Номинация "Технологии": «Новые горизонты» приступают к изучению Плутона
Ровно девять лет назад, 19 января 2006 года ракета Atlas V отправила аппарат «Новые горизонты» в путешествие, кульминация которого наступит всего через полгода. В минувший четверг «Новые горизонты» приступили к выполнению первой фазы своей основной миссии: аппарат активировал детекторы пыли и плазмы и приступил к сбору информации об окружающей среде.
25 января «Новые горизонты» также начнут фотографировать Плутон и Харон. С учетом текущей дистанции (1.41 а.е. от Плутона) эти снимки конечно не смогут похвастаться какой-то детализацией - но эти данные весьма важны для уточнения позиции Плутона и его спутникового семейства и помогут инженерам миссии проложить наиболее оптимальную траекторию движения для аппарата. Где-то к маю, качество снимков «Новых горизонтов» должно будет превысить качество лучшего изображения телескопа «Хаббл».
Изначально, миссия по изучению Плутона носила название Pluto Kuiper Express. Аппарат планировалось запустить в 2004 году, и он должен был прибыть к цели аккурат в декабре 2012 года. Однако в 2000 году NASA закрыло программу из-за перерасхода средств. К счастью, всего через три месяца под давлением общественности и научного сообщества агентство пересмотрело свое решение. Обновленная миссии получила название «Новые горизонты».
Концепт Pluto Kuiper Express
Интересно, что параллельно с отправкой аппарата к Плутону, разрабатывался проект и его сиквела - миссии «Новые горизонты 2». В ее рамках, планировалось отправить второй аппарат для изучения других объектов пояса Койпера. Одна из рассматривавшихся концепций предполагала пролет Юпитера и Урана, а затем посещение системы 1999 TC36, которая состоит из трех объектов: двух 250-километровых тел, вращаются вокруг общего центра масс, и третьего 130-километрового спутника, который вращается вокруг этой парочки. Также рассматривался вариант с пролетом аппаратом Юпитера и Нептуна, а затем визитом к двойной системе 66652 Borasisi. Увы, но финансирование на эту миссию не было получено, так что «Новые горизонты» так и остались в единственном экземпляре.
Итак, «Новые горизонты» отправились в путь 19 января 2006 года. Время запуска играло весьма важную роль - для доразгона «Новых горизонтов», обеспечивающего более быстрое прибытие к цели, аппарату требовалось совершить гравитационный маневр у Юпитера. В случае задержки старта более чем на две недели, визит к Плутону сдвигался на 2018, 2019 или даже 2020 год, что было весьма нежелательно. Дело в том, что сейчас на Плутоне заканчивается «лето» - в 1989 году он прошел свой перигелий (29 а.е. от Солнца).
При приближении к Солнцу, часть льдов на его поверхности превращается в газ, и таким образом у Плутона появляется некое подобие атмосферы. По мере удаления Плутона от Солнца (его афелий находится на расстоянии 49 а.е. от Солнца), атмосфера тела постепенно замораживается и оседает на поверхности. Таким образом, ученые возлагали большие надежды, что «Новые горизонты» успеет посетить Плутон до того, как его атмосфера полностью замерзнет.
К счастью, задержки не произошло, и аппарат умчался к своей цели, став на момент старта самым высокоскоростным космическим кораблем, который когда-либо покидал окрестности Земли. 13 июня 2006 года аппарат пролетел на расстоянии 101 тысячи километров от двухкилометрового астероида 132524 APL. 28 февраля 2007 года, всего через 13 месяцев после запуска, «Новые горизонты» достигли Юпитера и использовали его гравитацию для ускорения. Правда аппарат никогда не сможет обогнать «Вояджеры» - ибо те в свое время также доразогнались у Сатурна, и за счет этого набрали большую скорость.
Юпитер и Ио. Монтаж из двух снимков «Новых горизонтов».
Поскольку камеры «Новых горизонтов» намного превосходили установленные на «Галилео», NASA не могло отказаться от возможности произвести фотосъемку планеты и ее спутникового семейства. Интересно кстати, что аппарат собрал больше информации о Юпитере, чем согласно плану он сможет передать на Землю о Плутоне. Это связано со скоростью передачи данных - если в районе Юпитера она составила 38 килобит в секунду, то у Плутона она согласно расчетам не превысит 1 килобита в секунду.
Извержение вулкана на Ио глазами «Новых горизонтов»
Еще одна проблема заключается в том, что аппарат не имеет возможности одновременно собирать информацию и передавать ее на Землю. «Вояджеры» была оборудованы поворотной платформой с инструментами, которая позволяла подобный трюк. Однако после пролета Сатурна платформу «Вояджера-2» заклинило, в результате чего инженерам пришлось долго ломать голову над тем, как фотографировать Уран и Нептун (благо, у них было несколько лет на это). В случае с «Новыми горизонтами», NASA решило не рисковать и избавиться от всех подвижных частей ради больше надежности. Потому, на то, чтобы передать на Землю всю собранную информацию о Плутоне, аппарату потребуется почти год.
Большую часть своего пути после Юпитера, аппарат находился в режиме гибернации, из которой он вышел в декабря 2014 года. Правда, в этом промежутке аппарат все же сделал несколько тестовых снимков Плутона и Нептуна. Интересно конечно размышлять над тем, сколько всего изменилось за девять прошедших с момента запуска аппарата лет. Думаю что каждый сам может составить свой список подобных вещей, я лишь ограничусь двумя самыми очевидными, касающимися самой миссии. Первым событием стало принятое в августе 2006 года решение Международного астрономического союзаперестать считать Плутон планетой. С точки зрения научной программы «Новых горизонтов» конечно ничего не изменилось, но карликовая планета конечно звучит как-то не так солидно.
Вторым событием стало открытие в 2011 году четвертого и пятого спутников Плутона (хотя правильнее наверно сказать системы Плутона-Харона), следствием которого стало появление гипотезы о существовании вокруг тела пылевого кольца, способного повредить аппарат.
Рассматривавшиеся варианты траектории «Новых горизонтов»
Однако, после 18 месяцев перепроверок, NASA оценило риск столкновение аппарата с частицами кольца в 0.3% и решило не менять траекторию зонда. Правда, инженеры оставили лазейку в виде возможности в последний момент все же откорректировать курс «Новых горизонтов» - но говорить об этом можно будет лишь летом, когда качество фотографий аппарата превысит качество снимков «Хаббла» и если на них будут обнаружены какие-то новые, не замеченные с Земли тела.
Совместный "танец" Плутона и Харона глазами камеры "Новых горизонтов"
В качестве источника энергии, «Новые горизонты» используют запасной радиоизотопный генератор (ритэг), который остался со времен запуска миссии «Кассини». Содержащиеся в нем 11 килограммов плутония-238 на момент старта генерировали мощность в 250 ватт. Из-за полураспада плутония и постепенной деградации термопары, мощность постепенно падает. Ожидается, что питания хватит аппарату до 2026 года, когда мощность упадет ниже критической отметки 140 ватт.
Схема используемого миссией ритэг
Для сравнения, на борту «Касинни» было установлено три таких ритэга, на борту каждого из «Вояджеров» имелось три ритэга, генерироваших на момент старта 470 ватт (спустя 37 лет полета - 260 ватт). Этим объясняется, почему оба аппарата до сих пор функционируют. «Новым горизонтам», к сожалению, не уготована настолько долгая жизнь.
Устройство «Новых горизонтов»
Еще один важный ресурс это гидразин, который используется для коррекций курса. На момент старта у «Новых горизонтов» имелось 77 килограммов гидразина (для сравнения у Вояджеров по 115 килограмм). Этот ресурс важен с точки зрения второй части миссии - ведь помимо Плутона, по плану аппарат должен посетить еще один или два объекта пояса Койпера. Правда, для этого объект должен лежать в пределах узкого (один градус) сектора за орбитой Плутона, и для его достижения аппарату должно хватать остающегося топлива.
В течении нескольких лет несколько команд астрономов занималось поиском подходящих целей для «Новых горизонтов» - однако среди нескольких десятков найденных тел, ни одно не лежало в пределах досягаемости миссии. Когда надежды на обнаружение подходящего тела стали таять, на помощь пришел великий и ужасный телескоп «Хаббл». В итоге, ему удалось идентифицировать несколько объектов, наиболее перспективный из которых пока что носит название 1110113Y (PT1). Тело находится на расстоянии 43 а.е. от Солнца и имеет диаметр от 30 до 45 километров. «Новые горизонты» смогут достичь его в январе 2019 года. И хотя официально выбор следующего объекта для изучения еще не сделан, мало кто сомневается что им станет именно 1110113Y.
После того, как 14 июля 2015 года аппарат пронесется на расстоянии 9700 километров от поверхности Плутона, он совершит коррекцию курса, которая направит его к 1110113Y. На маневр должно уйти порядка 35% гидразина, который к этому моменту останется в баках «Новых горизонтов».
Таким образом, существует теоретическая вероятность, что после пролета данного тела, аппарат сможет исследовать еще какой-то из находящихся по пути объектов пояса Койпера - если такой конечно будет найден. Правда, по всей видимости для этого снова придется задействовать телескоп «Хаббл», а уверенности в том, что к этому времени он еще будет функционировать, нет. В любом случае, один гарантированный дополнительный объект для изучения, это уже очень хорошо.
Капсула с частицей праха Клайда Томбо
На борту Новых горизонтов находится несколько предметов: пара американских флагов, капсула с частицей праха Клайда Томбо (он станет первым человеком, похороненным в межзвездном пространстве), кусочек обшивки корабля Spaceship One, компакт диски с фотографиями участиков миссии и именами 434 тысяч людей, принявших участие в акции «Send Your Name to Pluto», четвертаки отчеканенные в штатах Мэриленд и Флорида, а также почтовая марка 1991 года с надписью «Pluto: Not Yet Explored». Очень скоро, последнее должно измениться.
Оригинальный пост
Другие материалы посвященные космичесим проектам и космической технике
“Вояджер”: за кулисами 37-летней миссии
Про космический мусор
История орбитальной станции Скайлэб
В космос на ракетоплане: история X-15
Гусеничный транспортер NASA
Последние на Луне
Новая жизнь аппарата “ISEE-3”
Космические поселения 70-х
Космические поселения нулевых
Марс vs "Curiosity"
Самые неудачные космические запуски
10 лет в система Сатурна
"MESSENGER": 10 лет в космосе
“Розетта”: долгий путь к комете 67Р/Чурюмова-Герасименко
История одного мифа: братья Джудика-Кордильови
Организаторы Премии: блог
kofe_family, компания МАК
Генеральный партнер Премии: мобильный оператор МТС.
25 января «Новые горизонты» также начнут фотографировать Плутон и Харон. С учетом текущей дистанции (1.41 а.е. от Плутона) эти снимки конечно не смогут похвастаться какой-то детализацией - но эти данные весьма важны для уточнения позиции Плутона и его спутникового семейства и помогут инженерам миссии проложить наиболее оптимальную траекторию движения для аппарата. Где-то к маю, качество снимков «Новых горизонтов» должно будет превысить качество лучшего изображения телескопа «Хаббл».
Изначально, миссия по изучению Плутона носила название Pluto Kuiper Express. Аппарат планировалось запустить в 2004 году, и он должен был прибыть к цели аккурат в декабре 2012 года. Однако в 2000 году NASA закрыло программу из-за перерасхода средств. К счастью, всего через три месяца под давлением общественности и научного сообщества агентство пересмотрело свое решение. Обновленная миссии получила название «Новые горизонты».
Концепт Pluto Kuiper Express
Интересно, что параллельно с отправкой аппарата к Плутону, разрабатывался проект и его сиквела - миссии «Новые горизонты 2». В ее рамках, планировалось отправить второй аппарат для изучения других объектов пояса Койпера. Одна из рассматривавшихся концепций предполагала пролет Юпитера и Урана, а затем посещение системы 1999 TC36, которая состоит из трех объектов: двух 250-километровых тел, вращаются вокруг общего центра масс, и третьего 130-километрового спутника, который вращается вокруг этой парочки. Также рассматривался вариант с пролетом аппаратом Юпитера и Нептуна, а затем визитом к двойной системе 66652 Borasisi. Увы, но финансирование на эту миссию не было получено, так что «Новые горизонты» так и остались в единственном экземпляре.
Итак, «Новые горизонты» отправились в путь 19 января 2006 года. Время запуска играло весьма важную роль - для доразгона «Новых горизонтов», обеспечивающего более быстрое прибытие к цели, аппарату требовалось совершить гравитационный маневр у Юпитера. В случае задержки старта более чем на две недели, визит к Плутону сдвигался на 2018, 2019 или даже 2020 год, что было весьма нежелательно. Дело в том, что сейчас на Плутоне заканчивается «лето» - в 1989 году он прошел свой перигелий (29 а.е. от Солнца).
При приближении к Солнцу, часть льдов на его поверхности превращается в газ, и таким образом у Плутона появляется некое подобие атмосферы. По мере удаления Плутона от Солнца (его афелий находится на расстоянии 49 а.е. от Солнца), атмосфера тела постепенно замораживается и оседает на поверхности. Таким образом, ученые возлагали большие надежды, что «Новые горизонты» успеет посетить Плутон до того, как его атмосфера полностью замерзнет.
К счастью, задержки не произошло, и аппарат умчался к своей цели, став на момент старта самым высокоскоростным космическим кораблем, который когда-либо покидал окрестности Земли. 13 июня 2006 года аппарат пролетел на расстоянии 101 тысячи километров от двухкилометрового астероида 132524 APL. 28 февраля 2007 года, всего через 13 месяцев после запуска, «Новые горизонты» достигли Юпитера и использовали его гравитацию для ускорения. Правда аппарат никогда не сможет обогнать «Вояджеры» - ибо те в свое время также доразогнались у Сатурна, и за счет этого набрали большую скорость.
Юпитер и Ио. Монтаж из двух снимков «Новых горизонтов».
Поскольку камеры «Новых горизонтов» намного превосходили установленные на «Галилео», NASA не могло отказаться от возможности произвести фотосъемку планеты и ее спутникового семейства. Интересно кстати, что аппарат собрал больше информации о Юпитере, чем согласно плану он сможет передать на Землю о Плутоне. Это связано со скоростью передачи данных - если в районе Юпитера она составила 38 килобит в секунду, то у Плутона она согласно расчетам не превысит 1 килобита в секунду.
Извержение вулкана на Ио глазами «Новых горизонтов»
Еще одна проблема заключается в том, что аппарат не имеет возможности одновременно собирать информацию и передавать ее на Землю. «Вояджеры» была оборудованы поворотной платформой с инструментами, которая позволяла подобный трюк. Однако после пролета Сатурна платформу «Вояджера-2» заклинило, в результате чего инженерам пришлось долго ломать голову над тем, как фотографировать Уран и Нептун (благо, у них было несколько лет на это). В случае с «Новыми горизонтами», NASA решило не рисковать и избавиться от всех подвижных частей ради больше надежности. Потому, на то, чтобы передать на Землю всю собранную информацию о Плутоне, аппарату потребуется почти год.
Большую часть своего пути после Юпитера, аппарат находился в режиме гибернации, из которой он вышел в декабря 2014 года. Правда, в этом промежутке аппарат все же сделал несколько тестовых снимков Плутона и Нептуна. Интересно конечно размышлять над тем, сколько всего изменилось за девять прошедших с момента запуска аппарата лет. Думаю что каждый сам может составить свой список подобных вещей, я лишь ограничусь двумя самыми очевидными, касающимися самой миссии. Первым событием стало принятое в августе 2006 года решение Международного астрономического союзаперестать считать Плутон планетой. С точки зрения научной программы «Новых горизонтов» конечно ничего не изменилось, но карликовая планета конечно звучит как-то не так солидно.
Click to viewВторым событием стало открытие в 2011 году четвертого и пятого спутников Плутона (хотя правильнее наверно сказать системы Плутона-Харона), следствием которого стало появление гипотезы о существовании вокруг тела пылевого кольца, способного повредить аппарат.
Рассматривавшиеся варианты траектории «Новых горизонтов»
Однако, после 18 месяцев перепроверок, NASA оценило риск столкновение аппарата с частицами кольца в 0.3% и решило не менять траекторию зонда. Правда, инженеры оставили лазейку в виде возможности в последний момент все же откорректировать курс «Новых горизонтов» - но говорить об этом можно будет лишь летом, когда качество фотографий аппарата превысит качество снимков «Хаббла» и если на них будут обнаружены какие-то новые, не замеченные с Земли тела.
Совместный "танец" Плутона и Харона глазами камеры "Новых горизонтов"
В качестве источника энергии, «Новые горизонты» используют запасной радиоизотопный генератор (ритэг), который остался со времен запуска миссии «Кассини». Содержащиеся в нем 11 килограммов плутония-238 на момент старта генерировали мощность в 250 ватт. Из-за полураспада плутония и постепенной деградации термопары, мощность постепенно падает. Ожидается, что питания хватит аппарату до 2026 года, когда мощность упадет ниже критической отметки 140 ватт.
Схема используемого миссией ритэг
Для сравнения, на борту «Касинни» было установлено три таких ритэга, на борту каждого из «Вояджеров» имелось три ритэга, генерироваших на момент старта 470 ватт (спустя 37 лет полета - 260 ватт). Этим объясняется, почему оба аппарата до сих пор функционируют. «Новым горизонтам», к сожалению, не уготована настолько долгая жизнь.
Устройство «Новых горизонтов»
Еще один важный ресурс это гидразин, который используется для коррекций курса. На момент старта у «Новых горизонтов» имелось 77 килограммов гидразина (для сравнения у Вояджеров по 115 килограмм). Этот ресурс важен с точки зрения второй части миссии - ведь помимо Плутона, по плану аппарат должен посетить еще один или два объекта пояса Койпера. Правда, для этого объект должен лежать в пределах узкого (один градус) сектора за орбитой Плутона, и для его достижения аппарату должно хватать остающегося топлива.
В течении нескольких лет несколько команд астрономов занималось поиском подходящих целей для «Новых горизонтов» - однако среди нескольких десятков найденных тел, ни одно не лежало в пределах досягаемости миссии. Когда надежды на обнаружение подходящего тела стали таять, на помощь пришел великий и ужасный телескоп «Хаббл». В итоге, ему удалось идентифицировать несколько объектов, наиболее перспективный из которых пока что носит название 1110113Y (PT1). Тело находится на расстоянии 43 а.е. от Солнца и имеет диаметр от 30 до 45 километров. «Новые горизонты» смогут достичь его в январе 2019 года. И хотя официально выбор следующего объекта для изучения еще не сделан, мало кто сомневается что им станет именно 1110113Y.
После того, как 14 июля 2015 года аппарат пронесется на расстоянии 9700 километров от поверхности Плутона, он совершит коррекцию курса, которая направит его к 1110113Y. На маневр должно уйти порядка 35% гидразина, который к этому моменту останется в баках «Новых горизонтов».
Таким образом, существует теоретическая вероятность, что после пролета данного тела, аппарат сможет исследовать еще какой-то из находящихся по пути объектов пояса Койпера - если такой конечно будет найден. Правда, по всей видимости для этого снова придется задействовать телескоп «Хаббл», а уверенности в том, что к этому времени он еще будет функционировать, нет. В любом случае, один гарантированный дополнительный объект для изучения, это уже очень хорошо.
Капсула с частицей праха Клайда Томбо
На борту Новых горизонтов находится несколько предметов: пара американских флагов, капсула с частицей праха Клайда Томбо (он станет первым человеком, похороненным в межзвездном пространстве), кусочек обшивки корабля Spaceship One, компакт диски с фотографиями участиков миссии и именами 434 тысяч людей, принявших участие в акции «Send Your Name to Pluto», четвертаки отчеканенные в штатах Мэриленд и Флорида, а также почтовая марка 1991 года с надписью «Pluto: Not Yet Explored». Очень скоро, последнее должно измениться.
Оригинальный пост
Другие материалы посвященные космичесим проектам и космической технике
“Вояджер”: за кулисами 37-летней миссии
Про космический мусор
История орбитальной станции Скайлэб
В космос на ракетоплане: история X-15
Гусеничный транспортер NASA
Последние на Луне
Новая жизнь аппарата “ISEE-3”
Космические поселения 70-х
Космические поселения нулевых
Марс vs "Curiosity"
Самые неудачные космические запуски
10 лет в система Сатурна
"MESSENGER": 10 лет в космосе
“Розетта”: долгий путь к комете 67Р/Чурюмова-Герасименко
История одного мифа: братья Джудика-Кордильови
Организаторы Премии: блог
kofe_family, компания МАК
Генеральный партнер Премии: мобильный оператор МТС.