New Horizons может считаться одной из самых амбициозных миссий НАСА последнего времени. Межпланетарная станции была запущена в январе 2006 года, а через год она оказалась у Юпитера. Гравитационный маневр вокруг планеты-гиганта позволил аппарату ускориться, и в итоге практически за 8 лет New Horizons долетел до Плутона, преодолев расстояние в 32 раза больше, чем от Земли до Солнца. Расстояние это действительно колоссальное, и информация с передающих устройств аппарата поступает очень медленно: где-то 1 килобайт в секунду. По ожиданиям специалистов НАСА, все спектографические, фотографические, изометрические данные о Плутоне и его спутниках, которые скопились на двух бортовых флеш-накопителях, будут передаваться больше года (около 470 дней).

Его размер больше, чем ожидалось

Фотография: NASA/JHUAPL/SWRI

Из-за его атмосферы (хотя и довольно тонкой) ученые не могли установить точные размеры Плутона. Адекватные данные были получены только при достаточном приближении к планете. New Horizons указал его точный диаметр - 2370 км (для сравнения: это меньше, чем расстояние от Москвы до Омска). Но он оказался явно больше, чем считалось до этого. Открытие тут же взбудоражило сторонников идеи о том, что Плутон должен быть вновь признан полноценной (а не карликовой, какой он считается сейчас) планетой.

Сторонники признания Плутона карликовой планетой в свою очередь утверждали, что он лишь один из многих подобных объектов в поясе Койпера (области, похожей на пояс астероидов, где скопился материал, оставшийся после формирования Солнечной системы) и даже не самый крупный из них - Эрида на тот момент считалась крупнее. Поэтому называть его планетой в полном смысле слова, такой как, например, Меркурий, неуместно. Но всплывший факт о том, что Плутон больше Эриды, вряд ли подорвет аргументацию и даст возможность обжаловать статус. Тем более в поясе Койпера то и дело находятся новые карликовые планеты, и некоторые могут оказаться больше и Плутона, и Эриды. Кроме того, Эрида все же больше Плутона по массе, так как она гораздо плотнее.

Настоящий цвет его поверхности

Фотография: NASA/APL/SWRI

Мало кто понял, что фотографии Плутона, ставшие вирусными в соцсетях, не отражают реалистичные цвета ландшафтов планеты. Цвета на снимках специально усилили с помощью фильтров, чтобы показать разницу в строении поверхности. Это помогло ученым понять химический состав льдов, а также оценить возраст геологических объектов. Все это может в дальнейшем показать ученым, как космическая погода влияла на динамику поверхности.

Какого цвета поверхность Плутона на самом деле? Еще в 2002 году, когда космический телескоп Хаббл сделал снимки далекой планеты, исследователи предположили, что она имеет красно-коричневый цвет. После того как детекторы, установленные на New Horizons, дали более подробные цветные изображения, эти догадки подтвердились. Появились и возможные объяснения: красновато-коричневый цвет, скорее всего, стал результатом химического процесса между молекулами метана в атмосфере Плутона и определенным ультрафиолетовым излучением, испускаемым Солнцем и далекими галактиками. То же самое явление наблюдается на спутнике Сатурна Титане и луне Нептуна Тритоне.

Странное отсутствие кратеров

Фотография: NASA/JHUAPL/SWRI

При более детальном рассмотрении первых снимков поверхности особенно удивило исследователей отсутствие кратеров на Плутоне. Известно, что большинство планет Солнечной системы полностью изрыты вмятинами, образовавшимися в результате бомбардировок астероидами. Планеты без кратеров (или с минимальным их количеством) - Земля, Венера и Марс - геологически активны, поэтому образующиеся кратеры закрываются все новыми и новыми слоями породы. Таким образом, ученые предположили, что поверхность Плутона не может быть старше 100 млн лет, что по геологическим меркам (сама планета сформировалась 4,5 миллиарда лет назад) относительно небольшой срок.

Возможная геологическая активность

Фотография: NASA/JHUAPL/SWRI

Геологическая активность должна чем-то подпитываться. Но что может подогревать Плутон? На многих планетах (включая Землю) происходит медленный процесс распада радиоактивных материалов, которые и обеспечивают теплом недра. Но Плутон слишком мал для того, чтобы вместить достаточно этих материалов. Обычно малые планеты с активной геологией, такие как, например, спутник Юпитера Европа, нагреваются изнутри благодаря феномену приливного ускорения . Планета сжимается и разжимается, как теннисный мячик, то приближаясь, то отдаляясь от более крупных объектов. Но вряд ли это происходит с Плутоном, так как поблизости от него нет никаких крупных планет, способных воздействовать на него.

Альтернативные гипотезы предполагают, что у Плутона может быть подземный океан, который охлаждается, очень и очень медленно выделяя тепло. Также, может быть, поверхность обнаруженного на планете льда является своего рода одеялом, которое замедляет скорость, с которой теряется внутреннее тепло.

Все эти вопросы представляют особенный интерес, так как ответы на них могут быть применимы ко многим другим планетам.

Природа сердца на Плутоне

Фотография: dorkly.com

Камеры New Horizons дали возможность разглядеть на Плутоне пятно в форме огромного сердца. Эта романтическая деталь способствовала вирусному распространению снимка по сетям. Было установлено, что пятно-сердце образовалось в результате мощного столкновения много миллионов лет назад. Вероятно, гигантская впадина заполнена замерзшими газами - азотом, метаном и двуокисью углерода.

Также исследователей очень удивили обширные горные массивы изо льда. Высота некоторых вершин достигает 3 км, а это еще одно указание на возможную геологическую активность.

Необычная атмосфера

Анимация, имитирующая пролет над горами Плутона, которая была создана из фотографий New Horizons

Спектрометр New Horizons смог уловить атомы азота, являвшиеся частью атмосферы Плутона. Причем находились они на расстоянии, превышавшем семь радиусов карликовой планеты, - это намного дальше, чем показывают рассчеты. Никаких других элементов обнаружить не удалось, из этого был сделан вывод, что у Плутона самая чистая азотная атмосфера среди всех планет Солнечной системы.

Исследование частиц также привело к выводу о том, что их «убегание» из атмосферы происходит быстрее, чем предполагалось. Об оттоке части атмосферы было известно и ранее, тот же самый процесс происходил с Землей миллиарды лет назад. Считается, что избавление от лишнего азота способствовало развитию жизни на нашей планете.

Спутники

Фотография: NASA/JHUAPL/SWRI

Во время пролета New Horizons были собраны данные и детальные изображения пяти лун Плутона, в том числе Харона, крупнейшего из них. До этого объекты представлялись лишь тусклыми точками света.

Харон, считавшийся безликим шаром изо льда, оказался целым миром со скалами, впадинами, глубокими расщелинами (одна из них глубже, чем Большой каньон). Хотя спутник имеет кратеры, их также меньше, чем ожидалось, а значит, есть и шансы на наличие геологической активности. Спутник имеет большое таинственное темное пятно, которое исследователи сочли полной неожиданностью. Вероятно, это кратер, образованный когда-то очень давно, а за долгое время он мог заполниться газами.

Фотография: NASA/JHUAPL/SWRI

Любопытные подробности стали известны о Никте и Гидре - еще двух из пяти спутников. Никта, напоминающая фруктовую жвачку размерами 42 на 36 км, имеет загадочное красное пятно (по предположениям - кратер), а Гидра по форме похожа на гигантскую серую варежку 55 на 40 км. Фотографии двух остальных спутников, Кербера и Стикса, будут получены только к середине октября.

Описание проекта

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).

Цели миссии New Horizons

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:

Картографирование поверхности Плутона и Харона
Исследование геологии и морфологии Плутона и Харона
Исследование атмосферы Плутона и её рассеяния в окружающее пространство
Поиск атмосферы у Харона
Построение карты температур поверхности Плутона и Харона
Поиск колец и новых спутников Плутона
Исследование объектов пояса Койпера

Устройство аппарата Новые Горизонты

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.

Телеметрия и управление

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.

Энергообеспечение

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 станции

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.

Ориентация и стабилизация

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.

АМС New Horizons сделала снимок этот снимок Европы после максимального сближения с Юпитером

1Юпитер и его спутник Ио. Снимок сделан АМС New Horizons в начале 2007 года.

Комбинированный снимок северного сияния на Юпитере, сделанный New Horizons и косми́ческой рентгеновской обсерватоорией Chandra

Изображение Малого красного пятна в атмосфере Юпитера, составленное из снимков космического телескопа Hubble и АМС New Horizons

Обеспечение теплового режима

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.

Приборы, установленные на АМС

АМС «Новые Горизонты» оснащена следующими приборами:

ультрафиолетовым спектрометром Alice для изучения состава атмосферы и структуры поверхности Плутона. Он был разработан в Юго-западном исследовательском институте. Такой же прибор был создан для АМС «Розетта» Европейского космического агентства;
обзорной фотокамерой Ralph, работающей в видимом и инфракрасном диапазонах;
камерой LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) с разрешением в 5 микрорадиан, способной производить детальную съёмку и съёмку с большого расстояния. Камера была разработана в APL;
измерителем параметров частиц солнечного ветра SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto), разработанным в Юго-западным исследовательским институтом. Он поможет установить наличие у Плутона магнитосферы, а также определить скорость, с которой он теряет атмосферу;
спектрометром энергетических частиц PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation). Задача прибора - поиск нейтральных атомов, уходящих из атмосферы Плутона и получающих заряд от солнечного ветра;
детектором пыли VB-SDC (Venetia Burney Student Dust Counter) для определения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера;
радиоспектрометром REX (англ. Radio EXperiment), интегрированным с основной антенной АМС. Его задача - изучение структуры атмосферы Плутона, тепловых свойств его поверхности и измерение массы Плутона, Харона и некоторых объектов пояса Койпера).

Долгое время Плутон особенно не интересовал ни астрономов, ни планетологов, уж больно далеко он находится от Земли. Однако в XXI веке ученые из НАСА все же решили, что дошла очередь и до Плутона, и направили к нему космический аппарат «Новые горизонты». Он преодолел огромное расстояние и переслал нам фотоснимки далекой планеты. Плутон дождался своего звездного часа - его портрет увидели миллиарды жителей Земли.

Уникальная миссия на окраине Солнечной системы

Почти до самого конца XX века астрономы и планетологи практически не обращали внимания на далекий Плутон, их интересовали более близкие и гораздо более интересные на их взгляд планеты. Плутон оставался единственной из планет Солнечной системы, к которой еще не приближался земной космический аппарат. Наконец в 90-х годах НАСА все же приступило к разработке автоматической межпланетной станции (АМС) New Horizons Pluto-Kuiper Belt для исследования Плутона.

В самом начале нового тысячелетия из-за сокращения финансирования проект какое-то время находился под угрозой полного закрытия, однако в его защиту активно выступила научная общественность, и средства на него выделили. С конца февраля 2003 года в НАСА начали подготовку первой экспедиции к Плутону. Поддержку руководства агентства получил малобюджетный проект «Новые горизонты», разработкой которого занималась группа под руководством Алана Штерна. Стоимость проекта оценивалась в 2006 году примерно в 650 млн долларов.

19 января 2006 года только с третьей попытки ракетоноситель «Атлас-5» вывел аппарат в космическое пространство, старт с мыса Канаверал два раза откладывался, один раз из-за сильного ветра, другой - из-за аварийного отключения электроэнергии. Стоит отметить, что на первой ступени «Атласа-5» был установлен российский двигатель РД-180. Так что в какой-то мере и с нашей помощью аппарат «Новые горизонты» отправился в свое долгое и опасное межпланетное путешествие.

Масса аппарата достигала 478 кг (из них - 77 кг топлива), а размеры - 2,2 x 2,7 x 3,2 метра. Источником электроэнергии служил радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), работающий на плутонии-238. Всего в РИТЭГ было загружено около 11 кг радиоактивного топлива. Любопытно, что плутоний был назван в честь планеты Плутон, к которой и направлялся аппарат.

Вычислительный комплекс на борту аппарата был представлен двумя системами - системой обработки команд и данных и системой навигации и управления. Каждую из систем продублировали, в сумме получилось четыре компьютера. Кроме самого различного научного оборудования на борту аппарата находились: капсула с частью праха астронома Клайда Томбо, первооткрывателя Плутона; компакт-диск с 434 738 именами людей, участвовавших в акции НАСА «Пошли своё имя на Плутон»; еще один диск с фотографиями аппарата и его разработчиков; два флага США и др.

Стоит отметить, что у руководства миссии из-за ограниченности современных технологий не было возможности вывести аппарат на орбиту Плутона и снизить его скорость. Заранее предполагалось, что он пройдет мимо планеты, надо было использовать это короткое время, чтобы получить максимум данных о Плутоне и его окружении.

Долгий и опасный путь к цели

Аппарат «Новые горизонты» покинул окрестности нашей планеты с самой большой скоростью из всех когда-либо стартовавших космических аппаратов. В момент выключения двигателей относительно Земли она составила 16,26 км/с. В январе 2006 года была осуществлена плановая коррекция траектории полета аппарата перед предстоявшим гравитационным маневром около Юпитера. Уже 7 апреля 2006 гола аппарат пересек орбиту Марса на расстоянии 243 млн км от Солнца, его скорость составляла около 21 км/с. Надо отметить, что путешествие аппарата было весьма рискованным. «Да. частицы размером с рисовое зерно могут быть смертельными для аппарата «Новые горизонты» поскольку движемся мы очень быстро», - рассказывал Алан Штерн, главный исследователь миссии.

28 февраля 2007 года был совершен гравитационный маневр в окрестностях Юпитера. Аппарат приблизился к планете на расстояние 2,305 млн км и произвел фотосъемку планеты и ее спутников с высоким разрешением. 8 июня 2008 года аппарат «Новые горизонты» пересек орбиту Сатурна. 29 декабря 2009 года ознаменовалось пересечением условной границы, которая отмечала половину расстояния от Земли до Плутона. В конце июля 2010 года прошло успешное опробование камеры дальней съемки LORRI на Нептуне и его спутнике Тритоне с расстояния примерно 23,2 а. е. от Нептуна.

В июне 2014 года команда миссии провела последнюю проверку систем перед прибытием к Плутону. 25 августа 2014 года аппарат пересек орбиту Нептуна. Уже в январе 2015 года началось наблюдение Плутона с большого расстояния, а 12 марта аппарат приблизился к планете на расстояние менее 1 а. е. С 25 апреля по 1 мая «Новые горизонты» провели фотосъемку, в результате которой на снимках были зафиксированы все известные на данный момент спутники Плутона, 12 мая эти снимки были опубликованы.

30 июня 2015 года аппарат «Новые горизонты» с помощью инструмента Ralph подтвердил наличие на планете метанового льда, открытого на Плутоне ещё в 1976 году учеными из обсерватории Китт-Пик. А вот 4 июля миссия оказалась под угрозой из-за сбоя компьютера, в результате произошел перерыв связи с центром управления полетом длительностью в 81 минуту. Стоит отметить, что в этот момент пакет команд от Земли до зонда шел 4 часа 30 минут. Однако специалисты из НАСА заверили, что сбой не окажет влияния на ход миссии.

Главную цель удалось достигнуть!

14 июля 2015 года начался пролет аппарата на расстоянии около 12,5 тысячи километров от поверхности Плутона. Это была кульминация уникальной миссии. В ход пошли все семь научных приборов и инструментов, находящихся на борту. В целом «Новые горизонты» проводили наблюдения всего 9 дней, за эти дни удалось собрать около 50 гигабит информации. 20 июля 2015 года завершилась передача на Землю первого пакета изображений системы Плутона с пролетной траектории. Передача данных продолжилась и в последующее время. 22,25,28 октября и 4 ноября 2015 года были проведены четыре коррекции траектории космического зонда. А 25 октября 2016 года завершилась передача на Землю научных данных, собранных во время пролета Плутона в июле 2015 года.

На 1 января 2019 года планируется пролет аппарата вблизи объекта 2014 MU69 из пояса Койпера на расстоянии 43,4 а. е. от Солнца. Подходящие цели для аппарата в поясе Койпеpa были найдены с помощью телескопа «Хаббл»; кроме 2014 MU69, это астероиды 2014 PN70 и 2014 OS393. Однако из-за отсутствия достаточного количества топлива последние две цели были отклонены. Окончание миссии «Новые горизонты» планируется в 2026 году.

Материалы этой уникальной миссии до сих пор обрабатываются учеными, однако о некоторых ее достижениях уже можно сказать. При сближении с Юпитером зонд «Новые горизонты» сделал ряд снимков Ио, которые запечатлели вулканические всплески на поверхности спутника. После обработки снимки позволили создать первое видео извержения вулкана за пределами нашей планеты. Зонд НАСА впервые показал всем людям, как выглядит далекий Плутон, кстати, уже в ходе миссии разжалованный из числа планет Солнечной системы. Сейчас это небесное тело считают карликовой планетой.

Наука

Накануне космический аппарат "Новые горизонты" совершил первый в истории облет Плутона, собрав данные этой карликовой планеты и ее спутников.

Проведя больше 9,5 лет в космосе, аппарат совершил максимальное сближение с Плутоном, находясь на расстоянии 12 500 км от его поверхности.

Этот событие навсегда останется в истории как момент, когда человечество впервые посетило Плутон. Вот несколько интересных фактов о миссии "Новые горизонты" к Плутону.

Космический корабль "Новые горизонты"

1. "Новые горизонты" - самый быстрый космический аппарат, который когда-либо был запущен.

В 2006 году ракета-носитель "Атлас-5" запустила "Новые горизонты" в космос. На третей стадии отделения, аппарат двигался со скоростью 16 км в секунду. Чтобы лучше представить себе эту скорость: астронавтам "Аполлона" потребовалось 3 дня, чтобы добраться до Луны, а "Новые горизонты" прошел бы то же расстояние за 9 часов.

2. Когда "Новые горизонты" был запущен, Плутон был еще планетой.

Когда был запущен космический аппарат, ученые уже выражали сомнения в отношении статуса Плутона, как планеты . Это было вызвано открытием объекта, похожего с Плутоном размера – Эридой, открытой в 2005 году.

Ученым предстояло решить, станет ли Эрида 10-й планетой, либо нужно внести изменения в определение термина "планета".

В конечном счете, Плутон лишили статуса планеты через 8 месяцев после запуска "Новых горизонтов".

3. Гравитация Юпитера оказала эффект рогатки на зонд.

Гравитационный маневр подразумевает, что космический аппарат, пролетающий возле планеты, пользуется гравитацией планеты, чтобы изменить скорость или направление, как если бы его запустили с помощью огромной рогатки.

Гравитация Юпитера запустила "Новые горизонты", увеличив его скорость до 83 700 км в час . Проходя через юпитерианскую систему, аппарат впервые запечатлел такое явление, как молния возле полюсов Юпитера.

4. На его борту находится прах человека, который открыл Плутон.

В 1930 году Клайд Томбо (Clyde Tombaugh) – американский астроном из Обсерватории Лоуэлл открыл планету, которую впоследствии назвали Плутоном. Томбо умер в 1997 году, и на борту "Новых горизонтов" находится часть его праха. Его последним желанием было отправить его прах в космос.

Когда космический аппарат пройдет за пределы Пояса Койпера, прах астронома станет первым, пересекшим Солнечную систему. Также на борту зонда есть компакт-диск с именами 434 000 людей , которые участвовали в акции "Отправь свое имя на Плутон".

Фото Плутона с "Новых горизонтов"

5. Ученые считают Плутон "научным миром чудес".

Команда ученых из Университета Джона Хопкинса, которые управляют миссией "Новых горизонтов" для НАСА, описывает систему Плутона, как "научный мир чудес".

Кроме отображения геологии и морфологии, анализа атмосферы и погоды, зонд исследует и самый крупный спутник Плутона - Харон. Эти два небесных тела, вращающихся вокруг одного центра гравитации, составляют единственную бинарную систему в Солнечной системе . Впервые мы сможем изучить этот новый планетарный класс известный, как "ледяной карлик"

6. Для всей миссии использовано меньше энергии, чем для лампочки мощностью 100 Ватт.

Этот космический аппарат использует в качестве источника электроэнергии радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) – своего рода электростанцию плутония.

Как и термос, аппарат завернут в термозащитное покрытие, чтобы удерживать тепло, вырабатываемое электроникой зонда, и поддерживать ее стабильную температуру. РИТЭГ не обеспечивает реактивное движение, а зонд летит на скорости, созданной при запуске и с помощью гравитации Юпитера.

7. Данные отправляются на Землю со скоростью 2 кбит/сек.

Космический аппарат использует огромную антенну для связи с Сетью дальней космической связи НАСА. Это не такая простая задача: луч шириной всего 0,3 градуса должен попасть на Землю с Плутона и дальше. Требуется 4 часа, чтобы данные попали на космический аппарат, а когда облет закончится, нужно будет еще 16 месяцев, чтобы отправить все данные на Землю .

Миссия к Плутону "Новые горизонты" 2015

8. Практически нет права на ошибку.

"Новые горизонты" преодолел расстояние почти в 4,8 миллиардов километров, двигаясь со скоростью примерно 50 000 км в час. Если в силу орбитальной механики он отклонится всего на 100 секунд в сторону, он не сможет собрать все нужные научные данные. Задумайтесь: небольшое отклонение, которое может перечеркнуть 9,5 лет полета.

9. Новые спутники могут представлять новые опасности.

В 2011 году "Новые горизонты" открыл второй спутник, вращающийся вокруг Плутона – Кербер , а через год третий – Стикс . Это было волнующим и тревожным открытием.

У этих спутников не достаточно массы и гравитации для удерживания мусора, появляющегося в результате планетарных столкновений, которые могут попасть на космический аппарат. При этом необязательно, чтобы мусор был большим, чтобы представлять опасность. Даже частица размером с рисовое зернышко может стать катастрофической для зонда, так как он двигается с огромной скоростью.

10. Миссия "Новых горизонтов" не останавливается на Плутоне.

Когда космический аппарат пройдет Плутон, у него будет достаточно энергии, чтобы продолжить свой путь до Пояса Койпера – огромной области ледяных тел и загадочных небольших объектов, вращающихся за пределами Нептуна.

Эти объекты являются строительным материалом для Плутона и похожих планет. "Новым горизонтам" предстоит пройти больше миллиарда километров за пределами Плутона.

Запущенная в 2006 году для исследования ( считавшейся полноценной, а ныне носящей «звание» карликовой) планеты Солнечной системы Плутон миссия » с честью выполнила задачу и навсегда удаляется от родной звезды. Каковы же результаты исследований, которые провела автоматическая межпланетная станция?
Учёные астрономы с нетерпением ждали встречи аппарата с Плутоном, так как ранее ещё ни одно творение рук человеческих не приближалась к нему. Данные о планете, названной в честь бога подземного царства мёртвых, почитавшегося древними римлянами, доступные ранее астрофизикам – это материалы, полученные с наземных телескопов, а также с орбитального телескопа .

После пролёта аппарата над поверхностью Плутона в памяти устройства храниться огромное количество полученной в результате сканирования планеты информации. Учитывая небывалую удалённость «Новых горизонтов» от Земли, скорость передачи данных сильно ограничена. А удалена станция более чем на 40 (одна астрономическая единица – а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца 150 миллионов километров). Поэтому информация с дисков памяти исследовательской миссии была передана на Землю только примерно через год.

Как выяснилось, Плутон зря считался мёртвым куском льда и замёрзших газов. Космические исследования показали, что это не так. Сравнивая поверхность карликовой планеты с поверхностью его естественного спутника Харона (в верованиях древних римлян Харон – лодочник перевозящий души умерших людей в царство теней через священную реку Стикс) нельзя не заметить разительных отличий. В их числе – чрезвычайно малое количество метеоритных кратеров на Плутоне по сравнению со спутником.
Это может иметь только одно объяснение – поверхность планетоида постоянно обновляется в результате процессов, происходящих в недрах. Все планеты солнечной системы, обладающие массой, достаточной для гидростатического равновесия имеют схожие процессы.
На Земле это выглядит так: по поверхности расплавленной мантии «плавают» тектонические плиты из твёрдой породы. Эти плиты расширяются, уменьшаются, сталкиваются, вызывая землетрясения, извержения вулканов. На Плутоне тектонические плиты состоят из водяного льда, а также из замёрзших газов и покоятся на субстанции из того же материала, но обладающей текучестью под действием давления верхних слоёв.
По всей поверхности Плутона наблюдаются результаты тектоники: ледяные горные массивы и хребты, гладкие равнины из недавно замёрзших газов и жидкостей, а также криовулканы. От земных вулканов отличающиеся тем, что извергаются из них водяной пар и другие газы, а по склонам стекают те же самые вещества в жидком виде.

Состав льда и атмосфера Плутона

Как показали космические исследования, в составе поверхности Плутона преобладают водяной и азотный льды. Распределены эти два компонента по поверхности планеты неравномерно, и это, возможно, является ключом к пониманию тектонических процессов. Кроме того, равнины покрыты слоем толинов – полимеризованных простейших углеводородов. Эти вещества образуются из исходных метана и этана под воздействием ультрафиолетовых лучей, источником которых служит Солнце.
При физических условиях глубокого космоса толины кристаллизуются, их массы имеют жёлто – коричневый цвет. Именно благодаря этим химическим соединениям поверхность Плутон имеет слегка необычную относительно яркую окраску.
А вот атмосфера планетоида подкачала. Учёные надеялись найти более плотную и мощную атмосферу, нежели та, которую обнаружила автоматическая межпланетная станция. Давление атмосферы у поверхности не более одной стотысячной от земного. Как известно, орбита Плутона сильно вытянута, и обладает весьма значительным эксцентриситетом: в перигелии планета почти в два (!) раза ближе к Солнцу чем в апогее, а света в ближайшей к звезде точке получает почти в три раза больше.

Такая особенность скорее всего приводит в значительным изменениям в плотности атмосферы в зависимости от времени плутонианского года. Но проверить данную гипотезу в ближайшее время путём наблюдений не удастся, так как период обращения Плутона вокруг Солнца составляет 248 земных года.
Состоит атмосфера в основном из азота, присутствует также в небольших количествах метан, проявляются следы монооксида углерода. Толины образуются скорее всего именно в атмосфере, затем, конденсируясь, тонким слоем выпадают на поверхность. А до того, как упасть, толины находятся во взвешенном состоянии, образуя некое подобие облаков, которые и были обнаружены космическим аппаратом.

Спутники

Первый открытый спутник Плутона – Харон. Он был ещё в восьмидесятые годы прошлого столетия. Харон – самый большой естественный спутник планетоида и единственный, имеющий массу, достаточную для обретения гидростатического равновесия. Интересно, что соотношение массы планеты и спутника составляет 1 к 8. Это очень большая масса спутника по отношению к массе материнской планеты. Из-за этого пару Плутон – Харон иногда называли двойной планетой.
Пролет над Хароном

Поверхность Харона покрыта в основном водяным льдом, есть свидетельства о геологической активности небесного тела, в частности криовулканы. Правда, она гораздо слабее чем на Плутоне.

Остальные спутники планетоида – Стикс, Никта, Кербер (Цербер) и Гидра. Это куски породы неправильной формы размерами менее сотни километров.

Какие горизонты «за горизонтом»

Покинув систему Плутона автоматическая межпланетная станция продолжает удаляться от Солнца со скоростью около 15 километров в секунду. Планируется, что в ночь с 31 декабря 2018 года на 1 января 2019 года аппарат ожидает «новогодняя» встреча в поясе Койпера с одним из классических его представителей – небольшим астероидом 2014MU-69. Затем последует передача полученных данных и в 20-е годы текущего тысячелетия миссия наконец будет завершена.