит Алан Штерн, главный исследователь «Новых горизонтов».

Миссия не закончится Плутоном


Если с Плутоном все пойдет как надо или у «Новых горизонтов» останется достаточно топлива, зонд полетит дальше, чтобы изучить еще хотя бы один объект в регионе Солнечной системы за пределами наших планет в поясе Койпера.

Этот пояс находится на границе нашей Солнечной системы и в 20 раз шире, чем пояс астероидов, который отделяет Марс от Юпитера. Астрономы думают, что он может хранить обломки небесных объектов, оставшихся со времен формирования нашей Солнечной системы.

Прошло 26 лет с тех пор, как мы в последний раз «впервые» взглянули на планету


Последний раз, когда это происходило, было в 1989 году, когда «Вояджер» пролетел мимо Нептуна. С тех пор мы не исследовали новых миров. Нынешний пролет Плутона - исторический.

ТАСС-ДОСЬЕ /Инна Климачева/. 14 июля 2015 г. впервые на близком расстоянии от Плутона пролетел космический аппарат с Земли. Американская автоматическая межпланетная станция New Horizons максимально приблизилась к карликовой планете на расстояние 12,5 тыс. км.

Плутон

Это небесное тело было открыто 18 февраля 1930 г. американским астрономом Клайдом Томбо (1906-1997).

Ранее Плутон считался полноценной девятой планетой Солнечной системы, однако в 2006 г. Международный астрономический конгресс объявил его карликовой планетой.

Плутон удален от Земли на расстояние приблизительно в 5,7 млрд км. До посещения New Horizons в распоряжении ученых имелись только фотографии карликовой планеты, сделанные с околоземной орбиты телескопом Hubble ("Хаббл"; совместный американо-европейский проект). Однако эти снимки позволяли различить лишь самые общие детали поверхности.

История проекта

Автоматическая межпланетная станция New Horizons (с англ. "Новые горизонты") создана по заказу Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА; NASA) в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University; г. Балтимор, штата Мэриленд, США).

Лаборатория также осуществляет общее руководство миссией New Horizons. За научную аппаратуру, установленную на космическом аппарате, отвечает Юго-Западный исследовательский институт (Southwest Research Institute; г. Сан-Антонио, штат Техас).

Работы по проектированию аппарата начались в конце 1990-х гг., по созданию стартовали в 2001 г. Стоимость проекта в 2006 г. оценивалась в $650 млн.

Характеристики АМС

• Космический аппарат имеет форму неправильной призмы.
• Его габариты - 2,2 x 2,7 x 3,2 м, общая масса - 478 кг.
• Бортовой вычислительный комплекс состоит из двух систем - обработки команд и данных; навигации и управления. Каждая из них дублируется, в итоге на борту АМС четыре компьютера.
• Двигательная установка включает 14 двигателей (12 - для ориентации и два - для коррекции), работающих на гидразине.
• Энергообеспечение осуществляется за счет радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), использующего диоксид плутония-238 (при запуске на борту находилось 11 кг радиоактивного топлива, которое было закуплено у России).
• Мощность РИТЭГ - 240 ватт, при подлете к Плутону - около 200 ватт.
• Для хранения научной информации предусмотрено два банка флеш-памяти общим объемом 16 гигабайт - основной и резервный.

Научная аппаратура

На аппарате установлено семь научных приборов:

• ультрафиолетовая камера-спектрометр Alice ("Элис");
• обзорная камера Ralph ("Ральф");
• оптическая телескоп-камера LORRI ("Лорри") с разрешением в 5 микрорадиан (единица измерения углового разрешения в астрономии), предназначенная для детальной и дальней съемки; радиоспектрометр REX ("Рэкс");
• анализатор частиц SWAP ("Своп");
• детектор частиц PEPSSI ("Пепсси");
• детектор космической пыли SDC ("Эс-ди-си").

Помимо научного оборудования, на борту АМС находится капсула с частью праха астронома Клайда Томбо, а также компакт-диск с именами 434 тыс. 738 землян, участвующих в акции НАСА "Пошли свое имя на Плутон".

Запуск и полет

New Horizons был запущен 19 января 2006 г. ракетой-носителем Atlas V ("Атлас-5") с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида, США).

В апреле 2006 г. космический аппарат пересек орбиту Марса, в феврале 2007 г. совершил гравитационный маневр в окрестностях Юпитера, в июне 2008 г. пролетел мимо Сатурна. В июле 2010 г. провел съемку Нептуна и его спутника Тритон, в марте 2011 г. пересек орбиту Урана, в августе 2014 г. - Нептуна.

В январе-феврале 2015 г. New Horizons приступил к наблюдениям за Плутоном и его крупнейшим спутником - Хароном. В начале апреля, приблизившись к планете на расстояние в 113 млн км, автоматическая станция передала на Землю фотографии. В мае были сделаны снимки его спутников - Гидры, Никты, Кербера, Стикса, в июне - первые цветные изображения Плутона и Харона (несмотря на низкое разрешение снимков удалось рассмотреть разницу в цвете поверхностей небесных тел, цветовая гамма планеты ближе к бежево-оранжевой, спутник - серый).

4 июля 2015 г. на автоматической межпланетной станции произошел компьютерный сбой и с аппаратом была потеряна связь. АМС перешла в безопасный режим и прекратила сбор данных. Спустя два дня, 6 июля, автоматическая станция вернулась к нормальному режиму работы.

Встреча с Плутоном

14 июля 2015 г. New Horizons максимально приблизился к Плутону - на расстояние 12,5 тыс. км. Спустя 14 минут космический аппарат оказался на минимальном удалении от Харона - 28,8 тыс. км. Однако сигнал-подтверждение о достижении основной цели путешествия от него был получен Землей только на следующий день - 15 июля.

Пролетая рядом с карликовой планетой, межпланетный аппарат проводил наблюдения в течение 9 дней. Им были впервые получены детальные цветные снимки Плутона и Харона (опубликованы в сентябре 2015 г.), проведены исследования атмосферы карликовой планеты.

Новых спутников Плутона, помимо уже известных пяти, обнаружить не удалось. Все наблюдения велись с пролетной траектории, из-за чего в хорошем разрешении была сфотографирована только часть поверхности Плутона. На орбиту карликовой планеты New Horizons не мог выйти из-за своей большой скорости - примерно 14,5 тыс. км/с.

Планируется, что New Horizons будет передавать собранные данные до октября - декабря 2016 г. (сигналы от него доходят до Земли с опозданием на 4,5 часа). К июлю 2016 г. передано уже более 75% данных, собранных космическим аппаратом при пролете рядом с Плутоном.

Продолжение миссии

После исследования Плутона New Horizons отправился к другим объектам пояса Койпера, в который входит карликовая планета. Пояс находится в 5 млрд км от Солнца, за орбитой Нептуна, и состоит из малых небесных тел. Он был назван в честь американского астронома Джерарда Койпера, высказавшего в 1950 г. предположение о существовании малых тел за Нептуном.

В январе 2019 г., как ожидается, космический аппарат пролетит вблизи другого объекта пояса - небольшого астероида 2014 MU69 диаметром около 45 км. Исследование New Horizons объектов пояса Койпера продолжится до 2021 г.

По состоянию на 13 июля 2016 г., автоматическая межпланетная станция находится в полете 10 лет 5 месяцев и 25 дней.

Ожидаемое окончание работы New Horizons - 2026 г.

И сообщили об успешном осуществлении исторического пролета Плутона. Конечно, после данного события аппарат еще некоторое время будут следить за его системой, однако с каждым днем он будет отдаляться от цели на миллионы километров, и достаточно скоро уже уйдет от нее на такое расстояние, что не сможет собрать новой существенной информации. Так что же будет с «Новыми горизонтами» дальше?

Ну, для начала аппарат ждет длительный период передачи собранных во время пролета данных на Землю. Ретрансляция основной информации начнется в сентябре 2015 и затянется почти до конца 2016 года, что неудивительно, учитывая то, что скорость передачи данных будет меньше 1 кбит/с. Тем не менее к октябрю 2016 года абсолютно все собранные аппаратом данные будут переданы на Землю, так что возникает вопрос о том, что он будет делать после этого.

Ресурсы миссии ограничены двумя факторами. Первый - это запас гидразина (77 килограмм на момент старта), который позволяет корректировать траекторию аппарата в диапазоне примерно 1 градус. Если кому-то интересно почему «Новые горизонты» не остались на орбите Плутона - так это потому, что ни 77 ни даже 777 килограммов гидразина не хватило бы, чтобы погасить скорость 14 километров в секунду, с которой зонд промчался через систему Плутона. Если верить расчетам в данной статье , то для того чтобы затормозить и выйти на орбиту Плутона аппарату нужно было бы иметь запас в 232 тонны (!) гидразина. Думаю не надо объяснять насколько это превосходит возможности современной техники.

Вторым критически важным ресурсом миссии является энергия. Ее вырабатывает радиоизотопный термоэлектрический генератор (ритэг). Риттэг «Новых горизонтов» содержит около 11 килограммов Плутоний-238, при распаде которого выделяется тепло которое затем преобразуется в электроэнергию. На момент старта миссии в 2006 году ритэг «Новых горизонтов» генерировал порядка 250 Вт; после почти десяти лет полета эта цифра снизилась примерно до 200 Вт. К сожалению, энергоустановка «Новых горизонтов» заметно слабее, тех что используются на «Вояджерах» и «Кассини». Если говорить уж совсем точно, то ритэг «Новых горизонтов» это запаска, оставшаяся от миссии «Кассини» (всего на его борту исследующего Сатурн аппарата находится три таких генератора, так что можете оценить разницу). Предполагается, что энергии «Новым горизонтам» хватит примерно до 2026, максимум 2030 года, после чего из-за полураспада Плутоний-238 и постепенной деградации термопары генерируемая ритэг мощность упадет настолько, что аппарат не сможет больше поддерживать связь с Землей.

Исходя из этих ограничений, аппарат невозможно направить к какому-то крупному телу в поясе Койпера - Эрида, Макемаке и Хаумея находятся слишком далеко от того сектора, который доступен «Новым горизонтам». Однако как известно, пояс Койпера состоит не только из карликовых планет - в нем есть большое количество мелких объекты, которые также были бы весьма интересны для изучения. Во время подготовки миссии, конструкторы исходили из того, что даже с учетом всех ограничений по топливу и энергии, после пролета Плутона статистически должен найтись хотя бы один подходящий объект, который будет находиться на пути «Новых горизонтов» на расстоянии не более 55 а.е. от Солнца (если он будет находиться дальше, то скорость передачи данных с такой дистанции будет слишком мала, чтобы успеть ретранслировать информацию на Землю до того, как у аппарата сядет плутониевая батарейка).

Однако до поры до времени астрономам не удавалось найти подходящих целей. Лишь с помощью телескопа «Хаббл» летом прошлого года наконец удалось пять потенциальных кандидатов для визита, из которых к настоящему время осталось два объекта, известных как 2014 PN 70 (бывший PT3) и 2014MU 69 (бывший PT1) .

2014 PN 70 имеет диаметр от 35 до 120 километров. Согласно предварительным расчетам для того, чтобы достичь его, аппарату потребуется использовать около 75% остающегося у него гидразина. В этом случае, визит к 2014 PN 70 состоится в июне 2019 года, когда 2014 PN 70 будет находиться на расстоянии 44 а.е. от Солнца.

2014 MU 69 имеет диаметр от 30 до 90 километров. Согласно предварительным расчетам для того, чтобы достичь его аппарату потребуется использовать около 35% остающегося у него гидразина. Если будет принято решение лететь к нему, то «Новые горизонты» достигнут 2014 MU 69 в январе 2019 года, когда объект будет находиться на расстоянии 43.4 а.е. от Солнца.

К сожалению, у аппарата не будет возможности посетить оба объекта, так что руководителям миссии придется выбирать к какому из них лететь. С научной точки зрения, 2014 PN 70 выглядит более перспективно, ибо он больше 2014 MU 69 (к сожалению их точные размеры сейчас невозможно определить ввиду их слишком малых размеров и большой удаленности от Солнца) и следовательно интереснее. Однако если лететь к нему, «Новые горизонты» потратят почти все оставшееся горючее и этот объект практически стопроцентно станет последним изученным ими.

2014 MU 69 меньше, однако его достижение потребует всего треть имеющегося топлива, что оставляет теоретическую возможность после пролета отправить аппарат еще к одному объекту пояса Койпера. Однако вероятность этого не слишком велика. Во-первых, найти следующую цель для «Новых горизонтов» может лишь «Хаббл», однако это потребует от него больших затрат времени. Поскольку миссий обслуживания к «Хабблу» больше не будет и рано или поздно он выйдет из строя, время его наблюдений становится все более и более ценным ресурсом, который не так то и просто получить. Во-вторых, у «Новых горизонтов» будет еще меньше топлива, а цель должна будет находиться на относительно небольшом расстоянии, чтобы успеть к ней до того, как ритэг аппарата перестанет вырабатывать необходимое количество энергии.

Итоговое решение о том, куда именно полетят «Новые горизонты» будет принято в августе, а сам маневр коррекции курса состоится в ноябре 2015 года. Конечно стоит упомянуть, что миссии также необходимо будет получить финансирование на свое продление, но думаю с этим проблем не будет: не для того они засылали аппарат в такую даль и потратили столько орбит «Хаббла» на поиск новых целей, чтобы в последний момент все остановить. Так что достаточно скоро мы должны узнать какой же из двух объектов пояса Койпера будет выбран для дальнейшего изучения.

Полная миссия «Новых горизонтов» рассчитана на 15-17 лет.

«Новые горизонты» покинул окрестности с самой большой из всех космических аппаратов скоростью. В момент выключения двигателей она составила 16,26 км/с (относительно Земли). Гелиоцентрическая скорость составила45 км/с, что позволило бы «Новым горизонтам» уйти из даже без гравитационного манёвра около Юпитера. Однако в 2015 году гелиоцентрическая скорость аппарата составляла около 14,5 км/с, что меньше, чем скорость «Вояджера-1» - 17,012 км/с («Вояджер-1» набрал бо́льшую скорость за счёт дополнительного гравитационного манёвра у ).

Цели миссии

Основными целями миссии являются исследование формирования системы Плутона и Харона, формирования пояса Койпера, процессов, происходивших на ранних этапах эволюции Солнечной системы. Космический аппарат будет изучать поверхность и атмосферу объектов системы Плутона, ближайшее окружение Плутона. Аналогичные исследования возможны у объектов пояса Койпера в расширенной миссии.

В частности, будут произведены следующие научные наблюдения:

• Картографирование поверхности Плутона и Харона
• Исследование геологии и морфологии Плутона и Харона
• Исследование атмосферы Плутона и её рассеяния в окружающее пространство
• Поиск атмосферы у Харона
• Построение карты температур поверхности Плутона и Харона
• Поиск колец и новых спутников Плутона
• Исследование объектов пояса Койпера

Зонд «Новые горизонты» - это первый космический аппарат, созданный чтобы достичь Плутона, и научная информация, которую он за свой полет собрал, в конечном счете перепишет наш учебник по этому крошечному ледяному миру, о котором мы знаем так мало.

Миссия «Новых горизонтов» во многом уникальна и даже имеет несколько секретов на борту.

Перед вами 11 любопытных фактов о невероятной миссии на Плутон.

Запуск «Новых горизонтов» стал самым быстрым в истории

19 января 2006 года NASA прицепило космический аппарат «Новые горизонты» на вершину ракеты «Атлас-V» и запустило в космос. Это был самый быстрый запуск в истории - была достигнута скорость свыше 58 000 км/ч. Спустя всего девять часов после запуска аппарат уже достиг Луны. Астронавтам программы «Аполлон» понадобилось три дня, чтобы до нее добраться. Зонд «Новые горизонты» долетел до нее в восемь раз быстрее.

Когда был запущен зонд «Новые горизонты», Плутон был еще планетой

Когда был запущен зонд, ученые уже обеспокоенно шептались о статусе Плутона в числе планет. Это потому, что в 2005 году был обнаружен объект Эрис, размером с Плутон, и астрономам нужно было решить, станет ли Эрис десятой планетой или же проще пересмотреть определение планеты.

В конечном итоге Плутон перестал быть планетой через пять месяцев после запуска «Новых горизонтов».

Несмотря на то, что зонд «Новые горизонты» был создан для Плутона, он заглянул и к Юпитеру

В 2007 году аппарат «Новые горизонты» провел важную встречу с Юпитером. Космическому аппарату была нужна мощная гравитация гигантской планеты, которая ускорила зонд подобно выстрелу из рогатки в направлении Плутона. Этот облет был успешным и разогнал зонд еще на 14 500 км/ч.

Зонд «Новые горизонты» сделал первое видео извержения внеземного вулкана

Один из спутников Юпитера Ио обслуживает более четырех сотен вулканов, что делает его самым геологически активным и сухим объектом в нашей Солнечной системе. Когда зонд «Новые горизонты» приближался к Юпитеру, он сделал серию снимков Ио, которые выявили вулканические всплески на поверхности.

Все вместе, эти снимки позволили создать первое видео извергающегося вулкана за пределами Земли.

«Новые горизонты» везет прах открывателя Плутона Клайда Томбо

Томбо открыл эту карликовую планету в 1930 году, а спустя 67 лет, умирая, попросил отправить свой прах в космос. NASA поместило горсть его праха в верхнюю часть аппарата «Новые горизонты», прежде чем он был запущен в 2006 году. Его останки «посетили» планету, которую он открыл. Однако пепел Томбо - это всего один из ряда секретов на борту «Новых горизонтов».

Зонд «Новые горизонты» работает на ядерном топливе

Зонд «Новые горизонты» летит так далеко от Солнца, что не может рассчитывать на солнечные батареи для генерации энергии. Вместо этого его ядерная батарея преобразует излучение от распада атомов плутония в электричество, питая таким образом его двигатель и инструменты на борту, чтобы он собрал максимум возможной информации.

Такие батареи в дефиците. У NASA, к примеру, осталось плутония на пару таких. И производить пока не собираются.

На борту «Новых горизонтов» семь инструментов, два из них названы в честь героев телесериала 50-х

Пять из семи инструментов «Новых горизонтов» представлены акронимами. Некоторые из них звучат знакомо вроде PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) и REX (Radio Science Experiment).

Два инструмента без акронимов в своих названиях - это Ralph и Alice (Ральф и Алиса). Ральф будет помогать ученым изучать геологию и состав поверхности Плутона, тогда как Алиса займется изучением атмосферы Плутона. Ральф и Алиса (или Элис) - два главных персонажа в телесериале 50-х годов «Молодожены» (Honeymooners).

Все инструменты «Новых горизонтов» работают с минимальным потреблением энергии, особенно камера Ralph

Хотя камера Ralph и была построена больше 10 лет назад, она представляет собой одну из самых хитроумных камер, когда-либо созданных. Она весит порядка 10 килограммов и требует столько же энергии при работе, как небольшая настольная лампа.

Этот мощный инструмент может разглядеть детали поверхности Плутона до 60 метров в поперечнике.

Крошечный обломок мусора может уничтожить аппарат

Сейчас «Новые горизонты» летит через космос на скорости 50 000 км/ч. Если в него попадет кусок льда или пыли, космический аппарат будет уничтожен еще до того, как получит шанс отправить данные назад, в центр управления полетами.

«Даже крошечные частицы размером с рисовое зерно могут быть смертельными для аппарата «Новые горизонты», поскольку движемся мы очень быстро», - говорит Алан Штерн, главный исследователь «Новых горизонтов».

Миссия не закончится Плутоном

Если с Плутоном все пойдет как надо или у «Новых горизонтов» останется достаточно топлива, зонд полетит дальше, чтобы изучить еще хотя бы один объект в регионе Солнечной системы за пределами наших планет в поясе Койпера.

Этот пояс находится на границе нашей Солнечной системы и в 20 раз шире, чем пояс астероидов, который отделяет Марс от Юпитера. Астрономы думают, что он может хранить обломки небесных объектов, оставшихся со времен формирования нашей Солнечной системы.

Прошло 26 лет с тех пор, как мы в последний раз «впервые» взглянули на планету

Последний раз, когда это происходило, было в 1989 году, когда «Вояджер» пролетел мимо Нептуна. С тех пор мы не исследовали новых миров. Нынешний пролет Плутона - исторический.