Двадцять років тому з космодрому на мисі Канаверал стартував космічний апарат New Horizons. За 8,5 року потому про нього говорив увесь світ, коли він передав на Землю перші в історії знімки поверхні Плутона з близької відстані. Однак насправді його пригоди розпочалися набагато раніше.
Кому цікавий Плутон
19 січня виповнюється 20 років відтоді, як з бази космічних сил США стартувала ракета Atlas 5, що вивела за межі сфери земного тяжіння космічний апарат New Horizons. Зараз про нього говорять переважно у зв’язку з тими відкриттями, які він зробив під час свого короткого прольоту Плутона.
Однак насправді цікаві пригоди у зонда, призначеного для дослідження Плутона, розпочалися задовго до літа 2015 року і навіть задовго до запуску, хоча пригоди ці мали трошки незвичний вигляд.
Почати треба з того, що перший космічний апарат міг досягнути Плутона ще на кілька десятиліть раніше. Ним цілком міг стати Voyager 1. Принаймні ще у 1970-х роках, на етапі планування місії, існувала ідея під час прольоту повз Сатурн здійснити гравітаційний маневр, який дозволив би за кілька років спрямувати зонд до об’єкта, що тоді вважався дев’ятою планетою Сонячної системи.
Проте тоді Плутон вважався занадто далеким і нецікавим, тому перевага була віддана такій траєкторії, яка дозволила краще дослідити найбільший супутник Сатурна Титан. Однак протягом наступних 15 років все сильно змінилося. У 1978-му у Плутона знайшли супутник Харон, незвично великий і близький до планети, а у 1985 році — атмосферу. Усе це вже було варте того, аби запускати апарат до найвіддаленішого, як тоді здавалося, тіла Сонячної системи.
У 1989-90 роках у NASA була створена робоча група, яка розробила проєкт під назвою Pluto 350. Це мала бути дійсно епічна місія, розрахована на 15 років. Спочатку апарат мав попрямувати до Венери та Меркурія, щоб набрати швидкість, потім здійснити ще один гравітаційний маневр поблизу Юпітера і лише після цього прямувати до Плутона.
Такий хитрий план потрібний був через те, що швидкість, яку можна забезпечити апарату під час старту, достатньо обмежена, і весь час, поки він летітиме до Плутона, сила тяжіння Сонця його гальмуватиме. Цілі він при цьому досягне, але станеться це за кілька десятиліть.
Саме тому без проміжного пункту у вигляді Юпітера, падіння на який при правильному розрахунку можна перетворити на прискорення, не обійтися. Але 15 років все одно було занадто довго, і тому в лабораторії реактивного руху NASA розробили інший план під назвою Pluto Fast Flyby. Він передбачав політ двох невеликих апаратів тривалістю усього 7 років і гравітаційний маневр поблизу від Юпітера. Фактично саме цей план і був реалізований потім під час місії New Horizones.
Чи виправдовує себе політ до Плутона?
Проте саме в цей час, у 1993 році, після втрати Mars Observer кількість охочих платити 1 млрд доларів — саме в таку суму тоді оцінювали місію до Плутона — різко скоротилася. Натомість інтерес науковців лише зростав. Річ у тім, що 1987 року ця планета пройшла точку рівнодення, а 1989-го — перигелій, тобто найближчу до Сонця точку своєї орбіти.
Магазин від Universe Space Tech
Шкарпетки Космічна Капібара – Велика Капі
До товаруДо того ж орбіта Плутона не лише сильно витягнута, а й істотно нахилена до екліптики. Це означає, що найсприятливіший момент для запуску апарата із Землі припадав саме на другу половину 1980-х років. Повний оберт навколо Сонця це божевільне небесне тіло здійснює за 247 років.
Тобто з кожним роком траєкторія польоту апарата ставала б все довшою і все сильніше піднятою над тією площиною, в якій обертається решта планет Сонячної системи. А це означало б все більші витрати при меншій масі обладнання, яке можна було б доставити до цілі.
У спробі врятувати місію запропонували відчайдушний варіант: її мали запустити російською ракетою, а фінансування взяла б на себе Німеччина в обмін на можливість розмістити на борту власний субзонд. Його планували скинути на один із супутників Юпітера під час прольоту апарата крізь систему газового гіганта.
Так у розмовах про політ до Плутона з’явилася тема того, що на шляху до нього апарат має не тільки «спати», а й досліджувати щось цікаве, повз що він пролітає. Але план не спрацював, у середині 1990-х від проєкту відмовилися.
Але ненадовго, бо саме в цей час за орбітою Нептуна почали знаходити все нові й нові об’єкти. План польоту до Плутона знову дістали з шухляди й доповнили частиною, в якій зонд після дослідження планети мав полетіти далі та як слід роздивитися один із нововідкритих астероїдів.
Місію перейменувати у Pluto Kuiper Express, залишили тільки один із двох раніше запланованих апаратів, але це проєкту не допомогло. У 1999 році його знову відхилили. Але цього разу громадськість була на боці науковців, і невдовзі NASA довелося оголосити новий конкурс, перемогу в якому отримав проєкт New Horizons: Shedding Light on Frontier Worlds від Лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса. Саме його й почали реалізовувати.
Конструкція New Horizons
У готовому до старту вигляді апарат мав вагу 478 кг, з яких 77 кг припадало на паливо, і розмір із невеличке авто. Рухали його у просторі чотири маршеві реактивні двигуни й 12 двигунів орієнтації. Усі вони працювали на гідразині як монопаливі.
Корисне навантаження складалося з цілого набору наукових інструментів. Камера Alice забезпечувала спостереження за об’єктами та спектроскопію в ультрафіолетовому діапазоні, Ralph — аналогічні дослідження в інфрачервоній частині спектра, а за видимий діапазон відповідав головний телескоп LORRI.
Також на борту були аналізатор сонячного вітру SWAP та PEPSSI. Ці два прилади вловлювали всі високоенергетичні частинки, з якими стикався New Horizons під час польоту. Вони мали відповісти на питання, наскільки сильно впливає сонячне випромінювання на об’єкти на такій відстані від світила.
За дослідження значно більших за розміром частинок, з якими міг зіткнутися апарат відповідав прилад VBSDC. Також на борту був радіоспектрометр REX, призначений для вивчення атмосфери Плутона по тому, як крізь неї проходить сигнал із Землі.
Керував цим усім бортовий комп’ютер. А сигнали йому надходили із Землі через систему зв’язку. Всередині New Horizones підтримувалася температура в межах 10–30°С.
Усе це потребувало великої кількості енергії. А сонячні батареї через значну віддаленість Плутона від Сонця застосувати було неможливо. Тож для живлення New Horizons використовувався радіоізотопний термоелектрогенератор з 72 плутонієвих «таблеток». Він забезпечував потужність 245 Вт.
Політ до Плутона
Коли 19 січня 2006 року New Horizons таки вирушив у космос, його запускали за допомогою найпотужнішої модифікації Atlas 5, яка називається 551. Вона має аж п’ять твердопаливних прискорювачів. Завдяки цьому апарат вдалося розігнати до 12,4 км/с. А потім ще увімкнувся розгінний блок, завдяки якому швидкість досягла 16,207 км/с.
New Horizons попрямував до Юпітера, проте досяг його тільки за рік, у лютому 2007-го. За цей час багато чого сталося. Ще у лютому 2006 року інженери випробували камери апарата і зняли за його допомогою астероїд, який тоді мав тільки номер — 132524. Відстань до нього тоді складала 102 тис. км. Отже, апарат ще на початку своєї місії збагатив нашу скарбничку небесних тіл, знятих із близької відстані.
А ось 24 серпня того ж року сталася значно менш приємна для команди апарата подія. XXVI Генеральна асамблея Міжнародного астрономічного союзу прийняла нову класифікацію тіл Сонячної системи. Причиною цього стало саме відкриття нових тіл за орбітою Нептуна, яке дало нове дихання дослідженню Плутона.
За іронією долі, за новою класифікацією Плутон був віднесений не до великих планет, а до карликових. Першовідкривач Ериди Майкл Браун із цього приводу відверто радів. А ось голова команди New Horizons Алан Стерн назвав нову класифікацію повною дурнею.
Така оцінка зовсім не є дивною. Якби нову класифікацію прийняли кількома роками раніше, команді New Horizons було б важко довести важливість проєкту. Однак апарат уже летів у космосі й у вересні 2007 року навіть почав спостерігати за Юпітером.
Сам проліт із гравітаційним маневром відбувся у лютому 2007 року, і це був надзвичайно вдалий з погляду підняття авторитету місії момент. Одні апарати на той час уже завершили дослідження найбільшої планети Сонячної системи, інші ще були на шляху до неї. New Horizons виявився головним її дослідником.
Зонд зробив чимало знімків самої планети та її супутників. Особливо цікавими вийшли зображення чотирьох найбільших із них, бо над Іо він сфотографував фонтан лави, що б’є на сотні кілометрів вгору, просто у космос. Також були досліджені атмосфера та магнітосфера Юпітера.
Місія триває
Після прольоту повз Юпітер New Horizons перейшов у «сплячий» режим. Раз на два — три місяці інженери виводили його в активний стан і перевіряли роботу систем. Так тривало до моменту зближення з Плутоном. Тоді про зонд заговорив увесь світ — і так тривало кілька тижнів. А згодом, як і будь-яка сенсація, він знову зник із поля загальної уваги.
Але наукова місія апарата на тому не завершилася. Він продовжив досліджувати транснептунові об’єкти й 1 січня 2019 року пролетів повз астероїд Аррокот, зазнімкувавши й дослідивши його. Це перше дослідження подібного тіла, і саме завдяки йому ми знаємо, на що схожі околиці Сонячної системи.
А політ New Horizons все триває і триває. Очікується, що радіоізотопний генератор працюватиме мінімум до 2035 року. Можна очікувати, що до того часу він здійснить ще чимало інших відкриттів.
