14 липня 2015 року відбулася одна з найважливіших космічних подій XXI століття: місія New Horizons здійснила проліт Плутона. З нагоди десятирічного ювілею історичного візиту розповідаємо про технічне влаштування апарата та його основні досягнення.
Остання біла пляма на карті Сонячної системи
Після того як 1989 року зонд Voyager 2 здійснив проліт Нептуна, на карті Сонячної системи залишилася остання, як тоді вважалося, біла пляма — Плутон. Не дивно, що в надрах NASA було розроблено кілька проєктів місій до дев’ятої планети Сонячної системи. Але через нестачу фінансів жоден із них не був обраний для реалізації.
Ситуація змінилася наприкінці 1990-х, коли астрономи підтвердили існування пояса Койпера і стали масово відкривати крижані тіла, що населяють його, найбільшим з яких виявився Плутон. Тепер уже йшлося не про відправлення місії до самотнього об’єкта, а про дослідження величезного незвіданого регіону, який раніше вислизав від уваги вчених.
У 2003 році NASA, нарешті, схвалила місію до Плутона, що отримала назву New Horizons. Будівництвом апарата зайнялася команда з Лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса.
Технічне влаштування New Horizons
Розміри New Horizons становлять 0,69 ×2,11×2,74 метра, маса (на момент запуску) — 478 кілограмів, з яких 77 припадало на паливо. Апарат отримує енергію від радіоізотопного термоелектрогенератора (рітега), що виробляє її за рахунок розпаду плутонію-238.
New Horizons несе на своєму борту сім приладів: три оптичних, два для вимірювання характеристик заряджених частинок, один пристрій для радіоексперименту (для вивчення атмосфери Плутона за характеристиками радіосигналу з Землі) і детектор пилу.
На борту апарата також перебуває символічний вантаж. Це:
- два прапори США;
- дві пам’ятні монети, присвячені штатам Мериленд, де був побудований апарат, і Флорида, звідки він був запущений;
- поштова марка 1990 року з написом «Плутон: ще не досліджений»;
- невеликий фрагмент першого пілотованого приватного суборбітального космічного апарата SpaceShipOne;
- два компакт-диски, на одному з яких записані імена 434 738 осіб, що брали участь в акції NASA «Відправте своє ім’я на Плутон», а на іншому — світлини апарата та його розробників;
- капсула з частиною праху першовідкривача Плутона Клайда Томбо, який помер у 1997 році.
Дев’ять років на політ до Плутона
New Horizons був запущений 19 січня 2006 року за допомогою ракети Atlas V. Апарат покинув околиці Землі, рухаючись із геліоцентричною швидкістю 16,2 км/c, що стало рекордом. У 2007 році New Horizons здійснив проліт Юпітера. Гравітація газового гіганта прискорила зонд, що дозволило на кілька років зменшити час польоту до Плутона.
Незабаром після запуску New Horizons, астрономи «розжалували» Плутон. Він втратив статус планети і став називатися карликовою планетою. Варто зазначити, що багато співробітників місії були не згодні з цим рішенням. За час польоту New Horizons телескопу Hubble також вдалося відкрити два раніше невідомі супутники Плутона, які отримали назву Стікс і Кербер.
Одним із важливих нововведень New Horizons став режим гібернації. Більшу частину польоту до Плутона апарат провів у режимі сну і не потребував великого штату для підтримки роботи, що дозволило зменшити витрати на місію.
Зустріч з Плутоном
Історична зустріч з Плутоном відбулася 14 липня 2015 року. New Horizons пролетів на відстані 12 472 км від його поверхні. Час і дистанція були обрані під час ретельного аналізу. Вчені хотіли отримати детальні знімки яскравої ділянки на поверхні Плутона, раніше ідентифікованої на зображеннях телескопа Hubble. Обрана траєкторія також забезпечувала знімкування у високій роздільній здатності його найбільшого супутника Харона.
Через технічні обмеження, New Horizons знадобилося понад рік, щоб передати всю зібрану інформацію на Землю. Але очікування були того варті. Практично перші опубліковані знімки викликали сенсацію. Виявилося, що яскравий регіон на Плутоні має форму, що нагадує гігантське серце.
Західна частина цього «серця», названа Рівниною Супутника, являє собою одне з найдивовижніших утворень всієї Сонячної системи. Вона покрита яскравим азотним льодом і вкрай молода — на ній немає жодного помітного кратера. З боків її оточують гори з водяного льоду. Іноді від них відриваються блоки, які, немов айсберги, дрейфують Рівниною Супутника зі швидкістю кілька сантиметрів на рік. Згідно з найпопулярнішою версією, цей регіон є гігантським ударним кратером, що з часом заповнився замерзлими газами з атмосфери Плутона.
На Плутоні також були знайдені й інші вельми цікаві формації. Серед них ділянки поверхні з гігантськими крижаними голками, гори, на вершинах яких лежать шапки з метанового снігу, кріовулкани, і низини, вкриті шаром органічних молекул.
Атмосфера Плутона теж здивувала вчених. Попри свою крайню розрідженість, у ній дмуть вітри та вона має напрочуд складну структуру. А вуглеводневий серпанок надає їй блакитного відтінку.
Подальший аналіз даних New Horizons також вказав на те, що в надрах Плутона може ховатися підповерхневий океан. Тож, принаймні в теорії, на карликовій планеті може існувати життя.
Що стосується Харона, то супутник здивував учених системою каньйонів, що оперізує його по екватору і може навіть перевершувати за протяжністю знамениті Долини Марінера. Можливо, це все, що залишилося від океану, який колись ховався в його надрах. За однією з гіпотез, замерзання океану призвело до того, що кора супутника тріснула, сформувавши гігантські каньйони.
Подорож у пояс Койпера
Після прольоту Плутона та Харона, New Horizons продовжив свою подорож углиб пояса Койпера. Його новою метою став крижаний об’єкт, що отримав назву Аррокот. Зустріч із ним відбулася 1 січня 2019 року на відстані 6,5 млрд км від Сонця.
Аррокот став не тільки найвіддаленішим в історії, а й найпримітивнішим небесним тілом, дослідженим космічним апаратом з близької відстані. Він являє собою контактний об’єкт, що сформувався в результаті зіткнення двох тіл на невеликій швидкості. Його поверхня має червоний колір, що пояснюється шаром органічних молекул, під назвою толіни.
Більший із компонентів Аррокота має розміри 22×20×7 км і нагадує гігантський млинець. На думку астрономів, саме такий вигляд мали планетезималі — стародавні зародки, що дали початок усім нинішнім планетам Сонячної системи. Менший із компонентів Аррокота має більш традиційну форму, близьку до сферичної. Його розміри становлять 14×14×10 км.
Вивчивши знімки New Horizons, астрономам вдалося знайти лише кілька кратерів на поверхні Аррокота. Це свідчить про те, що за 4,5 млрд років після свого формування він майже не взаємодіяв з іншими об’єктами, а значить його вигляд близький до первісного.
Майбутнє New Horizons
Після візиту до Аррокота New Horizons більше не здійснив близьких прольотів інших об’єктів пояса Койпера. Проте апарат активно використовувався для віддалених спостережень різних небесних тіл, а також цілої низки інших досліджень — від вимірювання яскравості Всесвіту до експерименту з міжзоряної навігації.
Наразі апарат перебуває на відстані 9 млрд км від Сонця і щороку збільшує цей показник на 430 млн км. За розрахунками фахівців, рітег New Horizons продовжить виробляти достатньо енергії для його роботи до 2030-х років. Щоправда, унікальний зонд можуть відключити набагато раніше: проєкт нинішнього бюджету NASA не передбачає продовження фінансування його місії. Якщо New Horizons не вдасться врятувати, це стане великим ударом для науки, бо у людства не залишиться жодного чинного космічного апарата в поясі Койпера.
Що ж стосується майбутнього New Horizons, то апарат набрав достатню швидкість, щоб вирватися з гравітаційних кайданів Сонця і назавжди покинути Сонячну систему. Його шлях лежатиме до центру Чумацького Шляху, де розташовані регіони активного зореутворення і надмасивна чорна діра Стрілець А*.
