Какво научи станцията New Horizons за покрайнините на Слънчевата система. Космонавтика Какво ново научихме за Плутон благодарение на New Horizons Космическата сонда достигна нови хоризонти плутон

> Мисия New Horizons до Плутон

Мисия Нови хоризонти– полет на космически кораб до планетата джудже Плутон: изследване и първи снимки, външна система, преглед на спътници, пояс на Кайпер.

Сега няма да изненадате никого, като изпратите сонда на друга планета в Слънчевата система, защото на Марс има цяла армия от тях. Но преди те рядко поемаха рискове с изстрелвания на дълги разстояния. Вояджър 2, който посети външните планети през 1989 г. и сега се насочва към междузвездното пространство, достигна максималното си разстояние.

Друг пробив беше апаратът New Horizons. През 2015 г. той изпълни основната си цел - посети планетата джудже Плутон.

Предистория на мисията New Horizons

Учените изпратиха Вояджър 1 до Сатурн през 1980 г. и започнаха да разглеждат планетата като гравитационна прашка за изстрелване на сонда към Плутон през 1986 г. Но те искаха да проучат сателитите, така че не можаха да изпълнят маневрата.

Изследователите решили да потърсят нов вариант, тъй като никой не е гледал толкова далеч преди. Освен това поясът на Кайпер и неговите ценни предмети чакаха там.

През 1989 г. Алън Стърн и Фран Багенал създават проекта Pluto Underground с мечтата да отидат на планетата и да погледнат отвъд. През 1990-те години. те успяха да проучат много транснептунови обекти и мястото стана все по-интересно.

След като мисията беше отменена през 2000 г., те решиха да създадат космическия кораб New Horizons. Споровете относно финансирането се проточиха няколко години и след като заеха 650 милиона долара, екипът на Стърн обеща да изплати дълга в рамките на 14 години.

Мисия New Horizons до Плутон

Първоначалната цел беше Плутон, който трябваше да пристигне през 2015 г. Алън Стърн е избран за главен изследовател. На борда, освен научни инструменти, те поставиха знамето на САЩ и други земни символи, както и 30 грама от пепелта на гробницата на Клайд, открил Плутон.

Инструменти за мисия на Плутон

На сондата са инсталирани 7 устройства:

Alice е UV спектрометър, който анализира състава и структурата на атмосферата, а също така търси атмосферни слоеве около поясите на Харон и Кайпер.
LORRI е телескопична камера, която събира информация за удари на големи разстояния.
PEPSSI е спектрометър за енергийни частици, който определя състава и плътността на плазмата в атмосферата на планетата.
Ralph е визуална и инфрачервена термична камера/спектрометър, която създава цвят, състав и топлинна карта.
REX - определя състава и температурата на атмосферата.
SDC (създаден от студенти) - измерва космически прах.
SWAP е спектрометър, който открива атмосферни изхвърляния и следи контакта между Плутон и звездния вятър.

Стартиране на мисия до Плутон

Поради метеорологични проблеми устройството беше изпратено 2 дни по-късно от планираното (19 януари) през 2006 г. Той излетя от Канаверал на военновъздушните сили и избухна с най-бързата скорост от 16,5 км/сек. Отне само 9 часа, за да стигне до лунната орбита. Но не счупи рекорда на Вояджър 1, чиято скорост беше 17,145 км/сек.

Вътрешна слънчева система

Зимата на 2006 г. премина в анализиране на функционалността на инструментите. На 7 април той прелетя край Марс със скорост 21 км/сек. В този момент устройството се отдалечи от звездата на 243 милиона километра. През юни той премина покрай астероид 132524 AP на разстояние 101867 км. Устройството на Ралф помогна да се направят снимки и да се определи диаметърът на 2,5 км. Плутон може да се намери на долната снимка.

През септември New Horizons засне за първи път далечната планета джудже. По това време той тества LORRI. Снимките са направени на разстояние 4 200 000 000 км.

Външна слънчева система

Първите снимки на Юпитер се появиха през септември 2006 г. на разстояние 291 милиона км. През януари пристигна IR запис на Калисто. През 2007 г. механизмът се приближи до Европа на 2 964 860 км и използва гравитацията на Юпитер. Това помогна за ускоряване с 4 km/s и намаляване на времето за полет с 3 години.

Юпитер се превърна в генерална репетиция, която помогна на устройството да провери цялото оборудване, комуникации и буфер на паметта.

На Юпитер най-важното беше да се наблюдават атмосферните условия и да се анализират структурата и компонентите на облачната покривка. Беше възможно да се изследват радиационните въздействия, създадени от топлинна енергия в полярните региони, както и мощни бури. За първи път Голямото червено петно и неговите бледи пръстени са заснети отблизо.

Пътуването покрай Юпитер направи възможно изучаването на структурата и движението на газовите струи на луната Йо. Беше възможно да се изчислят емисиите на вулкана Тващар, простиращ се на 330 км от повърхността. IR проучването показа още 36 вулканични образувания.

LEISA анализира повърхностния слой на Callisto, демонстрирайки точно как осветлението и условията на гледане влияят на инфрачервените данни на повърхностната ледена кора.

След като премина покрай Юпитер, устройството прекара по-голямата част от времето си по пътя си към Плутон в състояние на хибернация. Така той се втурна покрай Сатурн (2008) и Уран (2011). През 2014 г. той се събуди и екипът активира калибрирането на инструмента и корекциите на маршрута. На 24 август той премина покрай Нептун.

Мисията New Horizons среща Плутон

През 2015 г. имахме дългоочаквана среща с малкото джудже Плутон. На 31 януари сондата направи няколко снимки на разстояние 203 000 000 км, където бяха показани планетата и Харон. Това беше последвано от кадри на Никс и Хидра (201 000 000), а след това Керберос и Стикс.

На 4 юли връзката прекъсна поради аномалия в софтуера и устройството премина в безопасен режим. На следващия ден грешката беше коригирана и сондата продължи приближаването си. Устройството извърши най-близкото си преминаване на 14 юли. В този момент учените направиха най-висококачествените и подробни снимки и събраха огромно количество информация.

Сондата сега е на път към пояса на Кайпер. Неговата задача е да изследва един или два обекта, лежащи по пътя на траекторията. Вече са избрани три потенциални цели: PT1, PT2 и PT3. Всички те обхващат 30-55 км в диаметър и са твърде малки, за да бъдат проследени чрез телескопично наблюдение. Отдалечен на 43-44 AU. от слънцето. Това са мразовити обекти и се различават значително по отношение на ефективността от Плутон.

Въпреки скоростта си, устройството никога няма да настигне Voyagers. Но това не е необходимо, защото в системата все още има много неизследвани обекти. С негова помощ беше възможно да се получи огромно количество информация за слънчевите планети и да се разгледат най-отдалечените места.

През 2006 г., на 19 януари, космическата агенция НАСА изстреля космическия кораб New Horizons като част от програмата New Frontiers. Задачата на космическата мисия е да изследва далечните планети от Слънчевата система, а основната цел е изследването на планетата Плутон и нейния спътник Харон.

Планове и цели на мисията

Космическата мисия New Horizons е предназначена за 15-17 години по дългия път до Плутон, устройството ще трябва едновременно да види планетата Марс (той вече премина орбитата на Марс през 2006 г.), да изследва Юпитер, извършвайки гравитационна маневра; от орбитата на голяма планета, за да постигнете по-голяма скорост за по-нататъшен път, пресечете орбитата на Сатурн и Уран, след това летете близо до Нептун, като едновременно с това го „щракате“ с камерата LORRI, за да го тествате, преди да достигнете до Плутон и да изпратите снимки на Земята. До 2015 г. New Horizons трябва да достигне Плутон и да започне да го изучава, така че изображенията на New Horizons трябва да надхвърлят размера и качеството на изображенията на Хъбъл.

Космически кораб New Horizons

(Изстрелването на превозното средство на ракетата носител Atlas-5 от Кейп Канаверал)

Този най-нов космически кораб за дълги разстояния напусна планетата Земя през януари 2006 г. с най-високата скорост в историята на астронавтиката от 16,21 км/сек, въпреки че в момента скоростта му е под 15,627 км/сек. Устройството разполага с различни аксесоари, камера LORRI с резолюция 5 микрорадиана за детайлно заснемане от голямо разстояние, спектрометър за търсене на неутрални атоми, радиоспектрометър за изследване на атмосферата на Плутон, топлинни свойства и маса, както и за изследване на спътник на планетата Плутон Харон и други свързани планети и обекти, като например небесния обект VNH0004, който се върти около Слънцето на разстояние 75 милиона км от него.

(Схематичен изглед на космическия кораб New Horizons)

Космическият кораб е с малки размери 2,2 × 2,7 × 3,2 метра, тежи 478 кг заедно с 80 кг гориво, но въпреки това има мощна система от антени и усилватели за връзка със Земята. Но ако в близост до Юпитер устройството може да предава данни със скорост от 38 kbit/s (4,75 килобайта в секунда), то от орбитата на Плутон скоростта на трансфер на данни ще падне до само 96 байта в секунда, което означава, че ще отнеме цял час, за да получи 1 мегабайт, но тези данни са изключително важни за науката и учените най-много очакват нови, неизследвани досега данни от апарата, близки изображения на Плутон и Харон и дори висококачествени изображения.

Маршрут на New Horizons

(Траектория на полета на космическия кораб New Horizons)

19 януари 2006 г. - New Horizons изстреля успешно от Кейп Канаверал, планетата Земя. Апаратът беше издигнат с помощта на най-мощната американска ракета-носител Atlas-5, чиито четири двигателя на първа степен, трябва да се отбележи, бяха оборудвани с двигатели РД-180 руско производство. (задачата е изпълнена)

11 юни 2006 г. - космическият кораб New Horizons прелетя на разстояние 110 000 км близо до астероид 132524 APL (задачата е изпълнена)

(Снимка от апарата New Horizons на планетата Юпитер; на снимката се виждат два спътника, Ганимед и Европа)

28 февруари 2007 г. - космическият кораб New Horizons се приближи до Юпитер и извърши гравитационна маневра, снимайки едновременно планетата и спътника Йо с високо качество (задачата е изпълнена)

(Изображение от апарата New Horizons на спътника на Юпитер Йо с високо качество на цветовете, което ясно показва вулканичното изригване)

(Изображение от апарата New Horizons на планетата Нептун)

30 юли 2010 г. - космическият кораб снима Нептун и неговия спътник Тритон, разположен на разстояние 23,2 астрономически единици. д. от планетата (задачата е изпълнена)

10 януари 2013 г. - успешна комуникация с устройството и зареждане на актуализиран софтуер на борда на космическия кораб (задачата е изпълнена)

(Изображение на Плутон на разстояние 3,6 милиарда километра от космическия кораб New Horizons, направено на 6 октомври 2007 г. от камерата LORRI на борда на устройството)

Октомври 2013 г. - космическият кораб New Horizons ще бъде на разстояние 5 AU. от Плутон (задачата е изпълнена)

Февруари 2015 - доближаване до Плутон и начало на първите наблюдения на планетата (задачата е изпълнена)

14 юли 2015 г. - възможно най-близкото разстояние до Плутон, космическият кораб New Horizons прелетя между планетата Плутон и неговия спътник Харон и в продължение на няколко дни изследва планетата и спътника от много близко разстояние, предавайки уникални данни на Земята (задачата е изпълнена)

(Изображение на Плутон от разстояние 12 500 км, направено от космическия кораб New Horizons. Източник на снимката: НАСА)

След като изминаха около 5 милиарда километра, изминаха пътуване от 9 години и се приближиха възможно най-близо до Плутон, New Horizons предаде първото най-подробно изображение на планетата джудже Плутон от разстояние само 12,5 хиляди километра.

(Изображение на повърхността на Плутон от апарата New Horizons, на което можете да видите планина с височина 3,5 хиляди метра и кратери с различни размери. Източник на снимката: НАСА)

След това New Horizons трябваше да получи информация за атмосферата, температурата и да научи за повърхностния състав и геологията на Плутон. След това космическият кораб ще изследва спътника на Плутон Харон. Остава да се види дали Харон е сателит или дали Харон е същата планета джудже, в който случай системата Платон-Харон ще бъде двойна планета (задачата е изпълнена)

New Horizons е космически кораб на НАСА, изстрелян като част от програмата New Frontiers и предназначен да изучава Плутон и неговата луна Харон. New Horizons беше първият в историята, който предаде цветни изображения на планета джудже и ще бъде първият, който ще го проучи задълбочено. Устройството напусна околностите на Земята с най-бързата скорост сред известните устройства. Апаратът беше изстрелян през януари 2006 г. и почти десет години по-късно, до лятото на 2015 г., ще достигне Плутон. Като цяло мисията е проектирана до 2026 г.

В началото на 2019 г. космическият кораб New Horizons прелетя покрай най-отдалечения обект, изучаван от хората - . В края на януари изследователите показаха качествен такъв, за който всички останаха с впечатлението, че има формата на дъмбел. Оказа се, че тази идея е грешна - нови снимки показаха, че обектът има сплескана форма, като едната част е много по-тънка от другата.

Въпреки факта, че устройството се намира на разстояние повече от 160 милиона километра от целта си - планетата джудже Ultima Thule (2014 MU69) с диаметър 15-20 километра - междупланетната автоматична станция "" предостави първата снимка на обектът на интерес. Изображението на планетата джудже е получено с помощта на телескопичната камера Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), монтирана на устройството на 16 август и публикувана от аерокосмическата агенция

Взети заедно, тези изображения направиха възможно създаването на първото видео на изригващ вулкан извън Земята.

New Horizons носи праха на откривателя на Плутон Клайд Томбо

Томбо открива тази планета джудже през 1930 г. и 67 години по-късно, докато умира, той моли да изпрати праха си в космоса. НАСА постави шепа от пепелта му на върха на New Horizons преди изстрелването му през 2006 г. Останките му „посетиха“ откритата от него планета. Пепелта на Томбо обаче е само на борда на New Horizons.

Сондата New Horizons работи с ядрено гориво

Сондата New Horizons лети толкова далеч от Слънцето, че не може да разчита на слънчеви панели за генериране на енергия. Вместо това неговата ядрена батерия преобразува радиацията от разпадането на плутониеви атоми в електричество, като по този начин захранва двигателя и инструментите на борда, за да може да събере възможно най-много информация.

Такива. НАСА например има достатъчно плутоний за няколко от тях. И все още няма да го произвеждат.

На борда на New Horizons има седем инструмента, два от които са кръстени на герои от телевизионния сериал от 50-те години на миналия век.

Пет от седемте инструмента на New Horizons са представени с акроними. Някои от тях звучат познато като PEPSSI (научно изследване на спектрометъра на енергийните частици на Плутон) и REX (радионаучен експеримент).

Два инструмента без акроними в имената си са Ралф и Алис. Ралф ще помогне на учените да изследват геологията и състава на повърхността на Плутон, докато Алис ще изследва атмосферата на Плутон. Ралф и Алис (или Алис) са двама главни герои в телевизионния сериал от 50-те години „Младоженци“.

Всички инструменти на New Horizons работят с минимална консумация на енергия, особено камерата Ralph

Въпреки че камерата Ralph е създадена преди повече от 10 години, тя е една от най-сложните камери, правени някога. Тежи около 10 килограма и изисква същото количество енергия, за да работи като малка настолна лампа.

Този мощен инструмент може да разкрие характеристики на повърхността на Плутон с диаметър до 60 метра.

Малко парче отломка може да унищожи устройство

New Horizons в момента лети в космоса с 50 000 км/ч. Ако парче лед или прах го удари, космическият кораб ще бъде унищожен, преди дори да има шанс да изпрати данни обратно на контрола на мисията.

„Дори малки частици с размер на оризово зърно могат да бъдат смъртоносни за New Horizons, защото се движим толкова бързо“, каза Алън Стърн, главен изследовател на New Horizons.

Мисията няма да приключи с Плутон

Ако всичко върви добре с Плутон или ако New Horizons има достатъчно гориво, сондата ще лети, за да изследва поне още един обект в района на Слънчевата система отвъд нашите планети в пояса на Кайпер.

Този пояс се намира на ръба на нашата слънчева система и е 20 пъти по-широк от астероидния пояс, който разделя Марс от Юпитер. Астрономите смятат, че може да съхранява отломки от небесни обекти, останали от формирането на нашата слънчева система.

Изминаха 26 години, откакто за последен път погледнахме планетата за „първи път“

За последен път това се случи през 1989 г., когато Вояджър прелетя покрай Нептун. Оттогава не сме изследвали нови светове. Сегашното прелитане на Плутон е историческо.