Космический аппарат «Новые горизонты»: миссия на Плутон — Мир Знаний

Космический аппарат «Новые горизонты»: миссия на Плутон

Долгое время Плутон особенно не интересовал ни астрономов, ни планетологов, уж больно далеко он находится от Земли. Однако в XXI веке ученые из НАСА все же решили, что дошла очередь и до Плутона, и направили к нему космический аппарат «Новые горизонты». Он преодолел огромное расстояние и переслал нам фотоснимки далекой планеты. Плутон дождался своего звездного часа — его портрет увидели миллиарды жителей Земли.

Уникальная миссия на окраине Солнечной системы

Почти до самого конца XX века астрономы и планетологи практически не обращали внимания на далекий Плутон, их интересовали более близкие и гораздо более интересные на их взгляд планеты. Плутон оставался единственной из планет Солнечной системы, к которой еще не приближался земной космический аппарат. Наконец в 90-х годах НАСА все же приступило к разработке автоматической межпланетной станции (АМС) New Horizons Pluto-Kuiper Belt для исследования Плутона.

В самом начале нового тысячелетия из-за сокращения финансирования проект какое-то время находился под угрозой полного закрытия, однако в его защиту активно выступила научная общественность, и средства на него выделили. С конца февраля 2003 года в НАСА начали подготовку первой экспедиции к Плутону. Поддержку руководства агентства получил малобюджетный проект «Новые горизонты», разработкой которого занималась группа под руководством Алана Штерна. Стоимость проекта оценивалась в 2006 году примерно в 650 млн долларов.

19 января 2006 года только с третьей попытки ракетоноситель «Атлас-5» вывел аппарат в космическое пространство, старт с мыса Канаверал два раза откладывался, один раз из-за сильного ветра, другой — из-за аварийного отключения электроэнергии. Стоит отметить, что на первой ступени «Атласа-5» был установлен российский двигатель РД-180. Так что в какой-то мере и с нашей помощью аппарат «Новые горизонты» отправился в свое долгое и опасное межпланетное путешествие.

Масса аппарата достигала 478 кг (из них — 77 кг топлива), а размеры — 2,2 x 2,7 x 3,2 метра. Источником электроэнергии служил радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), работающий на плутонии-238. Всего в РИТЭГ было загружено около 11 кг радиоактивного топлива. Любопытно, что плутоний был назван в честь планеты Плутон, к которой и направлялся аппарат.

Вычислительный комплекс на борту аппарата был представлен двумя системами — системой обработки команд и данных и системой навигации и управления. Каждую из систем продублировали, в сумме получилось четыре компьютера. Кроме самого различного научного оборудования на борту аппарата находились: капсула с частью праха астронома Клайда Томбо, первооткрывателя Плутона; компакт-диск с 434 738 именами людей, участвовавших в акции НАСА «Пошли своё имя на Плутон»; еще один диск с фотографиями аппарата и его разработчиков; два флага США и др.

Стоит отметить, что у руководства миссии из-за ограниченности современных технологий не было возможности вывести аппарат на орбиту Плутона и снизить его скорость. Заранее предполагалось, что он пройдет мимо планеты, надо было использовать это короткое время, чтобы получить максимум данных о Плутоне и его окружении.

Долгий и опасный путь к цели

Аппарат «Новые горизонты» покинул окрестности нашей планеты с самой большой скоростью из всех когда-либо стартовавших космических аппаратов. В момент выключения двигателей относительно Земли она составила 16,26 км/с. В январе 2006 года была осуществлена плановая коррекция траектории полета аппарата перед предстоявшим гравитационным маневром около Юпитера. Уже 7 апреля 2006 гола аппарат пересек орбиту Марса на расстоянии 243 млн км от Солнца, его скорость составляла около 21 км/с. Надо отметить, что путешествие аппарата было весьма рискованным. «Да. частицы размером с рисовое зерно могут быть смертельными для аппарата «Новые горизонты» поскольку движемся мы очень быстро», — рассказывал Алан Штерн, главный исследователь миссии.

28 февраля 2007 года был совершен гравитационный маневр в окрестностях Юпитера. Аппарат приблизился к планете на расстояние 2,305 млн км и произвел фотосъемку планеты и ее спутников с высоким разрешением. 8 июня 2008 года аппарат «Новые горизонты» пересек орбиту Сатурна. 29 декабря 2009 года ознаменовалось пересечением условной границы, которая отмечала половину расстояния от Земли до Плутона. В конце июля 2010 года прошло успешное опробование камеры дальней съемки LORRI на Нептуне и его спутнике Тритоне с расстояния примерно 23,2 а. е. от Нептуна.

В июне 2014 года команда миссии провела последнюю проверку систем перед прибытием к Плутону. 25 августа 2014 года аппарат пересек орбиту Нептуна. Уже в январе 2015 года началось наблюдение Плутона с большого расстояния, а 12 марта аппарат приблизился к планете на расстояние менее 1 а. е. С 25 апреля по 1 мая «Новые горизонты» провели фотосъемку, в результате которой на снимках были зафиксированы все известные на данный момент спутники Плутона, 12 мая эти снимки были опубликованы.

30 июня 2015 года аппарат «Новые горизонты» с помощью инструмента Ralph подтвердил наличие на планете метанового льда, открытого на Плутоне ещё в 1976 году учеными из обсерватории Китт-Пик. А вот 4 июля миссия оказалась под угрозой из-за сбоя компьютера, в результате произошел перерыв связи с центром управления полетом длительностью в 81 минуту. Стоит отметить, что в этот момент пакет команд от Земли до зонда шел 4 часа 30 минут. Однако специалисты из НАСА заверили, что сбой не окажет влияния на ход миссии.

Главную цель удалось достигнуть!

14 июля 2015 года начался пролет аппарата на расстоянии около 12,5 тысячи километров от поверхности Плутона. Это была кульминация уникальной миссии. В ход пошли все семь научных приборов и инструментов, находящихся на борту. В целом «Новые горизонты» проводили наблюдения всего 9 дней, за эти дни удалось собрать около 50 гигабит информации. 20 июля 2015 года завершилась передача на Землю первого пакета изображений системы Плутона с пролетной траектории. Передача данных продолжилась и в последующее время. 22,25,28 октября и 4 ноября 2015 года были проведены четыре коррекции траектории космического зонда. А 25 октября 2016 года завершилась передача на Землю научных данных, собранных во время пролета Плутона в июле 2015 года.

На 1 января 2019 года планируется пролет аппарата вблизи объекта 2014 MU69 из пояса Койпера на расстоянии 43,4 а. е. от Солнца. Подходящие цели для аппарата в поясе Койпеpa были найдены с помощью телескопа «Хаббл»; кроме 2014 MU69, это астероиды 2014 PN70 и 2014 OS393. Однако из-за отсутствия достаточного количества топлива последние две цели были отклонены. Окончание миссии «Новые горизонты» планируется в 2026 году.

Материалы этой уникальной миссии до сих пор обрабатываются учеными, однако о некоторых ее достижениях уже можно сказать. При сближении с Юпитером зонд «Новые горизонты» сделал ряд снимков Ио, которые запечатлели вулканические всплески на поверхности спутника. После обработки снимки позволили создать первое видео извержения вулкана за пределами нашей планеты. Зонд НАСА впервые показал всем людям, как выглядит далекий Плутон, кстати, уже в ходе миссии разжалованный из числа планет Солнечной системы. Сейчас это небесное тело считают карликовой планетой.

Пожалуй, наиболее озадачило ученых обнаружение азота, который доминирует в атмосфере Плутона. Сотни тонн атмосферного азота каждый час улетучиваются в космическое пространство; откуда берется этот азот, ученые пока не знают.

Неожиданностью для ученых стали геологическая активность и молодой возраст ряда участков карликовой планеты, обнаружение тумана в атмосфере Плутона и низкая скорость истекания газов из нее. Получены данные, позволяющие предположить существование в древности океана под поверхностью Харона. Ученые не исключают и наличие жидкого водоема в недрах Плутона. Удалось обнаружить слоистую структуру атмосферы планеты и наличие в ней гидродинамических гравитационных волн. Попытки найти у Плутона новые спутники, кроме ранее обнаруженных, оказались тщетными.

Миссия «Новые горизонты» является крупным технологическим достижением, ведь для достижения Плутона аппарат НАСА преодолел миллиарды километров в открытом космосе, проведя в пути девять лет.

Вам понравится

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Поделиться записью в соц. сетях