Новые горизонты. На краю Солнечной системы
«Новые горизонты» – космический аппарат НАСА, который первым посетил карликовую планету Плутон в июле 2015 года. Переданные зондом изображения ледяной поверхности Плутона, а также наблюдения за его спутником Хароном, совершили революцию в нашем понимании природы объектов Солнечной системы, находящихся на большом удалении от Солнца.
Сейчас миссия находится на пути к объекту, находящемуся глубоко в поясе Койпера, получившему название 2014 MU69. Космический аппарат достигнет этого объекта 1 января 2019 года.
Крайняя точка, которую достигнет космический аппарат, если смотреть от Земли, поставит его лишь на пятое место по удаленности от нашей планеты среди созданных людьми и отправленных в космос искусственных объектов. Другие – это Pioneer 10 и Pioneer 11, Voyager 1 и Voyager 2, либо находятся во внешней Солнечной системе, либо в случае Voyager 1, в межзвездном пространстве.
Гигантские расстояния
Расстояние от Плутона до Земли – около 5 миллиардов километров. Это создавало проблемы с энергетикой связи с аппаратом для создателей миссии. Так происходило потому, лучи Солнца на таких расстояниях слишком слабы. И солнечные панели не могут генерировать достаточное количество энергии. Также проблемой стали длительные задержки связи с зондом. Радиосигналам требовалось 4,5 часа для того, что бы переданные с их помощью от аппарата сообщения достигали Земли.
Наше понимание системы Плутона продолжает претерпевать изменения. Астроном Клайд Томбо открыл Плутон в 1930 году в Обсерватории Лоуэлла. С тех пор мы обнаружили новые спутники возле Плутона. И они могут рассматриваться как опасные объекты для космического зонда, если не учитывать их наличие.
Продолжаются дебаты и о том, является ли Плутон планетой или нет. В 2006 году международный астрономический союз проголосовал за изменение статуса Плутона. Он стал «карликовой планетой». Это стало необходимостью после обнаружения нескольких объектов такого же размера в поясе Койпера.
Однако главный исследователь миссии Алан Стерн неоднократно заявлял, что не поддерживает это решение. Особенно после того, как пролет показал более сложную историю образования Плутона, чем предполагалось первоначально. В 2017 году группа ученых представила предложение о возвращении Плутону статуса планеты. Это случилось на 48-й конференции по лунной и планетарной науке в Вудлендсе, штат Техас. Однако его отклонили.
Гравитационный маневр
«Новые горизонты» являются первой миссией из программы NASA New Frontiers. Она которая представляют собой серию экспедиций, предназначенных для изучения различных направлений в Солнечной системе. (Другие выбранные миссии включают проекты Juno Jupiter и OSIRIS-ReX. Последняя предназначена для доставки на Землю образца астероида Bennu.)
«Новые горизонты» первоначально были отобраны для финансирования в 2001 году. Однако их исключили из бюджета NASA в 2003 году. Финансирование миссии было восстановлено после того, как «Новые горизонты» была перечислена в перечне главных приоритетов NASA в 2003-2013 годах. В этом документе были определены основные научные цели для будущих исследований.
Космический аппарат обычно имеет установленный срок службы, аналогичный гарантиям, выдаваемыми на электронику или автомобиль. С течением времени солнечный ветер, космические лучи и другие явления могут разрушать поверхность космического корабля и портить его электронику. Это делает длительные миссии, такие как «Новые горизонты», особенно сложными, требующими, чтобы резервные системы управления и источник энергии (ядерная установка) обеспечивали работоспособность космического аппарата очень далеко от Солнца.
КА «Новые горизонты» отправился в космос 19 января 2006 года на ракете «Atlas V» с мыса Канаверал во Флориде. Отключение питания и сильные ветры отложили две попытки запуска. Но АМС «Новые горизонты» успешно стартовала в космос с третьей попытки.
Вперед, в глубины космоса!
Первым пунктом назначения космического аппарата был Юпитер. АМС достигла его в феврале 2007 года. «Новые горизонты» прошла на расстоянии менее 2,4 миллиона километров от самой большой планеты Солнечной системы. И это сделало ее первой автоматической межпланетной станицей, покинувшей систему Юпитера, совершив с его помощью гравитационный маневр.
Среди первых изображений, полученных с зонда, были снимки Ио, вулканического спутника Юпитера. Космический аппарат сделал самые четкие из когда-либо полученных снимков вулканической области Патеры Тваштара на Ио.
Кроме того, космический аппарат пролетел сквозь поток заряженных частиц, закручивающихся за Юпитером. Были обнаружены большие «пузырьки» заряженных частиц или плазмы, а также выявлены нестабильности в их потоке.
Астрономы заявили, что эти наблюдения могут помочь в понимании окружающей среды вокруг планет, подобных «горячему Юпитеру», обнаруженных у других звезд.
Чтобы сэкономить энергию и уменьшить вероятность неполадок, инженеры перевели космический аппарат в спящий режим. Который иногда прерывается периодическими пробуждениями. Это нужно для навигации и проведения системных проверок.
Зонд вывели из спячки в декабре 2014 года. Чтобы подготовить его к встрече с Плутоном. И отправки данных о ней на Землю.
Новые горизонты. Встреча с Плутоном
Зонд был настолько занят сбором данных при этой знаменательной встрече в июле 2015 года, что, как и планировалось, не связывался с Землей во время своего самого близкого подхода к Плутону и Харону.
Первые фотографии, переданные космическим аппаратом показали удивительно молодую поверхность Плутона. На них был виден горный хребет высотой около 3500 метров. Ученые полагают, что он имеет возраст по крайней мере около 100 миллионов лет. И это указывает на недавнюю геологическую активность на поверхности Плутона. Но как именно это произошло – загадка.
«Это открытие может заставлять нас переосмыслить то, какую функцию имеет геологическая деятельность на многих других ледяных мирах», – сказал Джон Спенсер, заместитель руководителя геологии, геофизики и визуализации миссии, сразу после состоявшегося события.
Более молодой ландшафт – огромная равнина, лишенная кратеров, лежащая к северу от горного хребта – появилась на снимках, отправленных в середине июля. Зона была неофициально названа Sputnik Planum. И сейчас она является объектом пристального изучения. Геологи до сих пор пытаются выяснить, что вызвало такой характер рельефа.
Наличие ионизованного газа в десятках тысяч километрах от Плутона, обнаруженного в то же время, указывают на то, что атмосфера планеты утекает в космос в результате воздействия солнечного ветра. Позднее в июле члены команды представили доказательства существования дымки над поверхностью Плутона – и это еще один сюрприз. В то время возникли гипотезы, которые предположили, что дымка возникает, когда солнечный свет разрушает метан в атмосфере Плутона.