Исследование плутона космическим аппаратом «новые горизонты»

Итоги миссии «Новые горизонты»

Изображение Плутона, созданное с использованием техники метод главных компонент

Запущенная в 2006 году для исследования (ранее считавшейся полноценной, а ныне носящей «звание» карликовой) планеты Солнечной системы Плутон миссия «Новые горизонты» с честью выполнила задачу и навсегда удаляется от родной звезды.

Каковы же результаты исследований, которые провела автоматическая межпланетная станция?
Учёные астрономы с нетерпением ждали встречи аппарата с Плутоном, так как ранее ещё ни одно творение рук человеческих не приближалась к нему.

Данные о планете, названной в честь бога подземного царства мёртвых, почитавшегося древними римлянами, доступные ранее астрофизикам – это материалы, полученные с наземных телескопов, а также с орбитального телескопа Хаббла.

После пролёта аппарата над поверхностью Плутона в памяти устройства храниться огромное количество полученной в результате сканирования планеты информации. Учитывая небывалую удалённость «Новых горизонтов» от Земли, скорость передачи данных сильно ограничена.

А удалена станция более чем на 40 астрономических единиц (одна астрономическая единица – а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца 150 миллионов километров). Поэтому информация с дисков памяти исследовательской миссии была передана на Землю только примерно через год.

Плутон геологически активен

Равнина Спутник на Плутоне

Как выяснилось, Плутон зря считался мёртвым куском льда и замёрзших газов. Космические исследования показали, что это не так. Сравнивая поверхность карликовой планеты с поверхностью его естественного спутника Харона (в верованиях древних римлян Харон – лодочник перевозящий души умерших людей в царство теней через священную реку Стикс) нельзя не заметить разительных отличий.

В их числе – чрезвычайно малое количество метеоритных кратеров на Плутоне по сравнению со спутником. Это может иметь только одно объяснение – поверхность планетоида постоянно обновляется в результате процессов, происходящих в недрах. Все планеты солнечной системы, обладающие массой, достаточной для гидростатического равновесия имеют схожие процессы.

На Земле это выглядит так: по поверхности расплавленной мантии «плавают» тектонические плиты из твёрдой породы. Эти плиты расширяются, уменьшаются, сталкиваются, вызывая землетрясения, извержения вулканов.

На Плутоне тектонические плиты состоят из водяного льда, а также из замёрзших газов и покоятся на субстанции из того же материала, но обладающей текучестью под действием давления верхних слоёв.

По всей поверхности Плутона наблюдаются результаты тектоники: ледяные горные массивы и хребты, гладкие равнины из недавно замёрзших газов и жидкостей, а также криовулканы. От земных вулканов отличающиеся тем, что извергаются из них водяной пар и другие газы, а по склонам стекают те же самые вещества в жидком виде.

Состав льда и атмосфера Плутона

Рассеивание синего цвета атмосферой Плутона, по данным мультиспектральной камеры MVIC, снимок зонда Новые Горизонты.

Как показали космические исследования, в составе поверхности Плутона преобладают водяной и азотный льды. Распределены эти два компонента по поверхности планеты неравномерно, и это, возможно, является ключом к пониманию тектонических процессов. Кроме того, равнины покрыты слоем толинов – полимеризованных простейших углеводородов.

Эти вещества образуются из исходных метана и этана под воздействием ультрафиолетовых лучей, источником которых служит Солнце. При физических условиях глубокого космоса толины кристаллизуются, их массы имеют жёлто – коричневый цвет.

Именно благодаря этим химическим соединениям поверхность Плутон имеет слегка необычную относительно яркую окраску.

А вот атмосфера планетоида подкачала. Учёные надеялись найти более плотную и мощную атмосферу, нежели та, которую обнаружила автоматическая межпланетная станция. Давление атмосферы у поверхности не более одной стотысячной от земного.

Как известно, орбита Плутона сильно вытянута, и обладает весьма значительным эксцентриситетом: в перигелии планета почти в два (!) раза ближе к Солнцу чем в апогее, а света в ближайшей к звезде точке получает почти в три раза больше.

Многослойная атмосфера Плутона вблизи

Такая особенность скорее всего приводит в значительным изменениям в плотности атмосферы в зависимости от времени плутонианского года. Но проверить данную гипотезу в ближайшее время путём наблюдений не удастся, так как период обращения Плутона вокруг Солнца составляет 248 земных года.

Состоит атмосфера в основном из азота, присутствует также в небольших количествах метан, проявляются следы монооксида углерода. Толины образуются скорее всего именно в атмосфере, затем, конденсируясь, тонким слоем выпадают на поверхность.

А до того, как упасть, толины находятся во взвешенном состоянии, образуя некое подобие облаков, которые и были обнаружены космическим аппаратом.

Спутники

Первый открытый спутник Плутона – Харон. Он был открыт ещё в восьмидесятые годы прошлого столетия.

Харон – самый большой естественный спутник планетоида и единственный, имеющий массу, достаточную для обретения гидростатического равновесия. Интересно, что соотношение массы планеты и спутника составляет 1 к 8.

Это очень большая масса спутника по отношению к массе материнской планеты. Из-за этого пару Плутон – Харон иногда называли двойной планетой. Пролет над Хароном

Поверхность Харона покрыта в основном водяным льдом, есть свидетельства о геологической активности небесного тела, в частности криовулканы. Правда, она гораздо слабее чем на Плутоне.

Спутники Плутона

Остальные спутники планетоида – Стикс, Никта, Кербер (Цербер) и Гидра. Это куски породы неправильной формы размерами менее сотни километров.

Какие горизонты «за горизонтом»

Покинув систему Плутона автоматическая межпланетная станция продолжает удаляться от Солнца со скоростью около 15 километров в секунду.

Планируется, что в ночь с 31 декабря 2018 года на 1 января 2019 года аппарат ожидает «новогодняя» встреча в поясе Койпера с одним из классических его представителей – небольшим астероидом 2014MU-69.

Затем последует передача полученных данных и в 20-е годы текущего тысячелетия миссия наконец будет завершена.

Источник: http://SpaceGid.com/itogi-missii-novyie-gorizontyi.html

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

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.

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.

Читайте также:  Природа, растения и животные северной америки

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

    1999      

Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Источник: http://mir-znaniy.com/kosmicheskiy-apparat-novyie-gorizontyi-missiya-na-pluton/

Плутон раскрывает секреты

Опубликованы неожиданные результаты исследования Плутона и его спутников.

В июле 2015 года космический аппарат НАСА «New Horizons» («Новые горизонты») пролетел на высокой скорости через систему Плутона, приблизившись к нему на расстояние 12,5 тысяч километров от его поверхности (это порядка диаметра Земли).

За 9 дней наблюдений он добыл большое количество интереснейших данных, объем которых около 50 гигабит. Передача данных на Землю будет продолжаться до конца 2016 или даже до начала 2017 года, а их анализ будет продолжаться еще несколько лет.

Сегодня в журнале Science опубликована очередная порция любопытных результатов этого анализа с новой информацией о самом Плутоне и его спутниках.

Равнина Спутника на Плутоне, покрытая льдами азота, оксида углерода и метана. Изображение получено КА «New Horizons» (NASA/JHUAPL/SWRI)

Вид горы Райта, похожей на вулкан (Изображение NASA/JHUAPL/SWRI)

Многослойная дымка атмосферы Плутона (изображение NASA/JHUAPL/SWRI)

Спутник Плутона Харон. Хорошо виден красноватый полярный регион, неофициально названный Мордор. Изображение с разрешением примерно 3 км получено КА «New Horizons» (NASA/JHUAPL/SWRI).

Семейный портрет лун Плутона. Составное изображение показывает их форму и размер (Изображение NASA/JHUAPL/SWRI)

До 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы, сейчас его относят к малым планетам. У него пять спутников, причем крупнейший из них, Харон, сопоставим по размерам с самим Плутоном, так что их часто рассматривают как двойную планету. Четыре меньших луны неправильной формы носят названия Стикс, Никта, Кербер и Гидра. 

Первая загадка системы Плутона заключается в том, что все малые спутники Плутона быстро вращаются, как волчки, в то время как остальные луны Солнечной системы, включая земную Луну, вращаются медленно, оставаясь повернутыми к своим планетам одной стороной.

Исследователи также озадачены странными наклонами осей вращения спутников Плутона. Гравитационные приливы от Плутона должны были замедлить и переориентировать вращение спутников, однако этого не произошло.

Ученые предположили, что причиной могут быть столкновения с какими-то телами. 

Поскольку предполагалось, что все спутники Плутона образовались одновременно в результате сильного столкновения, планетологи ожидали, что малые луны похожи на Харон. Однако оказалось, что их поверхности гораздо ярче и намного старше, чем у большего родственника. 

Наблюдения показали удивительно сложный геологический ландшафт Плутона.

На нем бросается в глаза яркая, протянувшаяся на  1000 км  равнина, неофициально называемая Равниной Спутника, заполненная льдами азота, окиси углерода и метана.

Там нет кратеров, что свидетельствует о продолжающейся геологической активности. Но помимо гладких равнин есть и древние ландшафты, покрытые кратерами, накопившимися за миллионы и миллиарды лет столкновений, пережитых Плутоном.

Среди наиболее загадочных объектов выделяются два высоких холма с понижениями в центре, которые выглядят как вулканы. Первый, получивший название Гора Райта, имеет около 3,2 км в высоту и 145 км в ширину. Второй — Гора Пикара еще больше, около 5,6 км в высоту и 225 км в поперечнике. Эти горы могут быть ледяными вулканами, но чтобы установить это, необходимо дополнительное исследование.

В отличие от Плутона поверхность Харона довольно старая, однообразная и не такая геологически активная. Харон покрыт водяным льдом с небольшими количествами аммиака. Интересно, что поверхность в северном регионе имеет отчетливый красный оттенок, связанный с тем, что под действием ультрафиолета из метана и этана образуются молекулы полимеров, называемых толинами.

Аппарат «New Horizons» детально исследовал атмосферу Плутона. Вывод о том, что у Плутона есть атмосфера, астрономы сделали еще в 1985 году, наблюдая как Плутон перекрывает свет звезды.

Если атмосферы нет, звезда скрывается за краем планетного диска резко, а если есть, то постепенно, что и имело место в случае с Плутоном.

Космический аппарат при пролете последовательно попал в тень и Плутона, и Харона, что позволяет хорошо изучить даже слабую атмосферу, используя излучение, проходящее через нее на просвет. 

Исследователи были чрезвычайно удивлены, обнаружив, что атмосфера Плутона представляет собой многослойную голубоватую дымку, простирающуюся до высот свыше 200 км. Температура верхней атмосферы оказалась намного холоднее, чем ожидалось.

Видимо, благодаря этому атмосфера и сохранилась, поскольку с понижением температуры значительно снижается скорость, с которой атмосфера убегает от планеты. С помощью экстраполяции определили температуру на поверхности Плутона, она оказалась близкой к 45 К (-228o С).

Атмосферное давление на поверхности примерно в 100 000 раз меньше земного.

По материалам института SETI 

Анимацию движения спутников Плутона можно посмотреть по ссылке

Иллюстрации: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Источник: https://www.nkj.ru/news/28416/

11 невероятных фактов о миссии «Новых горизонтов» к Плутону

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.

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.

Источник

Источник: https://interesnosti.com/1248498923208969071/11-neveroyatnyh-faktov-o-missii-novyh-gorizontov-k-plutonu/

Почему миссия к Плутону «Новые горизонты» так важна для человечества

Плутон. Снимок, сделанный «Новыми горизонтами»

До полета автоматической станции к Плутону и передачи на Землю первых фотографий карликовой планеты человечество никогда не видело ее. На изображении, полученном в 2010 году благодаря телескопу Хаббл, Плутон выглядел желто-серым пятном. «Горизонты» передали на Землю первый четкий снимок планеты утром 14 июля 2015 года.

В сообществе «ВКонтакте» AstroAlert фотографию Плутона и его спутника Харона сделали цветной (правда, основываясь скорее на воображении, чем на точных данных).За миссией живо следили не только в центре NASA: о перемещении автоматической станции «Новые горизонты» писали все крупнейшие СМИ, в том числе и российские издания.

Появился даже проект Where Is Pluto, где в режиме реального времени можно следить за местоположением «Новых горизонтов». Администратор сайта Игорь Тирский рассказал «Бумаге» о важности миссии в масштабах глобального изучения космоса.

Миссия «Новые горизонты» столь же важна для развития науки, как изучение океанского дна в Марианской впадине или породы Кольской сверхглубокой скважины. Все это чертовски захватывающе, такую информацию невозможно описать словами и придать ей строго практический смысл. Но это пока, никогда не знаешь, откуда придет ответ.

Я уверен, что мы должны изучать все, что нас окружает, всеми доступными способами. Потому что людям важно знать, что находится вокруг них, в Солнечной системе, иметь представление о тех уголках, в которых мы еще не были.

«Новые горизонты» — относительно недорогая, но очень важная миссия, которая поможет нам заглянуть на задворки Солнечной системы и понять, каким образом сформировались ближайшие к нам космические тела.

Споры о том, считать Плутон планетой или нет, велись довольно давно, и вот, наконец, небесное тело признали карликовой планетой.Как бы там ни было, миссия «Новых горизонтов» позволила получить фотографию последней планеты в Солнечной системе, которой до этого у нас не было.

Издание The New York Times опубликовало грустную заметку под названием Reaching Pluto, and the End of an Era of Planetary Exploration («Долететь до Плутона. Закат эры планетарной разведки»). Возможно, полет к Плутону действительно ознаменует закат эры открытия планет в нашей Солнечной системе на долгие годы.

Станция «Новые горизонты» летела к Плутону девять лет, преодолев миллиарды километров пути в открытом космосе.

За это время контрольный центр успел едва ли не потерять станцию, сумел провести зонд мимо облаков обломков и рассчитать траекторию сближения станции с космическими телами, проведя «горизонты» по орбите Юпитера для придания зонду дополнительного ускорения.

Оперируя доступными на сегодняшний день данными, ученые считают, что Плутон сформировался значительно раньше нашей планеты и проходил все те же циклы «развития», что и Земля, до того как оказаться на краю Солнечной системы.

Целью миссии «Новые горизонты» является картографирование Плутона и Харона, исследование геологии и морфологии космических тел, изучение нейтральной атмосферы Плутона и скорости ее рассеивания в окружающую среду, попытка найти атмосферу Харона, создание карты температур космических тел и многое другое. Эти и другие данные, которые ученые соберут со спутников, помогут им лучше изучить историю возникновения нашей планеты.

Сейчас «Новые горизонты» двигается в сторону пояса Койпера — крупного скопления астероидов, сформировавшихся из «остаточного материала» Солнечной системы. Ученые предполагают, что зонд будет передавать данные еще около двадцати лет.

Читайте также:  Описание природы в произведениях и. а. бунина

Источник: https://paperpaper.ru/pluto/

Миссия Новые Горизонты к Плутону

Солнечная система > Карликовые планеты > Плутон > Миссия Новые Горизонты к Плутону

Художественное впечатление корабля Новые Горизонты на орбите возле Плутона

Миссия Новые Горизонты – полет космического аппарата к карликовой планете Плутон: исследование и первые фото, внешняя система, обзор спутников, пояс Койпера.

Сейчас никого не удивишь отправкой зонда на другую планету, ведь на Марсе их целая армия. Но раньше редко рисковали с запуском на большие дистанции. Максимальной удаленности достиг Вояджер-2, который в 1989 году посетил внешние планеты, а сейчас направляется в межзвездное пространство.

Еще одним прорывом стал аппарат Новые Горизонты. В 2015 году он выполнил свою главную цель – встретился с Плутоном.

Предыстория миссии Новые горизонты

В 1980-м году ученые отправили Вояджер-1 к Сатурну и начали рассматривать эту планету в качестве гравитационной рогатки для запуска зонда к Плутону в 1986 году. Но они хотели изучить спутники, поэтому маневр провернуть не удалось.

Они решили найти новый вариант, потому что ранее никто не заглядывал так далеко. Тем более, что там ждал пояс Койпера и его драгоценные объекты.

Корабль Вояджер в полете

В 1989 году Алан Стерн и Фрэн Багеналь создали проект «Плутонный андеграунд», мечтая отправиться к планете и заглянуть дальше. В 1990-х гг. им удалось изучить множество транс-нептунианских объектов и участок вызывал все больше интереса.

После отмены миссии в 2000-м году решили создать Новые Горизонты. Споры о финансировании растянулись на пару лет и, взяв взаймы сумму в 650 млн. долл., команда Стерна пообещала вернуть долг за 14 лет.

Инженеры, работающие над инструментом аппарата Новые Горизонты

Изначальной целью был Плутон, к которому должны были прибыть в 2015 году. Главным исследователем выбрали Алана Стерна. На борт, кроме научных инструментов, поместили флаг США и прочие земные символы, а также 30 грамм пепла Клайда Томба – первооткрывателя Плутона.

Аппарат Новые Горизонты стартует в 2006 году из Космического центра Кеннеди

Инструменты миссии к Плутону

На зонд установили 7 приборов:

  • Алиса – УФ-спектрометр, анализирующий состав и структуру атмосферы, а также ищет атмосферные слои вокруг пояса Харона и Койпера.
  • LORRI – телескопическая камера, собирающая сведения об ударах на больших удаленностях.
  • PEPSSI – спектрометр энергетических частиц, определяющий состав и плотность плазмы атмосферы планеты.
  • Ральф – визуальный и ИК тепловизор/спектрометр, создающий цвет, состав и тепловую карту.
  • REX – определяет состав и температурный показатель атмосферы.
  • SDC (создан студентами) – замеряет космическую пыль.
  • SWAP – спектрометр, определяющий атмосферный «выброс» и следит за контактом Плутона и звездного ветра.

Инструменты Новых Горизонтов использовали для полного анализа Плутона

Запуск миссии на Плутон

Из-за проблем с погодой аппарат отправили на 2 дня позже задуманного (19 января) в 2006 году. Он стартовал с ВВС Канаверал и вырвался на самой быстрой скорости в 16.5 км/с. На достижение лунной орбиты ушло всего 9 часов. Но он не побил рекорд Вояджера-1, чья скорость составила 17.145 км/с.

Внутренняя Солнечная система 

Зима 2006 года была потрачена на анализ функциональности инструментов. 7 апреля он пролетел Марс на скорости 21 км/с. На этот момент аппарат отдалился от звезды на 243 млн. км. В июне промчался мимо астероида 132524 AP на дистанции в 101867 км. Прибор Ральф помог сделать снимки и определить диаметр в 2.5 км.

Первые снимки Плутона, добытые в сентябре 2006 года

В сентябре Новые Горизонты впервые сфотографировал далекую карликовую планету. В это время он тестировал LORRI. Снимки сделаны на отдаленности к 4 200 000 000 км.

Внешняя Солнечная система

Первые кадры Юпитера появились то же в сентябре 2006 года на дистанции в 291 млн. км. В январе прибыли ИК-кадры Каллисто. В 2007 году механизм подошел на 2964860 км к Европе и использовал гравитацию Юпитера. Это помогло разогнаться на 4 км/с и сократить время полета на 3 года.

Юпитер стал генеральной репетицией, что помогло аппарату проверить всю аппаратуру, связь и буфер памяти.

Черно-белый кадр Юпитера в прибор LORRI, запечатленный в 2007 году

На Юпитере важнее всего было отследить атмосферные условия и проанализировать структуру и составляющие облачного покрова. Удалось рассмотреть радиационные удары, созданные тепловой энергией на полярных районах, а также мощные бури. Впервые вблизи запечатлели Большое Красное Пятно и слабые кольца.

Путешествие мимо Юпитера позволило изучить структуру и перемещение газовых струй Ио. Получилось вычислить выбросы вулкана Тваштар, простирающихся на 330 км от поверхности. ИК-обзор показал еще 36 вулканических формирований.

LEISA проанализировала поверхностный слой Каллисто, продемонстрировав, как именно освещение и условия обзора влияют на данные ИК-спектра поверхностной ледяной корки.

Миновав Юпитер, аппарат большую часть времени к Плутону провел в состоянии гибернации. Таким образом он промчался мимо Сатурна (2008) и Урана (2011). В 2014 году пробудился, и команда активировала калибровку приборов и корректировку маршрута. 24 августа он прошел мимо Нептуна.

LORRI поймал два снимка крупнейшей луны Юпитера Каллисто в 2007 году

Встреча миссии Новые Горизонты с Плутоном

В 2015 году нас ожидало долгожданное свидание с крошечным карликом. 31 января зонд сделал несколько снимков на удаленности в 203 000 000 км, где отобразилась планета и Харон. Далее последовали кадры Никты и Гидры (201 000 000), а после – Кербер и Стикс.

4 июля связь прервалась из-за аномалии в программном обеспечении и аппарат перешел в безопасный режим. На следующий день глюк удалось исправить, и зонд продолжил сближение. Самый близкий проход аппарат выполнил 14 июля. В этот момент ученые сделали наиболее качественные и детальные снимки и собрали огромный информационный массив.

Теперь зонд пребывает на своем пути к поясу Койпера. Его задание – изучить один/два объекта, лежащих на пути траектории. Уже выбрано три потенциальных цели: PT1, PT2 и PT3. Все они в диаметре охватывают 30-55 км и слишком крошечные, чтобы отследить в телескопическом наблюдении. Отдалены на 43-44 а.е. от Солнца. Это морозные объекты и существенно расходятся в показателях с Плутоном.

Несмотря на свою скорость, аппарату никогда не догнать Вояджеры. Но это и не нужно, ведь остается еще много неизученных объектов внутри системы. С его помощью удалось получить огромное количество сведений о солнечных планетах и заглянуть в наиболее отдаленные места.

Источник: http://v-kosmose.com/pluton-planeta-solnechnoy-sistemyi/missiya-novyie-gorizontyi/

Миссия New Horizons. Открытия и факты

Опубликовано пользователем сайта

На протяжении этой недели, начиная с 14 июля, нас засыпали данными о невероятном по своей эпичности событии: космический аппарат NASA «Новые горизонты» пролетел мимоодного из последних рубежей нашей Солнечной системы, Плутона.

Зонд New Horizons — 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 New Horizons во многом уникальна и даже имеет несколько секретов на борту.

Запуск New Horizons 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 New Horizons долетел до нее в восемь раз быстрее.

Когда был запущен зонд New Horizons, 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 New Horizons.

Несмотря на то, что зонд New Horizons​ был создан для Плутона, он заглянул и к Юпитеру

В 2007 году аппарат New Horizons 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 New Horizons 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 New Horizons 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.

New Horizons​ 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 New Horizons, 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 New Horizons.

Зонд New Horizons работает на ядерном топливе

Зонд New Horizons 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 New Horizons​ семь инструментов, два из них названы в честь героев телесериала 50-х

Пять из семи инструментов New Horizons 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 New Horizons 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 New Horizons 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 New Horizons, 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 New Horizons 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.

Что же мы узнали об окраинах Солнечной системы?

Команда миссии New Horizons 17 июля 2015 года в 20:00 по московскому времени организовала пресс-конференцию, на которой сообщила последние данные о Плутоне и его системе, полученные с автоматической межпланетной станции.

Ученые обнаружили на карликовой планете ледяную равнину с необычной геологией, возможные свидетельства наличия на бывшей девятой планете ветров и гейзеров, а также наблюдали плазменный хвост и оценили размеры гигантской, как оказалось, атмосферы Плутона.

Геология

Ученые представили фотографии поверхности Плутона, сделанные в высоком разрешении.

На них заметны интересные геологические особенности карликовой планеты — бугристые холмы над равнинами, ребристая, вероятно, из-за эрозии, поверхность ледяных полей, а также каналы, разграничивающие ледяные равнины.

Особое внимание привлекли пятнистые темные полосы на льду — возможные следы криовулканизма, извержения гейзеров, такие же, какие наблюдались в 1989 году на спутнике Нептуна — Тритоне.

Накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что на Плутоне до сих пор активно происходят геологические процессы, а не только простые кол:)ия температуры и перепады скорости ветра в его разреженной атмосфере. Если бы карликовая планета была спокойным миром, на ее равнинах не образовывались бы высокие ледяные горы, а были бы видны следы ударных кратеров.

Эти ледяные скалы, по оценкам ученых, могли образоваться и сто миллионов лет назад, и за несколько недель до сближения станции с Плутоном. Что-то заставляет водяной лед, из которого в значительной степени образованы горы, подниматься вопреки силе гравитации. И ученые совсем не ожидали увидеть такую равнину, как плато Спутник.

Читайте также:  А.т. твардовский "памяти матери": анализ цикла стихотворений

Когда станция New Horizons пролетала в тени карликовой планеты, удалось проанализировать ее атмосферу.

В частности, было обнаружено, что из двух ее моделей — турбулентной и спокойной, скорее всего, действительности соответствует вторая.

Полученные данные свидетельствуют, что скорость ветра у поверхности Плутона — 1-2 метра в секунду. Этого достаточно для того, чтобы перемещать мельчайшие частицы льда.

Ветер наверняка способствует эрозии на поверхности Плутона. Однако это не отвечает на вопрос о том, как образовалась, например, гора Норгей, видео пролета над которой продемонстрировали в НАСА. Она окружена ледяной равниной, и непонятно, насколько гора подвержена процессам эрозии.

Также неясна природа многоугольных каналов, ограничивающих сегменты ледяной равнины. Они могли возникнуть вследствие остывания и последующего сжатия или образоваться в результате конвекции вещества из недр карликовой планеты в ее атмосферу.

Ученые также с удивлением обнаружили, что плато Спутник покрыто слоем льда из угарного газа. Точная его толщина неизвестна, однако, по имеющимся данным, явно больше одного сантиметра.

Если ненамного больше, то, скорее всего, это аналог водяного снега.

Однако необязательно он падал сверху. Ученые не исключают, что попасть на плато «снег» мог и из недр планеты, в частности, из гейзеров. Ветер мог разнести вещество из гейзеров равномерно по плато.

На снимках НАСА, опубликованных 15 июля, на поверхности карликовой планеты видна гора высотой 3,5 километра. Она располагается посреди равнины, а вокруг не заметно следов от ударных кратеров. Это также свидетельствует об активных геологических процессах на поверхности Плутона.

Ранее астрономы полагали, что высокие горы на небольших небесных телах (в частности, спутниках планет-гигантов) образуются в результате их гравитационного взаимодействия с более крупными телами.

Поскольку в непосредственной близости с Плутоном таковых нет, этот механизм для него не работает. Значит, он может не работать и для других тел Солнечной системы.

Ученые считали, что в таком далеком и холодном объекте, как Плутон, возникшем миллиарды лет назад, не могут протекать активные геологические процессы. Вероятно, источником энергии для них служит внутреннее тепло, выделяющееся в результате радиоактивных реакций в недрах небесного тела.

Ларри Седерблум из Геологической службы США в городе Флагстафф на севере Аризоны, участвовавший в свое время в миссии Voyager, отметил сходство и различия между Плутоном и Тритоном — крупнейшим спутником Нептуна.

Согласно популярной точке зрения, ранее Тритон находился, так же, как и Плутон, в поясе Койпера, но затем был захвачен Нептуном и стал его спутником.

На Тритоне ученые тоже предполагают существование криовулканизма, однако в качестве источника внутреннего тепла указывается приливное воздействие со стороны Нептуна.

Кроме того, на Тритоне, как и на Плутоне, мало кратеров, однако на спутнике Нептуна нет высоких гор.

Атмосфера

Станция New Horizons обнаружила у Плутона гигантскую атмосферу и плазменный хвост, однако не нашла признаков магнитосферы. Согласно полученным данным, толщина атмосферы Плутона превышает 1,6 тысячи километров. В ее верхних слоях преобладает молекулярный азот, в низких — метан и более сложные углеводороды.

Информацию от New Horizons получили примерно через час после максимально сближения станции с Плутоном. В этот момент аппарат находился в тени карликовой планеты, а его спектрограф фиксировал изменение поглощения ультрафиолетового излучения молекулярным азотом в зависимости от освещенности Солнцем атмосферы Плутона.

НАСА продемонстрировало это на анимации. На ней закат происходит к югу от «сердца» Плутона (когда станция была на расстоянии 48,2 тысячи километров от его поверхности), а восход — к северу от «хвоста» региона Кит (при удалении New Horizons от карликовой планеты в 57 тысяч километров).

Другому научному инструменту спустя 1,5 часа после максимально сближения с Плутоном удалось наблюдать у карликовой планеты холодный плазменный хвост.

Это молекулярный азот (которому хватает энергии для преодоления слабой гравитации карликовой планеты), ионизируемый ультрафиолетовым излучением Солнца.

В пространстве около Плутона солнечный ветер сталкивается с такими ионами и замедляет свое движение, а также, возможно, формирует ударную волну (на рисунке отмечена красным цветом) и плазменный хвост (синяя область) карликовой планеты.

Атмосфера и плазменный хвост Плутона

Все это позволило ученым определить скорость потери материи Плутоном — примерно 500 тонн в час. Марс, к примеру, теряет только тонну в час.

Свои наблюдения SWAP проводил на расстояниях от 68 тысяч до 77 километров до поверхности Плутона, в пределах которых обнаружил содержащую ионы азота область.

Длину хвоста, а также точный тип образующих его частиц, ученые миссии New Horizons пока не называют.

Источник: http://www.spletnik.ru/blogs/kruto/112562_missiya-new-horizons-otkrytiya-i-fakty

Миссия New Horizons

Проект «Новые горизонты» – миссия НАСА по изучению Плутона и его спутников с помощью АМС, запущенной 19 января 2006 года. Миссия является частью программы  «New Frontiers» (Новые рубежи).

Для получения дополнительного ускорения аппарата был использован гравитационный манёвр в поле тяготения Юпитера в 2007 году и Плутона — в 2015. К сожалению, выход на орбиту Плутона не предусматривался. к тому времени АМС набрала слишком большую скорость.

После пролёта вблизи Плутона АМС продолжила свой путь в поясе Койпера. Работа станции «New Horizons» рассчитана на 15 – 17 лет.

Плутон был открыт 18 февраля 1930 года американцем Клайдом Томбо в обсерватории Лоуэлла в городе Флагстафф. До 2006 года он считался девятой планетой Солнечной системы, пока Международный астрономический союз не «понизил» его в звании до карликовой планеты. Причиной этого стал целый ряд открытий объектов пояса Койпера, почти не уступающих, а то и превосходящих его по массе.

Окрестности Земли станция «New Horizons»  покинул с самой большой скоростью  среди всех существовавших до того космических аппаратов, при выключении двигателей она составляла 16,26 километра в секунду относительно Земли.

Гелиоцентрическая скорость составляла 45 километров в секунду, что позволило бы не совершать гравитационный манёвр около Юпитера.

Но к 2015 году гелиоцентрическая скорость аппарата упала до 14,5 километров в секунду, тогда как  скорость «Вояджера-1», успешно преодолевшего притяжение Солнца, составляет 17,012 километров в секунду (для приобретения такой бо́льшой скорости аппарат совершил дополнительный гравитационный манёвр около Сатурна).

Цели миссии New Horizons

Главная задача миссии — исследовать формирование системы Плутона и Харона, пояса Койпера, процессы, сопровождавшие раннюю эволюцию Солнечной системы.

Космическая станция «New Horizons» должна заняться исследованием поверхности и атмосферы объектов в системе Плутона.

Расширенная миссия включает в себя аналогичные исследования некоторых объектов пояса Койпера.

К задачам миссии относятся:

  • 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

Устройство аппарата Новые Горизонты

1 — РИТЭГ, 2 — узконаправленная антенна, 3 — широконаправленная антенна, 4 — всенаправленная антенна, 5 — двигатели коррекции,6 — звёздные датчики, A — Alice,R — Ralph, L — LORRI, S — SWAP,P — PEPSSI, X — REX, D — VB-SDC.

1 — РИТЭГ, 2 — жалюзи системы обеспечения теплового режима, 3 — двигатели коррекции, 4 — всенаправленная антенна, 5 — звёздные датчики, A — Alice, R — Ralph, L — LORRI, S — SWAP, P — PEPSSI, X — REX, D — VB-SDC.

Масса аппарата — 478 кг, включая 77 кг топлива. Размеры — 2,2×2,7×3,2 метра.

Запуск был осуществлен с помощью американской ракеты-носителя «Атлас-5» в конфигурации «551» с применением российского двигателя РД-180, наиболее тяжёлого варианта этой ракеты из примененных в 2012 году, так как требовалось значительное ускорение аппарата.

Телеметрия и управление

Для связи АМС использует 4 антенны X – диапазона: узконаправленную с высоким коэффициентом усиления, широконаправленную со средним коэффициентом усиления и две всенаправленные антенны.

На Земле для обмена данными используются антенны дальней космической связи, имеющие диаметр 70 метров и уже применявшиеся в проектах дальше орбиты Юпитера.

Всенаправленные антенны применялись только на ранних этапах полёта АМС в околоземном пространстве и чтобы оказать помощь при аварийной ситуации ( например, в случае потери ориентации).

При управлении передающим устройством допускается удвоение скорости передачи данных на Землю, такой способ передачи был успешно испытан в начале миссии и сейчас считается рабочим вариантом.

При проектировании системы связи большинство важных узлов были продублированы, чтобы при выходе из строя основного устройства его функции приняло на себя запасное. В районе Юпитера  система отправляла на Землю данные со скоростью 38 килобит в секунду (4,75 кбайт/с), эта скорость, сравнима со скоростью работы устаревшего dial-upмодема.

Информацию о системе Плутона аппарат передает со скоростью 768 бит в секунду (96 байт в секунду); на передачу одного мегабайта уходит примерно три часа. Хотя эта скорость и крайне мала, но она позволяет отправить на Землю бесценные научные данные и даже фотографии высокого качества.

Кроме малой скорости, сложность работы с системой связи заключается в задержке сигнала, составляющей четыре с половиной часа в каждую сторону.

Полученные данные первоначально будут сохраняться в накопителях бортового компьютера. Это вызвано отчасти высокой скоростью поступления информации, существенно превышающей пропускную способность передатчика, а также тем, что для уменьшения массы станции монтаж аппаратуры выполнен прямо на корпусе АМС и для её нацеливания требуется поворот всего аппарата.

Энергообеспечение

Источником электроэнергии служит радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ).

Вначале миссии его мощность составляла 250 Ватт, каждые четыре года она уменьшается на 5 процентов, что обеспечивает мощность в 200 Ватт при выполнении основного этапа миссии — пролёте в системе Плутона.

Это значительно уступает мощности РИТЭГов, установленных на «Вояджерах» (470 Ватт на старте, 290 Ватт по состоянию на 2006 год). Это объясняет меньшую длительность проекта, который должен завершиться в 2020-ых годах, когда АМС пролетит расстояние в 50 — 55 астрономических единиц.

Основой системы питания послужила уже опробованная в других миссиях («Улисс», «Галилео», «Кассини-Гюйгенс») модель РИТЭГа «GPHS-RTG». В генераторе содержится около 11 килограммов топлива в виде 72 капсул оксида плутония-238. Каждая капсула расположена в силовом корпусе из иридия, поверх которого находится оболочка из графита.

Этот изотоп отличается высоким тепловыделением на единицу массы, а также радиоактивным распадом, проходящим с испусканием только альфа-частиц, что позволяет использовать только лёгкую радиационную защиту. Данный изотоп можно получить лишь при выработке оружейного плутония, однако эти работы остановлены и в США, и в России, и это делает его крайне дефицитным и дорогим.

Проблемы с финансированием и задержки в производстве привели к тому, что генератор получил меньшую мощность, чем было изначально запланировано, что привело к пересмотру программы исследований. Масса плутония в РИТЭГе «NewHorizons» примерно в три раза меньше, чем было в миссии  «Кассини-Гюйгенс».

Вычислительный комплекс станции

Вычислительный комплекс АМС представлен двумя системами —  системой обработки команд и данных и системой навигации и управления. Каждая из них продублирована, всего вычислительный комплекс состоит из четырех компьютеров.

В основе каждого лежит процессор Mongoose-V (радиационно-стойкая версия процессора R3000) с архитектурой MIPS, работающий на частоте 12 мегагерц.

В сравнении с процессором  RAD750, используемом в миссии «Сuriosity», он менее производителен и работает с меньшей частотой (12 против 200 мегагерц), но его стоимость гораздо меньше. Для сохранения полученной информации служат два банка флеш-памяти (основной и запасной) объёмом по 8 гигабайт.

Платы компьютеров расположены в специальных модулях, в которых поддерживается нужный температурный режим; также там размещены электронные компоненты приборов и органов управления.

19 марта 2007 года в результате сбоя компьютер произвел перезагрузку и перешёл к защищённому режиму работы. Для полного восстановления работоспособности потребовалось двое суток, но часть собранных данных о магнитосфере Юпитера была потеряна. Данное происшествие не повлияло на основную миссию АМС.

Ориентация и стабилизация

Поскольку бортовой источник энергии АМС не располагает нужной мощностью для стабилизации посредством маховиков, ориентация и стабилизация аппарата выполняется только корректирующей двигательной установкой, топливом для которой служит метилгидразин. В топливном баке «New Horizons» помещается до 90 килограммов метилгидразина, но было загружено лишь 77 килограммов, чего достаточно для придания аппарату дополнительной скорости в 290 метров в секунду.

  • АМС New Horizons сделала снимок этот снимок Европы после максимального сближения с Юпитером
  • 1Юпитер и его спутник Ио. Снимок сделан АМС New Horizons в начале 2007 года.
  • Комбинированный снимок северного сияния на Юпитере, сделанный New Horizons и косми́ческой рентгеновской обсерватоорией Chandra
  • Изображение Малого красного пятна в атмосфере Юпитера, составленное из снимков космического телескопа Hubble и АМС New Horizons

Обеспечение теплового режима

Температура внутри АМС колеблется от 10 до 30 °C. В начале  полета на стороне аппарата, обращённой к Солнцу, температура хотя и выходила из этого коридора, но не была выше 40 °C. Минимум допустимой температуры составляет 0 °C, это обусловлено температурой замерзания гидразина.

Температурный режим зависит от баланса электропитания,  тепла, выделяемого РИТЭГом, выделения тепла через термоизоляцию и внешние элементы станции.

Для поддержания температурного режима аппарат обёрнут лёгкой многослойной термической изоляцией, удерживающей тепло, выделяемое  работающей электроникой.

Приборы, установленные на АМС

АМС «Новые Горизонты» оснащена следующими приборами:

  • ультрафиолетовым спектрометром Alice для изучения состава атмосферы и структуры поверхности Плутона. Он был разработан в Юго-западном исследовательском институте. Такой же прибор был создан для АМС «Розетта» Европейского космического агентства;
  • обзорной фотокамерой Ralph, работающей в видимом и инфракрасном диапазонах;
  • камерой LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) с разрешением в 5 микрорадиан, способной производить детальную съёмку и съёмку с большого расстояния. Камера была разработана в APL;
  • измерителем параметров частиц солнечного ветра SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto), разработанным в Юго-западным исследовательским институтом. Он поможет установить наличие у Плутона магнитосферы, а также определить скорость, с которой он теряет атмосферу;
  • спектрометром энергетических частиц PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation). Задача прибора — поиск нейтральных атомов, уходящих из атмосферы Плутона и получающих заряд от солнечного ветра;
  • детектором пыли VB-SDC (Venetia Burney Student Dust Counter) для определения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера;
  •  радиоспектрометром REX (англ. Radio EXperiment), интегрированным с основной антенной АМС. Его задача — изучение структуры атмосферы Плутона, тепловых свойств его поверхности и измерение массы Плутона, Харона и некоторых объектов пояса Койпера).

Источник: http://allmars.ru/solnechnaya-sistema/ssha/new-frontiers/67-new-horizons

Ссылка на основную публикацию