меню содержание news182 news183 news184
Космический аппарат NASA "Новые Горизонты" отправился к Плутону
|
Волнующий момент старта..
В четверг, 19 января 2006г Ракета Atlas V с межпланетным зондом New Horizons стартовала с кос-
модрома на мысе Канаверал ( площадка SLC-41 ). Пуск 60-метрового ракеты-носителя Atlas-5 /551
(AV-010) с разгонным блоком Centaur-3/SEC осуществлен в 22:00 по московскому времени (стартовое
окно для запуска было с 21:24 - до 23:23 мск).
Через 45 минуты после старта зонд отделился от третьей ступени Centaur-3 и начал свой самостоя-
тельный полёт. Трехступенчатая ракета Atlas разгонит New Horizons до третьей космической скорости
ещё до отделения третьей ступени. Но чтобы приобретенное ускорение позволило зонду долететь до
Плутона быстрее, он через год пройдет рядом с Юпитером. К самой удаленной от Солнца планете ап-
парат приблизится летом в 2015 году, через 9 с половиной лет после старта.
Это первая экспедиция к Плутону. Пока сведений о планете, собранных земными инструментами,
крайне мало. Кроме Плутона, Харона и др. его спутников, аппарат должен будет изучить несколько
объектов пояса Койпера (внешнего астероидного пояса), где, возможно, находятся еще более крупные
небесные тела.
Images from Kennedy Space Center
pluto.jhuapl.edu/gallery/sc_images.html
Первоначально запуск зонда был запланирован на 11 января, но затем несколько раз дату старта откла-
дывали. 17 и 18 января - старт переносился на сутки. В первый раз это было связано с сильным вет-
ром на космодроме (причем решение приняли всего за 3 минуты до включения двигателей), а второй
- с аварийным отключением электроэнергии ( из-за грозы ) в ведущей лаборатории проекта Универ-
ситета Джона Хопкинса, откуда вдальнейшем и будет осуществляться управление зондом. Систему
управления перевели на резервное питание, однако без главного генератора старт решили отложить.
19 января стартовать всё же удалось, хотя и после, как минимум пяти кратковременных отсрочек.
Между тем, как объяснил ведущий специалист проекта Алан Стерн ( Alan Stern), над созданием New
Horizons работали 17 лет, так что задержка в пару дней - это "просто пустяки".
Космический аппарат New Horizons изготовлен компанией Lockheed Martin Space Systems. Двигатель
New Horizons работает на радиоизотопном термоэлектрическом генераторе, заправленном двуокисью
радиоактивного плутония. Подобный генератор использовался и в других межпланетных аппаратах
(Viking, Apollo) а также в некоторых околоземных аппаратах.
Запуск космического корабля к Плутону в промежуток между 11 января и 2 февраля позволит New Ho-
rizons пролететь Юпитер в феврале 2007 года и использовать гравитационное поле этой планеты для
получения дополнительного ускорения в направлении Плутона, что сократит путешествие на 4-5 лет.
На первой ступени американской ракеты-носителя "Атлас-5", которая вывела "Новые горизонты" на
траекторию межпланетного перелета, установлен уникальный российский двигатель РД-180.
Ракета "Атлас-5" способна вывести на околоземную орбиту более 20 тонн полезной нагрузки, однако
масса аппарата New Horizons составляет всего 478 кг. Вся мощь ракеты при старте была направлена
на разгон аппарата. Результат и в самом деле оказался впечатляющим: после отделения 3-ей ступени
ракеты-носителя New Horizons приобрел скорость около 16 км/с - это рекордная скорость, с которой
космическим аппаратам когда-либо доводилось покидать Землю.
Для того чтобы достичь орбиты Луны, New Horizons потребуется всего девять часов, а полет до Юпи-
тера займет лишь менее 13 месяцев. Для сравнения, "Аполлоны" тратили на полет до Луны трое суток,
а "Вояджеры" добирались до Юпитера более 2 лет.
Таким образом "Новые горизонты" - это первый аппарат такого класса, отправленный к другим плане-
там Солнечной системы.
"Полет к Плутону - часть госпрограммы США, которую курирует президент Джордж Буш, и мы наде-
емся на дальнейшее сотрудничество по этой программе", - сказал генеральный директор Научно- про-
изводственного объединения (НПО) "Энергомаш" Николай Пирогов. В "Энергомаше" производят дви-
гатели РД-180, которые устанавливают на американские ракеты-носители "Атлас".
Запуск корабля "Новые горизонты" - это 13-й старт американских ракет с российскими двигателями.
Всего по контракту, заключенному в 1997 году с крупнейшей американской корпорацией Lockheed
Martin на сумму около 1 млрд долларов, "Энергомаш" должен поставить в течение десяти лет 101 дви-
гатель РД-180. "К настоящему времени мы поставили американским партнерам 34 двигателя", - уточ-
нили в НПО.
ракета-носитель Atlas-5 с двигателем РД-180 cработал штатно
При пролёте Юпитера зонд должен будет передать некоторую научную информацию, при этом будут
тестироваться его приборы. Затем почти до самого Плутона аппарат будет находится в спящем режи-
ме. Раз в неделю New Horizons будет отправлять на Землю контрольный сигнал, по которому можно
будет выявить возможные неполадки бортовой аппаратуры. Кроме того раз в год будет проводится
50-дневный тест всех систем. Интересно отметить, что из системы Юпитера на Землю планируется
передать больше информации, чем с Плутона - дело в том, что на меньшем расстоянии - больше ско-
рость передачи данных.
Космический аппарат "Новые горизонты", на борту которого установлены 7 бортовых научных при-
боров, после 10-летнего путешествия должен совершить пролет около Плутона и его естественного
спутника Харон и передать уникальную научную информацию на Землю. На Плутоне температура
опускается до -211 градусов Цельсия. Согласно программе зонд пришлет данные о температурах, ге-
ологии и атмосфере этих космических тел, будет проведена детальная фотосъемка и химическим ана-
лиз поверхности и разряженной атмосферы. Кроме привычных фотокамер, на корабле находятся ана-
лизатор солнечного ветра и несколько спектрометров для детального изучения атмосферы Плутона,
которая заметно отличается от газовых оболочек всех остальных планет. Считается, что она практи-
чески целиком состоит из крайне разреженных азота и угарного газа, которые замерзают по мере уда-
ления от Солнца. После пролета Плутона, как предполагается, аппарат сможет побывать ещё около
других объектов, расположенных за пределами орбиты Плутона.
К моменту сближения зонда с Плутоном ученые должны значительно уточнить динамику этой сис-
темы. В частности, в связи с недавним открытием у Плутона еще двух спутников руководители мис-
сии отмечают, что необходимо провести дополнительные наблюдения, чтобы выяснить, не столкнет-
ся ли аппарат вблизи Плутона с неприятными сюрпризами вроде кольца или иного космического му-
сора.
New Horizons должен пролететь на расстоянии 9600 км от Плутона ( на скорости 11 км/с); максималь-
ное сближение с Хароном - 27000 км. Максимальное разрешение снимков - 25 м на пиксель; глобаль-
ные 4х-цветные фотографии освещённой поверхности - 1,6 км на пиксель. Будут сделаны и инфра-
красные снимки. Скорость передачи данных на Землю составит - 768 бит/сек ( столь малая скорость
связана с большим расстоянием). При такой медленной связи каждый снимок будет передаваться нес-
колько часов, а на передачу всей собранной при пролете Плутона информации потребуется 9 месяцев.
Всё это время данные будут храниться в бортовом запоминающем устройстве, емкость которого сос-
тавляет 16 гигабайт. Для обработки данных служит процессор Mongoose V, работающий на частоте
12 МГц. Низкая частота связана с жесткими требованиями к радиационной устойчивости.
Научное оборудование на борту зонда New Horizons ( фото сайта pluto.jhuapl.edu )
Камера Ralph (которая будет вестис съёмку поверхности планеты) может работать в видимом и инфра-
красном диапазонах и оснащена семью черно-белыми и цветными ПЗС-матрицами. В черно-белом
режиме она позволит различать на поверхности детали размером около 500 м. В цветном ее разреше-
ние в ~ 3 раза хуже, а в инфракрасном диапазоне разрешение не превысит 7 км. Для сравнения, луч-
шие снимки Плутона, сделанные телескопом Хаббла, имеют разрешение около 500 км. С помощью
этой камеры аппарат постарается создать максимально полные карты Плутона и Харона. Отдельные,
наиболее интересные участки планируется рассмотреть гораздо подробнее при помощи телескопа
LORRI (long-range reconnaissance imager) диаметром 8,2 дюйма, который обеспечит разрешение до 25 м.
Для изучения атмосферы и ионосферы Плутона предназначена ультрафиолетовая камера-спектрометр
Alice. Анализаторы SWAP (Solar Wind at Pluto) займется взаимодействием солнечного ветра с атмосфе-
рой планеты, а прибор PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) попробует обна-
ружить утечку атмосферных газов в космическое пространство - по существующим оценкам, Плутон
ежесекундно теряет около 75 кг вещества.
Прибор - REX (Radio Science Experiment) - представляет собой небольшую схему в составе радиопере-
дающей системы аппарата. Он позволит прозондировать атмосферы Плутона и Харона в те момен-
ты, когда аппарат будет скрываться позади них и появляться из-за края диска. По искажениям радио-
сигналов можно будет определить атмосферное давление и температуру воздуха у поверхности объек-
тов.
Прибор - SDC ( Student Dust Counter) - счетчик космической пыли , получивший такое название, пос-
кольку был разработан студентами университета штата Колорадо в Боулдере. В отличие от других
приборов он будет работать на всём протяжении полета, а не только во время сближения.
Если позволит техническое состояние аппарата, то после Плутона зонд направят к одному или двум
объектам из пояса Койпера (этот астероидный пояс простирается далеко за орбиту Плутона). Таинст-
венные ледяные планеты пояса Койпера едва видны даже в самые мощные телескопы.
New Horizons пролетит мимо Плутона на скорости около 13 км/сек, что сократит время на получение
высококачественных фотографий ледяной планеты. Приборам зонда предстоит работать в экстре-
мальных условиях глубокого космоса, а в случае неудачи очередной аппарат не сможет в ближайшие
годы достигнуть окраин Солнечной системы.
В течении следующих 5-10 лет после сближения с Плутоном зонд New Horizons займется поиском
и изучением объектов в поясе Койпера размером не менее 50-100 километров. Выработав запас энер-
гии и передав данные, зонд видимо продолжит движение и вскоре затеряется среди бесчисленных
тел протяженного пояса Койпера ( обратно он уже вернуться не сможет ).
"Новые горизонты" является первым проектом глобальной программы NASA New frontiers. Стоимость
проекта New Horizons составляет около 700 млн. долларов.
New Horizons - сближение с Плутоном
New Horizons стартовал с задержкой, но штатно. Хотя проблемы в таких проектах чаще возникают поз-
же, непосредственно в момент получения и передачи данных. Теперь у астрономов есть целых 9 лет
на размышления о возможных ошибках. Не исключено, что за это время ученые и инженеры придума-
ют и более быстрый способ добраться до Плутона, и более совершенные инструменты для работы в
6 миллиардах километров от Земли. Расстояние 39 а.е. радиосигнал от зонда преодолеет примерно за
5,5 часов.
Кроме обстоятельств, связанных с положением планет или погодой, организаторы миссии столкну-
лись и с "общественными" препятствиями: против запуска активно выступали экологи. Их недовольс-
тво объяснялось просто: на борту корабля находятся ядерные батареи с 11 килограммами плутониево-
го топлива. С точки зрения защитников природы, неудачный старт угрожал бы сразу нескольким шта-
там. При этом активисты природоохранных организаций ссылались на ряд инцидентов с атомными
космическими аппаратами, среди которых авария советского спутника "Космос-954", случившаяся 28
лет назад. Упав в Канаде, он распылил радиоактивный мусор над территорией в 124 тысячи квадрат-
ных километров, которая, к счастью, малозаселена людьми. Представители NASA поясняли, что весь
плутоний заключен в специальный контейнер, выдерживающий взрыв в воздухе и удар о землю. К
счастью, убедиться в его прочности не пришлось.
Таким Плутон ( Pluto) мы представляем на основе наших знаний
о нём, но в действительности он может выглядеть иначе..
Съёмка Плутона начнется ещё за пол года до сближения с ним на минимальное расстояние. Уже
за 3 месяца до сближения качество снимков будет лучше, чем у космического телескопа Hubble, ко-
торый до сих пор остается главным околоземным инструментом для изучения планет. На основе
этих сведений астрономы надеются вынести окончательный вердикт: считать ли Плутон и Харон
"двойной планетой", телом со спутником или парой астероидов (точнее, "планетоидов"). Вопрос, как
утверждают астрономы, назвать чисто терминологическим нельзя - речь идет о том, насколько слож-
но устроено небесное тело внутри. По этому критерию восемь из девяти планет можно отличить от
астероидов безошибочно: принято думать, что последние представляют собой монолитные каменные
блоки. Не исключено, что Плутон вместе со спутником образованы смесью камня и льда безо всякой
дополнительной структуры - в таком случае число признанных планет вынуждены будут ограничить
восемью.
В период с 1979-го по 1999 год он находился ближе к Солнцу, чем Нептун, а сейчас постепенно уда-
ляется. Чем дальше от Солнца, тем ниже опускается температура на поверхности Плутона. Многие ас-
трономы считают, что где-то после 2015-2020 года это приведет к замерзанию большей части атмо-
сферы Плутона. В этом случае мы не сможем получить ценные данные о составе и свойствах разря-
женной атмосферы 9-ой планеты.
Ожидания ученых пока основываются на довольно скудных данных. Во-первых, для Плутона извест-
ны скорость и форма орбиты: он движется по вытянутой эллиптической траектории, самая близкая
точка которой находится по отношению к Солнцу в 30 раз дальше Земли и самая далекая - в 50 ( а.е.).
Харон обращается на расстоянии 19,5 тысяч километров от общего центра тяжести. Плутон обращает-
ся вокруг Солнца за 247 земных лет, а один оборот вокруг собственной оси планета совершает за 153
часа. Этого достаточно, чтобы средствами классической механики вычислить массу - у Плутона она
равна 0,21 проценту земной, у Харона - еще в 7 раз меньше. Во-вторых, яркость позволяет оценить
размеры - если считать, что поверхность отражает "стандартную" долю солнечного света. Более точ-
ные сведения удалось получить, наблюдая покрытие телами звезд - но и эти выводы требуют предпо-
ложения о том, что тела шарообразны. На фотографиях, полученных телескопом Hubble, можно разли-
чить оба диска, однако снимки все равно получаются недостаточно четкими. Так что, хотя ученым и
удалось разглядеть на поверхности Плутона отдельные пятна, ясности это не прибавляет.
Положение планет на момент старта зонда New Horizons
С количественной точки зрения, о поясе Койпера - втором астероидном поясе и втором предмете бу-
дущих исследований - известно намного больше. Его существование предсказали еще в первой поло-
вине двадцатого века, а объекты серьезных размеров оттуда ( за исключением Плутона и Харона ) на-
чали находить в 1990-х годах. В частности, обнаружилось, что Плутон не уникален - за его орбитой
расположены тела сопоставимых размеров, причем сейчас их список ( со всеми характеристиками )
потребует явно больше места, чем вышеупомянутая почтовая марка. Некоторые из строк списка выгля-
дят довольно привлекательно - не исключено, что еще одна планета (или даже несколько) уже внесена
туда. Только в 2003 году были открыты две "планеты-кандидата" - UB313 (с "рабочим названием" Ксе-
на) и 90377 Седна. О первой из них сообщалось, что она больше Плутона и обладает спутником. Сед-
на, в свою очередь, считается самым далеким из наблюдаемых тел Солнечной системы - в момент на-
ибольшего удаления ее отделяет от Земли в 19 раз большее расстояние, чем Плутон. Из-за внушитель-
ной дистанции её массу и диаметр точно оценить сложно.
Как и Плутон, каждый отдельный "транснептуновый" объект описан крайне лаконично - и, разумеет-
ся, астрономы были бы не против изучить какой-нибудь всеми доступными зонду средствами. Скорее
всего, New Horizons направят к двум из них, но астрономы пока не определились с выбором: они до-
пускают, что за время полета будут открыты новые перспективные "мишени". Седна и Ксена, к сожа-
лению, выпадают из перечня целей, - так как они слишком удалены от нас и путь к ним был бы слиш-
ком долгим.
Алан Стерн называет пояс Койпера "самой большой структурой в нашей Солнечной системе, которая
состоит из ~ полумиллиона планет и астероидов возраст которых составляет не менее 4 млрд. лет".
Причем, большинство этих тел за всё это время почти не изменились.
Плутон и его большой спутник Харон
Ссылки:
novoteka.ru/r/ScienceAndTechnologies/Cosmos
elementy.ru/news/430065
lenta.ru/science
newsru.com
pluto.jhuapl.edu
nasa.gov/mission_pages/newhorizons/
astronomy.ru/forum/index.php/topic,8890
По теме:
Плутон холоднее своего спутника Харона
У Плутона нашли два новых спутника!
Астрономы с помощью телескопа Hubble составили карту Плутона
2 объекта оспаривают звание 10-ой планеты Солнечной системы
