14 июля 2015 года состоялось одно из самых важных космических событий XXI века: миссия New Horizons совершила пролет Плутона. По случаю десятилетнего юбилея исторического визита рассказываем о техническом устройстве аппарата и его основных достижениях.
Последнее белое пятно на карте Солнечной системы
После того как в 1989 году зонд Voyager 2 совершил пролет Нептуна, на карте Солнечной системы осталось последнее, как тогда считалось, белое пятно — Плутон. Неудивительно, что в недрах NASA было разработано несколько проектов миссий к девятой планете Солнечной системы. Но из-за недостатка финансов ни один из них не был выбран для реализации.
Ситуация изменилась в конце 1990-х, когда астрономы подтвердили существование пояса Койпера и стали массово открывать населяющие его ледяные тела, крупнейшим из которых оказался Плутон. Теперь речь уже шла не об отправке миссии к одинокому объекту, а исследованию огромного неизведанного региона, который ранее ускользал от внимания ученых.
В 2003 году NASA, наконец, одобрила миссию к Плутону, получившую название New Horizons. Строительством аппарата занялась команда из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса.
Техническое устройство New Horizons
Размеры New Horizons составляют 0,69 ×2,11×2,74 метра, масса (на момент запуска) — 478 килограммов, из которых 77 приходилось на топливо. Аппарат получает энергию от радиоизотопного термоэлектрогенератора (ритэга), вырабатывающего ее за счет распада плутония-238.
New Horizons несет на своем борту семь приборов: три оптических, два для измерения характеристик заряженных частиц, одно устройство для радиоэксперимента (для изучения атмосферы Плутона по характеристикам радиосигнала с Земли) и детектор пыли.
На борту аппарата также находится символический груз. Это:
- два флага США;
- две памятные монеты, посвященные штатам Мэриленд, где был построен аппарат, и Флорида, откуда он был запущен;
- почтовая марка 1990 года с надписью «Плутон: еще не исследован»;
- небольшой фрагмент первого пилотируемого частного суборбитального космического аппарата SpaceShipOne;
- два компакт-диска, на одном из которых записаны имена 434 738 человек, участвовавших в акции NASA «Отправьте свое имя на Плутон», а на другом находятся фотографии аппарата и его разработчиков;
- капсула с частью праха первооткрывателя Плутона Клайда Томбо, скончавшегося в 1997 году.
Девять лет на полет к Плутону
New Horizons был запущен 19 января 2006 года при помощи ракеты Atlas V. Аппарат покинул окрестности Земли двигаясь с гелиоцентрической скоростью 16,2 км/c, что стало рекордом. В 2007 году New Horizons совершил пролет Юпитера. Гравитация газового гиганта ускорила зонд, что позволило на несколько лет уменьшить время полета до Плутона.
Вскоре после запуска New Horizons, астрономы «разжаловали» Плутон. Он потерял статус планеты и стал именоваться карликовой планетой. Стоит отметить, что многие сотрудники миссии были не согласны с этим решением. За время полета New Horizons телескопу Hubble также удалось открыть два ранее неизвестных спутника Плутона, получивших название Стикс и Кербер.
Одним из важных нововведений New Horizons стал режим гибернации. Большую часть полета к Плутону аппарат провел в спящем режиме и не требовал большого штата для поддержания работы, что позволило уменьшить затраты на миссию.
Встреча с Плутоном
Историческая встреча с Плутоном состоялась 14 июля 2015 года. New Horizons пролетел на расстоянии 12 472 км от его поверхности. Время и дистанция были выбраны в ходе тщательного анализа. Ученые хотели получить детальные снимки яркого участка на поверхности Плутона, ранее идентифицированного на изображениях телескопа Hubble. Выбранная траектория также обеспечивала съемку в высоком разрешении его крупнейшего спутника Харона.
Из-за технических ограничений, New Horizons потребовалось более года, чтобы передать всю собранную информацию на Землю. Но ожидание того стоило. Практически первые опубликованные снимки вызвали сенсацию. Оказалось, что яркий регион на Плутоне имеет форму, напоминающую гигантское сердце.
Западная часть этого «сердца», названная Равниной Спутника, представляет собой одно из самых удивительных образований во всей Солнечной системе. Она покрыта ярким азотным льдом и крайне молода — на ней нет ни одного заметного кратера. По бокам ее окаймляют горы из водяного льда. Иногда от них отрываются блоки, которые словно айсберги дрейфуют по Равнине Спутника со скоростью несколько сантиметров в год. Согласно наиболее популярной версии, этот регион является гигантским ударным кратером, со временем заполнившийся замерзшими газами из атмосферы Плутона.
На Плутоне также были найдены и другие весьма интересные формации. В их числе участки поверхности с гигантскими ледяными иглами, горы, на чьих вершинах лежат шапки из метанового снега, криовулканы, и низины, покрытые слоем органических молекул.
Атмосфера Плутона тоже удивила ученых. Несмотря на свою крайнюю разреженность, в ней дуют ветра и она обладает на удивление сложной структурой. А углеводородная дымка придает ей голубой оттенок.
Последующий анализ данных New Horizons также указал на том, что в недрах Плутона может скрываться подповерхностный океан. Так что, по крайней мере в теории, на карликовой планете может существовать жизнь.
Что касается Харона, то спутник удивил ученых опоясывающей его по экватору системой каньонов, которые могут даже превосходить по протяженности знаменитые Долины Маринера. Возможно, это все что осталось от некогда скрывавшегося в его недрах океана. По одной из гипотез, замерзание океана привело к тому, что кора спутника треснула, сформировав гигантские каньоны.
Путешествие в пояс Койпера
После пролета Плутона и Харона, New Horizons продолжил свое путешествие вглубь пояса Койпера. Его новой целью стал ледяной объект, получивший название Аррокот. Встреча с ним состоялась 1 января 2019 года на расстоянии 6,5 млрд км от Солнца.
Аррокот стал не только самым далеким в истории, но и самым примитивным небесным телом, исследованным космическим аппаратом с близкого расстояния. Он представляет собой контактный объект, сформировавшийся в результате столкновения двух тел на небольшой скорости. Его поверхность имеет красный цвет, что объясняется покрывающим ее слоем органических молекул под названием толины.
Больший из компонентов Аррокота имеет размеры 22×20×7 км и напоминает гигантский блин. По мнению астрономов, именно так выглядели планетезимали — древние зародыши, давшие начало всем нынешним планетам Солнечной системы. Меньший из компонентов Аррокота имеет более традиционную форму, близкую к сферической. Его размеры составляют 14×14×10 км.
Изучив снимки New Horizons, астрономам удалось найти всего несколько кратеров на поверхности Аррокота. Это говорит о том, что за 4,5 млрд лет после своего формирования он почти не взаимодействовал с другими объектами, а значит его вид близок к первозданному.
Будущее New Horizons
После визита к Аррокоту New Horizons более не совершил близких пролетов других объектов пояса Койпера. Тем не менее аппарат активно использовался для удаленных наблюдений различных небесных тел, а также целого ряда других исследований — от измерения яркости Вселенной до эксперимента по межзвездной навигации.
Сейчас аппарат находится на расстоянии 9 млрд км от Солнца и ежегодно увеличивает этот показатель на 430 млн км. По расчетам специалистов, ритэг New Horizons продолжит вырабатывать достаточно энергии для его работы до 2030-х годов. Правда, уникальный зонд могут отключить намного раньше: проект нынешнего бюджета NASA не предусматривает продолжение финансирования его миссии. Если New Horizons не удастся спасти, это станет крупным ударом для науки, ибо у человечества не останется ни одного действующего космического аппарата в поясе Койпера.
Что же касается будущего New Horizons, то аппарат набрал достаточную скорость, чтобы вырваться из гравитационных оков Солнца и навсегда покинуть Солнечную систему. Его путь будет лежать к центру Млечного Пути, где находятся регионы активного звездообразования и сверхмассивная черная дыра Стрелец А*.
