Новые горизонты межпланетная станция. Почему миссия к Плутону «Новые горизонты» так важна для человечества
ТАСС-ДОСЬЕ /Инна Климачева/. 14 июля 2015 г. впервые на близком расстоянии от Плутона пролетел космический аппарат с Земли. Американская автоматическая межпланетная станция New Horizons максимально приблизилась к карликовой планете на расстояние 12,5 тыс. км.
Плутон
Это небесное тело было открыто 18 февраля 1930 г. американским астрономом Клайдом Томбо (1906-1997).
Ранее Плутон считался полноценной девятой планетой Солнечной системы, однако в 2006 г. Международный астрономический конгресс объявил его карликовой планетой.
Плутон удален от Земли на расстояние приблизительно в 5,7 млрд км. До посещения New Horizons в распоряжении ученых имелись только фотографии карликовой планеты, сделанные с околоземной орбиты телескопом Hubble ("Хаббл"; совместный американо-европейский проект). Однако эти снимки позволяли различить лишь самые общие детали поверхности.
История проекта
Автоматическая межпланетная станция New Horizons (с англ. "Новые горизонты") создана по заказу Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА; NASA) в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University; г. Балтимор, штата Мэриленд, США).
Лаборатория также осуществляет общее руководство миссией New Horizons. За научную аппаратуру, установленную на космическом аппарате, отвечает Юго-Западный исследовательский институт (Southwest Research Institute; г. Сан-Антонио, штат Техас).
Работы по проектированию аппарата начались в конце 1990-х гг., по созданию стартовали в 2001 г. Стоимость проекта в 2006 г. оценивалась в $650 млн.
Характеристики АМС
- Космический аппарат имеет форму неправильной призмы.
- Его габариты - 2,2 x 2,7 x 3,2 м, общая масса - 478 кг.
- Бортовой вычислительный комплекс состоит из двух систем - обработки команд и данных; навигации и управления. Каждая из них дублируется, в итоге на борту АМС четыре компьютера.
- Двигательная установка включает 14 двигателей (12 - для ориентации и два - для коррекции), работающих на гидразине.
- Энергообеспечение осуществляется за счет радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), использующего диоксид плутония-238 (при запуске на борту находилось 11 кг радиоактивного топлива, которое было закуплено у России).
- Мощность РИТЭГ - 240 ватт, при подлете к Плутону - около 200 ватт.
- Для хранения научной информации предусмотрено два банка флеш-памяти общим объемом 16 гигабайт - основной и резервный.
Научная аппаратура
На аппарате установлено семь научных приборов:
- ультрафиолетовая камера-спектрометр Alice ("Элис");
- обзорная камера Ralph ("Ральф");
- оптическая телескоп-камера LORRI ("Лорри") с разрешением в 5 микрорадиан (единица измерения углового разрешения в астрономии), предназначенная для детальной и дальней съемки; радиоспектрометр REX ("Рэкс");
- анализатор частиц SWAP ("Своп");
- детектор частиц PEPSSI ("Пепсси");
- детектор космической пыли SDC ("Эс-ди-си").
Помимо научного оборудования, на борту АМС находится капсула с частью праха астронома Клайда Томбо, а также компакт-диск с именами 434 тыс. 738 землян, участвующих в акции НАСА "Пошли свое имя на Плутон".
Запуск и полет
New Horizons был запущен 19 января 2006 г. ракетой-носителем Atlas V ("Атлас-5") с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида, США).
В апреле 2006 г. космический аппарат пересек орбиту Марса, в феврале 2007 г. совершил гравитационный маневр в окрестностях Юпитера, в июне 2008 г. пролетел мимо Сатурна. В июле 2010 г. провел съемку Нептуна и его спутника Тритон, в марте 2011 г. пересек орбиту Урана, в августе 2014 г. - Нептуна.
В январе-феврале 2015 г. New Horizons приступил к наблюдениям за Плутоном и его крупнейшим спутником - Хароном. В начале апреля, приблизившись к планете на расстояние в 113 млн км, автоматическая станция передала на Землю фотографии. В мае были сделаны снимки его спутников - Гидры, Никты, Кербера, Стикса, в июне - первые цветные изображения Плутона и Харона (несмотря на низкое разрешение снимков удалось рассмотреть разницу в цвете поверхностей небесных тел, цветовая гамма планеты ближе к бежево-оранжевой, спутник - серый).
4 июля 2015 г. на автоматической межпланетной станции произошел компьютерный сбой и с аппаратом была потеряна связь. АМС перешла в безопасный режим и прекратила сбор данных. Спустя два дня, 6 июля, автоматическая станция вернулась к нормальному режиму работы.
Встреча с Плутоном
14 июля 2015 г. New Horizons максимально приблизился к Плутону - на расстояние 12,5 тыс. км. Спустя 14 минут космический аппарат оказался на минимальном удалении от Харона - 28,8 тыс. км. Однако сигнал-подтверждение о достижении основной цели путешествия от него был получен Землей только на следующий день - 15 июля.
Пролетая рядом с карликовой планетой, межпланетный аппарат проводил наблюдения в течение 9 дней. Им были впервые получены детальные цветные снимки Плутона и Харона (опубликованы в сентябре 2015 г.), проведены исследования атмосферы карликовой планеты.
Новых спутников Плутона, помимо уже известных пяти, обнаружить не удалось. Все наблюдения велись с пролетной траектории, из-за чего в хорошем разрешении была сфотографирована только часть поверхности Плутона. На орбиту карликовой планеты New Horizons не мог выйти из-за своей большой скорости - примерно 14,5 тыс. км/с.
Планируется, что New Horizons будет передавать собранные данные до октября - декабря 2016 г. (сигналы от него доходят до Земли с опозданием на 4,5 часа). К июлю 2016 г. передано уже более 75% данных, собранных космическим аппаратом при пролете рядом с Плутоном.
Продолжение миссии
После исследования Плутона New Horizons отправился к другим объектам пояса Койпера, в который входит карликовая планета. Пояс находится в 5 млрд км от Солнца, за орбитой Нептуна, и состоит из малых небесных тел. Он был назван в честь американского астронома Джерарда Койпера, высказавшего в 1950 г. предположение о существовании малых тел за Нептуном.
В январе 2019 г., как ожидается, космический аппарат пролетит вблизи другого объекта пояса - небольшого астероида 2014 MU69 диаметром около 45 км. Исследование New Horizons объектов пояса Койпера продолжится до 2021 г.
По состоянию на 13 июля 2016 г., автоматическая межпланетная станция находится в полете 10 лет 5 месяцев и 25 дней.
Ожидаемое окончание работы New Horizons - 2026 г.
На этой неделе нас ждет историческое событие - впервые земной аппарат пролетит мимо Плутона. Зонд «Новые Горизонты» днем 14 июля окажется на расстоянии всего 12 500 км от карликовой планеты. Но из-за того, что скорость передачи данных на таких расстояниях составит примерно 1 килобит в секунду, данные с зонда будут передаваться месяцами. Посмотреть на пролет мимо Плутона в режиме онлайн-трансляции не получится, но это не беда. Благодаря сообществу энтузиастов мы можем пролететь мимо Плутона виртуально, в космическом симуляторе Orbiter, и почти самому посмотреть на то, как будет проходить это событие.
Немного матчасти
«Новые Горизонты» в монтажно-испытательном комплексе
Зонд «Новые Горизонты» имеет начальную массу 478 кг, из которых 77 кг занимает топливо (гидразин) и 30 кг - научная аппаратура. В качестве источника электроэнергии используется с 11 кг плутония-238. На момент прибытия к Плутону РИТЭГ вырабатывает примерно 200 Вт мощности. Аппарат закутан в многослойное теплозащитное покрытие (дакрон, майлар, каптон), которое также служит для защиты от микрометеоритов, и обогревается теплом, выделяющимся при работе электроники. Для сброса лишнего тепла во внутренних регионах Солнечной системы предусмотрены жалюзи, а если тепла от электроники окажется недостаточно, то автоматика включит нагреватели. На зонде установлены две антенны низкого усиления (для связи на малой дальности) и по одной антенне среднего и высокого усиления. Двигательная установка состоит из 16 двигателей, объединенных в две группы по 8 для большей надежности. В каждой группе два двигателя тягой 0,5 кг используются для коррекции траектории, а 6 двигателей тягой 80 грамм для ориентации. Бортовой компьютер имеет радиационно-стойкий процессор с частотой 12 МГц и твердотельный накопитель на 8 ГБ. Компьютер и накопитель также дублированы. Для используются два звездных датчика, два солнечных датчика (резерв) и два инерциальных измерительных блока с гироскопами и акселерометрами. Ориентация аппарата в пространстве производится с помощью двигателей, в режиме полета к цели зонд также стабилизируется вращением.
На борту «Новых Горизонтов» установлены семь научных приборов:
- Alice . Спектрометр УФ-диапазона. Его задача - определить параметры атмосферы Плутона. В режиме свечения атмосферы он фиксирует то, что атмосфера излучает в УФ-диапазоне, а в режиме затмения, когда «Новые Горизонты» будут пролетать через тень Плутона, он определит состав атмосферы по спектру поглощения солнечного света. Модификация этого прибора также стоит на зонде «Розетта».
- Ralph . Камера и спектрометр видимого и ИК-диапазонов. Она даст нам черно-белые и цветные снимки поверхности и даже стереоизображения для изучения топографии.
- LORRI . Телескоп видимого диапазона для съемок с большой дальности и получения детальных снимков поверхности. Изначально говорили о разрешении 50 м/пиксель, сейчас называют цифру 100 м, посмотрим, что получится в итоге.
- SWAP . Анализатор солнечного ветра. Самый большой прибор в своем классе из-за удаленности Плутона от Солнца.
- PEPSSI . Спектрометр энергетичных частиц. Дополняет SWAP и отличается от него тем, что может фиксировать частицы гораздо более высоких энергий.
- SDC . Студенческий детектор космической пыли. Фиксирует массу и скорость частиц, с которыми сталкиваются «Новые Горизонты».
- REX . Антенна высокого усиления будет использоваться не только для связи с Землей, но и для зондирования атмосферы Плутона в радиодиапазоне.
Запуск
Подготовка к старту и запуск не обошлись без неприятностей. Осенью 2005 года на мыс Канаверал пришел ураган Вильма, который повредил ускоритель первой ступени обломками ворот монтажно-испытательного комплекса. Ускоритель пришлось менять. Бак горючего первой ступени пришлось дополнительно проверять, потому что аналогичный бак разрушился на испытаниях. Все эти происшествия сдвинули старт с 11 на 17 января. С каждым днем баллистическая ситуация ухудшалась, Земля уходила из района перицентра своей орбиты, и на то, чтобы преодолеть притяжение Земли и Солнца нужно было потратить все больше топлива. Меньше топлива оставалось на разгон, а это удлинняло путь к Плутону. А старт после 2 февраля делал невозможным гравитационный маневр у Юпитера, что задержало бы миссию еще сильнее.
17 января старт не состоялся - помешал сильный ветер. 18 января внезапно обесточился центр управления зондом. 19 января старт пришлось отложить на 52 минуты из-за низкой облачности, но, наконец, в 19:00 UTC «Новые Горизонты» оторвались от земли:
Спустя ~100 секунд отделились боковые ускорители первой ступени, их было целых пять - для запуска использовался самый тяжелый вариант ракеты-носителя «Атлас V». Спустя четыре с половиной минуты отключились российские двигатели РД-180, стоявшие на первой ступени, а спустя десять минут вторая ступень вышла на опорную орбиту. После двадцатиминутной паузы двигатель второй ступени включился вновь, и «Новые Горизонты» достигли скорости 12,4 км/с. Затем пришла очередь твердотопливного разгонного блока Star-48. Связку зонда и разгонного блока раскрутили до 60 оборотов в минуту, и после ~80 секунд работы двигателя «Новые Горизонты» разогнались до 16 км/с относительно Земли, став первым аппаратом, развившим третью космическую скорость сразу с земной орбиты («Пионеры» и «Вояджеры» достигли ее только после гравитационного маневра у Юпитера).
Анимация отделения от разгонного блока и дальнейшего полета
Пролет Юпитера
Спустя всего год, в феврале 2007 года «Новые Горизонты» пролетели мимо Юпитера на расстоянии 2,3 млн. км (примерно 32 диаметра), получив «бесплатные» 4 км/с за счет гравитационного маневра и сократив путь к Плутону на три года. Научные приборы не только проверили в реальном сценарии пролета небесного тела, но и собрали интересные данные. После окончания миссии «Галилео» в 2003 году окрестности Юпитера никто не посещал, а приборы «Новых Горизонтов» были гораздо лучше.
Большое красное пятно глазами Ralph
Анимация вулкана на Ио
Плутон
После Юпитера «Новые Горизонты» годами летели в спящем режиме. Орбиту Сатурна зонд пересек в июне 2008, Урана - в марте 2011. Несмотря на то, что отдельные приборы начали работать раньше, полностью зонд «проснулся» 6 декабря 2014 года. И, начиная с января, мы получаем все более близкие фотографии Плутона и его спутников:
Плутон. Самый свежий снимок от 11 июля
Циклограмма пролета уже известна, ее можно посмотреть, скачав приложение NASA"s Eyes с официального сайта или посмотрев запись на YouTube (лучше разверните на весь экран):
А мы с вами посмотрим на этот пролет в Orbiter. Для этого нам понадобится:
- Аддон «Pluto and Moons»
- Аддон «New Horizons»
- Аддон «New Horizons Pluto Encounter»
Запускаем Orbiter. Нужный нам сценарий так и называется - New Horizons - Pluto Encounter
Привет, Плутон!
Клавиши управления:
Плутон в прицеле:
14 июля:
11:11 UTC, Плутон и Харон крупным планом, до точки максимального сближения меньше часа.
11:32 UTC. Снимут ли «Новые Горизонты» такое фото?
11:50 UTC (14:50 МСК). Точка максимального сближения находится уже с внешней стороны орбиты Плутона, отсюда он будет виден как серп.
12:50 UTC (15:50 МСК). Входим в тень Плутона. Спектрометр Alice будет собирать здесь очень интересные данные.
14:15 UTC (17:15 МСК). Входим в тень Харона.
~20 часов UTC 14 июля. Из окрестностей этой точки «Новые Горизонты» должны послать сигнал «звонок домой», означающий, что все прошло благополучно. На Земле его примут примерно в 4 часа утра по Москве.
Небольшой FAQ
Будет ли онлайн-трансляция с зонда?Нет, не будет. 14 июля зонд будет лететь почти все время в режиме радиомолчания. Это связано с тем, что антенна и научные приборы жестко закреплены на корпусе, и можно либо собирать данные, либо передавать их на Землю. К тому же скорость передачи данных низкая, в районе 1 килобита в секунду. В таком режиме одна фотография LORRI будет передаваться примерно час. Я уж не говорю о том, что антенны Deep Space Network, которые работают с межпланетными станциями, не отданы целиком для нужд «Новых Горизонтов», в Солнечной системе хватает станций, с которыми надо работать, и ЦУП «Новых Горизонтов» счастлив, если получает 8 часов антенного времени в сутки.
А на что тогда ориентироваться, каких событий ждать?
Самое важное событие, о котором будет известно общественности - это «звонок домой» в районе 4 утра по Москве. Он будет означать, что «Новые Горизонты» ни с чем не столкнулись, не ушли в безопасный режим, и не случилось никаких других происшествий.
Когда будут новые уникальные фотографии?
Фото Плутона с участка максимального сближения ожидают получить 15 июля, фото Харона ожидаются 16 числа. Первые цветные фото ожидаются в районе 18 июля. А передача всех собранных данных займет месяцы, ее планируют завершить аж в 2016 году.
Что с «Новыми Горизонтами» будет потом?
После пролета Плутона будут произведены поиски подходящего объекта в поясе Койпера . Специфика траектории означает, что подходящая цель должна быть в очень узком конусе, например, Эрида в качестве цели точно не подходит.
А можно было выйти на орбиту Плутона?
«новые Горизонты» имеют скорость относительно Плутона ~13 км/с. Всего запаса топлива на зонде хватит на изменение скорости на ~500 м/с. А если бы мы проектировали корабль, произвольно меняя соотношение деталей, то торможение на химических двигателях станции массой 478 кг доставило бы на орбиту Плутона примерно 6 килограмм, включая двигатели, которыми бы производилось торможение, и баки, где бы хранилось топливо.
В то же время, теоретически миссия с выходом на орбиту Плутона возможна. Но она потребует:
- Десятилетий на гравитационные маневры или просто более медленное движение (чтобы гасить меньшую относительную скорость у Плутона)
- Использования или связки и ионных двигателей.
- Использования более тяжелой ракеты-носителя для вывода гораздо большей начальной массы на орбиту Земли.
А где сейчас Плутон?
Если после полуночи посмотреть на небо и провести мысленно линию через Денеб и Альтаир, то Плутон будет низко над горизонтом в созвездии Стрельца. Его звездная величина 14, и в любительские телескопы увидеть Плутон не получится.
По тегу другие публикации о виртуальных космических путешествиях.
При подготовке публикации использовались
Зонд «Новые горизонты» (англ. New Horizons), запущенный в 2006 году Национальным Космическим Агентством, преодолев около 5 миллиардов километров, приступил к исследованию планеты Плутон. Уже получены первые снимки карликовой планеты, пока еще, правда, не очень хорошего качества, но уже пригодные для корректировки траектории космического аппарата.
Также установленные на борту аппарата «Новые горизонты» (New Horizons) датчики плазмы и пыли приступили к исследованию среды в поясе Койпера.
Приоритетной задачей зонда New Horizons стоимостью в 700 миллионов долларов станет картографирование состава и температуры поверхности планеты Плутон и его крупнейшего спутника Харона (пока известно всего пять), изучение их геологического строения, исследование атмосферы Плутона. «Новые горизонты» также будет вести поиск неизвестных колец и спутников в этой системе.
Описание зонда «Новые горизонты» («New Horizons»)
Общие характеристики зонда New Horizons .
Масса New Horizons
– 478 кг,
Масса топлива на борту зонда
– 80 кг,
Размеры аппарата «Новые горизонты»
- 2,2×2,7×3,2 метра.
Оборудование на борту космического аппарата „Новые горизонты“ расширит имеющиеся данные о поверхности и атмосфере Плутона и его спутника Харона», - заявляют руководители миссии. Рассмотрим же подробнее, о каком именно оборудовании зонда New Horizons идет речь.
Список оборудования, установленного на борту космического аппарата New Horizons.
|
Прибор |
Название |
Назначение |
|
Ультрафиолетовый спектрометр |
Alice (имя собственное) |
Изучение состава атмосферы и структуры поверхности карликовой планеты Плутон. |
|
Обзорная фотокамера |
Работает в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн. |
|
|
LORRI (Long - Range Reconnaissance Imager ) |
Предназначен для детальной съемки (с разрешением в 5 микрорадиан) и съемки с большого расстояния. |
|
|
Измеритель параметров частиц солнечного ветра |
SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto ) |
Определение наличия магнитосферы у Плутона и скорости утечки его атмосферы. |
|
Спектрометр энергетических частиц |
EPSSI (Energetic Particle Spectrometer Science Investigation ) |
Поиск покидающих атмосферу Плутона нейтральных атомов и получающих заряд при взаимодействии с солнечным ветром. |
|
Детектор пыли |
SDC (Student Dust Counter ) |
Измерение концентрации пылевых частиц в поясе Койпера. |
|
Радиоспектрометр |
REX (Radio EXperiment ) |
Исследование структуры атмосферы Плутона, тепловых свойств его поверхности и измерение массы Плутона, Харона и ещё не выбранных объектов пояса Койпера. |
Кроме того, аппарат New Horizons снабжен мощной системой связи с Землей. Система связи состоит из передающих антенн и множества усилителей сигнала. На случай поломки ключевые устройства в системе связи продублированы. Скорость передачи данных с Плутона на Землю составит 768 бит/с, 1 Мб будет передаваться три часа. Скорость эта крайне низкая и данные будут передаваться в течение полутора лет. Однако передача основных данных будет осуществляться в первую очередь и по времени займет примерно 40 дней.
Запуск зонда New Horizons с мыса Канаверал на ракете-носителе Атлас -5 (видео).
Для запуска зонда New Horizons использовалась американская ракета-носитель «Атлас-5» в конфигурации «551», что было обусловлено необходимостью значительного ускорения аппарата и является наиболее тяжёлым вариантом этой ракеты из использованных на 2012 год.
Немного о планете Плутон. Открытие и исследование карликовой планеты Плутон.
Планета Плутон
является одной из крупнейших (известных на сегодняшний день) карликовых планет Солнечной системы, расположенной в поясе Койпера – области Солнечной системы от орбиты Нептуна (30 а.е. от Солнца) до 55 а.е. до Солнца. Масса Плутона в пять раз меньше массы Луны, а объем меньше в три раза.
Орбита Плутона представляет собой сильно вытянутый эллипс с эксцентриситетом 0,25. (Чем больше эксцентриситет, тем более вытянутым является эллипс орбиты. Для сравнения: эксцентриситет Земли равен 0,017 и ее орбита близка к окружности.) В перигелии своей орбиты (наиболее близкой точке к Солнцу) Плутон находится на расстоянии 29,6 а.е. (4,4 млрд км) от Солнца, а в афелии (наиболее удаленной точке от Солнца) – на расстоянии 49,3 а.е. (7,4 млрд км). Полный оборот Плутона вокруг Солнца осуществляется за 248 земных лет.
Плутон был открыт в 1930 году и до 2006 года считался десятой планетой Солнечной системы, вращающейся вокруг Солнца. Однако в 2006 году МАС определился с термином «планета» и Плутон не подпал под это определение. Поэтому для тел, подобных Плутону, было придумано название «карликовая планета». Тем более что в конце ХХ-начале ХХI века было открыто еще несколько объектов, по характеристикам близкие Плутону (например, карликовые планеты Хаумеа и Макемаке). Большинство объектов пояса Койпера (ОПК) состоят из горных пород и льда.
В качестве малой планеты Плутону был присвоен номер 134340 в каталоге Центра малых планет (ЦМП). Однако некоторые ученые не согласны с данным решением и ратуют за обратную переквалификацию Плутона в статус полноценных планет Солнечной системы.
Из-за большой удаленности от Земли, Плутон является одной из самых малоизученных объектов Солнечной системы. «Новые горизонты» - первая миссия, направленная к карликовой планете. Исследователи NASA возлагают большие надежды на миссию New Horizons, ожидая в скором будущем ошеломляющие открытия, вплоть до обнаружения новых планет Солнечной системы и расширения ее нынешних границ (о чем вполне определенно говорит и название миссии).
«Мы направляемся к одной из исходных планет Пояса Койпера. Миссия перевернет наши представления о том, как ведут себя планеты пояса», - пояснил член миссии Уильям МакКиннон. По его мнению, небольшие ледяные миры типа Плутона, вероятно, наиболее распространенный тип планет во всей Вселенной.
Хронология полета зонда New Horizons к карликовой планете Плутон.
Выполненные задачи миссии New Horizons.
Свой путь к орбите планеты Плутон зонд New Horizons начал более девяти лет назад 19 января 2006 года . Зонд был запущен с рекордной для космических аппаратов скоростью – 16,6 км/с относительно Земли. Относительно Солнца его скорость составила 45 км/с, что позволило бы ему уйти за пределы Солнечной системы и без ускорения у орбиты Юпитера.
7 апреля 2006 года зонд «Новые горизонты» пересек орбиту Марса. Зонд в это время находился на расстоянии 243 млн км от Солнца, скорость его составляла 21 км/с.
28 февраля 2007 года зонд «Новые горизонты» пролетел мимо Юпитера на расстоянии 2305 млн км, ускорившись в поле его тяготения. Попутно New Horizons сделал фотографии планеты и ее спутников. Далее около восьми лет аппарат «спал», медленно вращаясь и раз в неделю подавая сигнал, что на борту все нормально. Однако примерно раз в год зонд просыпался на 50 дней для проведения калибровки приборов и научных наблюдений.
30 июля 2010 года зонд New Horizons сфотографировал планету Нептун и спутник его Тритон с помощью камеры LORRI.
6 декабря 2014 года автоматическая межпланетная станция NASA достигла орбиты Плутона. Здесь зонд был выведен из режима гибернации (спячки), в котором он провел 1873 земных дня (почти две трети времени полета): программное обеспечение было перезагружено, все системы приведены в активное состояние – космический аппарат начал работу.
Планируемые задачи аппарата «Новые горизонты» (New Horizons)
Февраль 2015 года – начало наблюдений за планетой Плутон. Может потребоваться корректировка траектории во избежание столкновения с невидимыми с Земли объектами вблизи карликовой планеты.
В апреле 2015 года начнется основная работа приборов.
В мае 2015 года аппарат New Horizons сможет получить четкие фотографии планеты.
Достижение самой малоизученной планеты Солнечной системы планируется на 14 июля 2015 года . От планеты Плутон зонд пролетит на расстоянии всего в 12500 км, что довольно близко по астрономическим меркам. Наблюдение за системой Плутон-Харон будет вестись в течение 9 дней. За это время зонд New Horizons соберет 4,5 гигабайта информации, которые будет передавать на Землю в течение года из-за недостаточной мощности подвижных антенн устройства. Также будет проверена гипотеза о наличии на планете Плутон океана воды под толщей поверхностного льда.
2026 год – планируемый год окончания миссии New Horizons.
Это была статья: "Зонд New Horizons приступил к исследованию планеты Плутон." Комментируем, высказываем свои мнения.
Избранные мировые новости.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
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 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). 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:
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. 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. 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», ) 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 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 , 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. 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. 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. АМС «Новые Горизонты» оснащена следующими приборами:
Трансляция С начала
С конца
Не обновлять
Обновлять
На этом «Газета.Ru» заканчивает онлайн-трансляцию сближения зонда «Новые горизонты» с Плутоном. Спасибо всем, кто вместе с нами следил за развитием событий, происходивших на расстоянии почти 5 млрд км от нашей планеты и открывших новую страницу в изучении космоса!
Члены команды зонда "Новые горизонты" после запуска космического аппарата. Снимок сделан 19 января 2006 года. Теперь, после прохождения точки максимального сближения с Плутоном, зонд «Новые горизонты» будет передавать собранные данные на Землю. Этот процесс начнется в августе и займет больше года, так как из-за соображений экономии космический аппарат (кстати, его размер не превышает размер рояля) не был снабжен мощной подвижной антенной, и для передачи данных ему придется то и дело поворачиваться к нашей планете. Но и после отправки информации миссия зонда не закончится: ученые собираются направить «Новые горизонты» к одному из малоизученных объектов пояса Койпера — похожей на пояс астероидов области Солнечной системы, крупнейшим известным объектом которой является Плутон. Уильям Маккиннон, один из членов миссии, ранее заявлял, что полученные зондом данные «перевернут наши представления о том, как ведут себя планеты пояса». Миссию «Новых горизонтов» планируется завершить в 2019 году. Исследователей космоса поздравил и всемирно известный физик-теоретик Стивен Хокинг. В публикации на своей странице в социальной сети Facebook ученый сообщил: «Я хочу поздравить команду «Новых горизонтов» и NASA с осуществлением исторического полета над Плутоном. Это событие — кульминация миссии, длившейся более десяти лет. Я буду с нетерпением ждать новой информации о нашем далеком соседе, которую пришлет зонд «Новые горизонты». Собирается ли Россия осуществлять космические проекты подобного масштаба? На этот вопрос нет однозначного ответа. По словам главы Роскосмоса Игоря Комарова, Россия не отказывается от осуществления дальних космических полетов и понимает всю важность подобных мероприятий: уже в конце июля 2015 года ожидается утверждение «лунной программы» нашей страны, направленной на изучение спутника Земли. Что касается более длительных миссий, то здесь многое упирается в вопросы финансирования и расстановки приоритетов: создание беспилотных космических аппаратов и их отправка в далекие уголки Солнечной системы стоят больших денег. Игорь Комаров утверждает, что в ближайшие несколько лет для нашей страны более приоритетными будут те космические исследования, результаты которых можно применять для улучшения жизни людей на Земле, например, развитие систем мониторинга климата или контроля за чрезвычайными ситуациями, такими как наводнения или лесные пожары. О том, что человечеству было известно о Плутоне 35 лет назад назад, можно прочесть на сайте архивов издания The New York Times. Спустя полвека после открытия самая отдаленная планета Солнечной системы оставалась для людей полной загадкой. Руководитель миссии Алан Штерн заявил: «Команда «Новых горизонтов» с гордостью сообщает, что ей удалось завершить первый этап исследования системы Плутона. Эта миссия вдохновила людей по всему миру, показав, чего может достичь человечество». Глен Фонтэйн, менеджер проекта, подытожил: «После почти 15 лет планирования, строительства и полета через всю Солнечную систему зонда «Новые горизонты» мы достигли своей цели». Члены команды "Новых горизонтов" радуются успешному завершению первого этапа миссии В твиттере одной из организаций Общества научных исследований им. Макса Планка появился обновленный «семейный портрет» всех планет Солнечной системы, куда вошел и сделанный «Новыми горизонтами» снимок Плутона. Зонд «Новые горизонты» удалился от Плутона на расстояние чуть более 100 тыс. км. До нового сеанса связи космического аппарата с Землей остается 10 часов 52 минуты. В течение последних нескольких дней не только «Новые горизонты» пристально наблюдали за Плутоном. Планета попала в объектив и еще одного космического аппарата — «Розетты», которая впервые за последние 15 месяцев отвлеклась от изучения кометы Чурюмова — Герасименко и сфотографировала Плутон при помощи аппарата OSIRIS. Снимок был сделан с расстояния более 5 млрд км. Специалисты комментируют, что задача «Розетты» осложнялась еще и тем, что и комета, и Плутон окружены плотным облаком из газа и пыли, что отнюдь не способствовало съемке. Снимки Плутона, сделанные космическим аппаратом "Розетта" 12 июля 2015 года. Синим кружком на каждой фотографии обозначен Плутон. NASA сообщает: если вы — один из 434 738 человек, которые девять с половиной лет назад отправляли свои имена к Плутону, то на сайте организации вы уже можете распечатать специальные сертификаты, удостоверяющие этот факт! Напомним, что на борту «Новых горизонтов» находится CD-ROM под названием «Отправь свое имя на Плутон» с именами тех, кто хотел принять участие в проекте и внести свой вклад в исследование планеты. Кстати, радиоактивный изотоп металла плутония под названием плутоний-238, который был назван именно в честь исследуемой зондом планеты, является основным топливом «Новых горизонтов». Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), служащий основным источником энергии, содержит около 11 кг радиоактивного топлива в виде 72 таблеток оксида плутония-238. Каждая таблетка заключена в силовой корпус из иридия и поверх него покрыта оболочкой из графита. Деннис Овербай, научный журналист из издания The New York Times, сообщает в своем твиттере: «Штерн (руководитель миссии Алан Штерн. — «Газета.Ru»)
говорит, что на Плутоне, кажется, идет снег».
Несколько недель назад «Новые горизонты» прислали ученым фотографию Плутона, на которой была видна светлая область в районе полюса планеты. Тогда исследователи предположили, что этот район Плутона может покрывать своеобразный «снег» из замерзшего азота. Астронавт Скотт Келли, находящийся на борту Международной космической станции, во время прямого включения с МКС заявил: «До настоящего времени Плутон был одной из самых неисследованных и загадочных планет Солнечной системы. Однако теперь все изменилось. Я с волнением смотрел на фотографии, присланные зондом «Новые горизонты». Весь экипаж МКС выражает признательность команде «Новых горизонтов» за проделанную ими огромную работу». В ближайшее время зонд «Новые горизонты» собирается заглянуть и на темную сторону Плутона, освещенную лишь его крупнейшим спутником — Хароном. В настоящее время на сайте NASA ведется прямая трансляция ответов на вопросы, которые специалистам задают как присутствующие в зале журналисты, так и все неравнодушные к космосу: поинтересоваться мнением ученых из NASA по волнующей вас проблеме можно при помощи твиттера, использовав тэг #asknasa. Эрик Бергер, научный журналист газеты Houston Chronicle, сообщает, что разрешение лучшей фотографии Плутона, сделанной зондом «Новые горизонты», в тысячу раз превосходит разрешение изображений, полученных при помощи телескопа Hubble! NASA"s new image of Pluto has a resolution 1,000 times higher than the best from Hubble. — Eric Berger (@chronsciguy) 14 июля 2015
Первые изображения Плутона зонд «Новые горизонты» получил 21-24 сентября 2006 года, спустя всего лишь несколько месяцев после запуска. Фотографии были сделаны с расстояния 4 млрд 200 млн км, что продемонстрировало способность аппарата делать снимки космических объектов с очень далекого расстояния. Однако космический аппарат снимал не только Плутон: чуть раньше, 4 сентября 2006 года, «Новым горизонтам» удалось сфотографировать и Юпитер (с расстояния 291 млн км). 28 февраля — 1 марта 2007 года зонд сделал совместный снимок Юпитера и его спутника Ио, четвертого по величине спутника во всей Солнечной системе. Зонд «Новые горизонты» сообщает в твиттере, что аппарат начинает анализ данных об атмосфере Плутона, собранных во время прохождения мимо планеты. На сайте NASA велась прямая трансляция из зала, где ученые со всего мира ожидали момента максимального сближения «Новых горизонтов» с Плутоном. Специалисты заявили, что сегодняшний день стал началом новой эпохи в изучении космоса. Несколько минут назад миссия зонда «Новые горизонты» достигла своей кульминационной точки. Спустя почти девять с половиной лет полета космический аппарат достиг своей цели — Плутона — и пролетел совсем рядом с ним, на расстоянии чуть более 10 тыс. км. В 14.50 мск зонд «Новые горизонты» прошел точку максимального сближения с Плутоном!
Специалисты из NASA заявляют, что сегодня на глазах всего мира творится история. Зонд «Новые горизонты» и Плутон разделяют чуть более 16 тыс. км и чуть менее 10 минут! Руководитель миссии Алан Штерн заявил, что за последние 48 часов ученые узнали множество новых фактов о составе атмосферы Плутона и его поверхности, в частности, то, что северный полюс планеты покрыт метановым и азотным льдом. Кроме того, ученым стало ясно, что размеры планеты немного больше, чем это предполагалось ранее: оказалось, что радиус Плутона равен 1185 км (погрешность составляет 10 км). С того момента, как зонд «Новые горизонты» приступил к выполнению своей миссии, прошло 3462 дня 15 часов и 21 минута, а до максимального сближения с Плутоном осталось всего лишь 25 минут! SNEAK PEAK of gorgeous Pluto! The dwarf planet has sent a love note back to Earth via our New Horizons spacecraft, which has traveled more than 9 years and 3+ billion miles. This is the last and most detailed image of Pluto sent to Earth before the moment of closest approach - 7:49 a.m. EDT today. This same image will be released and discussed at 8 a.m. EDT today. Watch our briefing live on NASA Television at: http://www.nasa.gov/nasatv The high res pic will be posted on the web at: http://www.nasa.gov. This stunning image of the dwarf planet was captured from New Horizons at about 4 p.m. EDT on July 13, about 16 hours before the moment of closest approach. The spacecraft was 476,000 miles (766,000 kilometers) from the surface. Image Credit: NASA #nasa #pluto #plutoflyby #newhorizons #solarsystem #nasabeyond #scienceОписание проекта
Цели миссии New Horizons
Устройство аппарата Новые Горизонты
Телеметрия и управление
Энергообеспечение
Вычислительный комплекс станции
Ориентация и стабилизация
Обеспечение теплового режима
Приборы, установленные на АМС
