New Horizons благополучно миновал Плутон. New horizons плутон
New horizons: к Плутону... и дальше
За те 85 лет, что человечество знает о существовании Плутона, эта карликовая планета еще ни разу не совершила полный оборот вокруг Солнца. Она так далека и от него, и от Земли, что даже самые мощные телескопы видят ее как расплывчатый диск. Спустя десятилетия расчетов и догадок астрономов у нас есть лишь приблизительное представление об этой ледяной глыбе.
Утром вторника это изменится.
В 7:49:58 по восточному времени космический корабль NASA «Новые горизонты» подойдет к Плутону на 13 тысяч километров — достаточно близко, чтобы запечатлеть объекты размером с порт Манхэттена. Экзотические ледники, азотистая атмосфера и загадочные темные пятна Плутона больше не будут существовать лишь в умах астрономов. Они станут реальностью.
В прошлый раз люди исследовали новую планету в восьмидесятых, во время полета корабля Voyager 2.
«Это то, о чем дети будут читать в учебниках XXII века», — считает Алан Стерн, главный исследователь проекта «Новые горизонты», руководивший миссией момента ее начала 15 лет назад
Девять с половиной лет из этого срока занял полет «Новых горизонтов» через Солнечную систему на расстояние 4,8 миллиардов километров. Когда этот маленький корабль отправился в путь, Плутон еще был планетой. Стерн и многие другие исследователи Плутона до сих пор раздражены из-за того, что в 2006 году его разжаловали в ранг карликовых планет — унижение космических масштабов. Но именно из-за своего чудного статуса Плутон и представляет такой интерес.
В отличие от четырех твердых планет и четырех газовых гигантов Солнечной системы, Плутон относится к неизведанной «третьей зоне» на ее окраинах, называемой поясом Койпера. Там находятся карликовые планеты и миллионы других ледяных тел — замерзшие остатки процесса образования Солнечной системы. «Новые горизонты» совершил это далекое путешествие в прошлое сквозь пространство и время.
Гонка со временем
То, что «Новые горизонты» зашел так далеко, объясняется двумя факторами — «Подпольем Плутона» и расположением планет, в прямом смысле.
«Подполье Плутона» — группа исследователей, собравшихся за обедом в ресторане Балтимора в 1989 (это было так давно, что они уже не помнят, какой был ресторан — итальянской кухни или морепродуктов). Ученых-планетологов очень заинтересовали новые карты Плутона, которые удалось создать благодаря событию, происходящему раз в столетие. В течение пяти лет с 1985 года Плутон и его крупнейший спутник, Харон, сменяли друг друга в поле зрения землян. Измерив свет, блокированный Хароном, когда тот затмевал собой Плутон, ученые смогли изобразить темные и светлые участки на поверхности карликовой планеты.
Полученные карты лишь подстегнули любопытство астрономов: что же это за темные участки?
«Очевидным шагом было бы направить космический корабль к Плутону, но NASA не говорило об этом», — рассказывает Марк Бьюи, член «Подполья», ныне исследователь в рамках миссии «Новые горизонты»
Группа разработала стратегию развития миссии по полету к Плутону, и Стерн стал ее неформальным лидером.
В течение следующего десятилетия США отвергло четыре миссии изучения Плутона, в основном из соображений бюджета. Плутон движется по овальной орбите, так что начиная с 1989 года он двигался прочь от Солнца — так далеко, что его атмосфера могла замерзнуть, и значительная часть научной миссии стала бы бессмысленной. Следующая возможность не появилась бы до 2200 года. Это был шанс всей жизни.
Вдобавок, нужно было учесть влияние Юпитера. Находясь в нужном положении, газовый гигант мог быть использован как гравитационная катапульта, ускоряющая полет к Плутону. Без помощи гравитации девятилетний полет был бы в полтора раза дольше. Еще несколько лет промедления — и Юпитер ушел бы с нужной позиции.
«Новые горизонты» сдвинуло с места старые добрые политические игры. Однажды известный научно-популярный телеведущий Билл Най даже притащил открытки с тысячами посланий от сторонников полета к Плутону в американский Сенат.
Крупнейший сдвиг случился в 2002 году, когда эта миссия стала главным пунктом в Ежедекадном докладе по планетологии Национального исследовательского совета — во многом благодаря лоббистской деятельности Стерна среди его коллег-ученых. Программа «Новые горизонты» официально получила финансирование.
С окончанием политических битв Стерн занялся техническим вопросом: как поднять (буквально) «Новые горизонты» вовремя для гравитационной поддержки Юпитера? «Многие мне говорили, что у меня ничего не получится». «Новым горизонтам» пришлось работать в условиях малого бюджета — менее 600 миллионов долларов — и плотного графика (по меркам NASA за четыре года миссию не подготовить). Помимо этого нужно было соорудить зонд, способный выдержать путь в 4,8 миллиардов километров.
И все же им удалось. 19 января 2006 года аппарат «Новые горизонты» отправился в космос на огромной ракете Atlas V. Эта компактная, быстрая машина — быстрейший корабль, запускавшийся с Земли. Ракета летела со скоростью 58 500 километров в час, когда покидала атмосферу Земли, и «Новые горизонты» достиг Луны всего за девять часов — Аполлону 11 для этого понадобилось три дня. Восторгу ученых не было предела. Интерес, вызванный миссией, не угас за последние девять с половиной лет даже среди тех, кто не работает над «Новыми горизонтами». «Это захватывающе! Я постоянно говорю это слово, но как еще это назвать?», — восклицает Марк Сайкс из Института планетологии.
Плутон вблизи
Для такого важного астрономического зонда «Новые горизонты» весьма мал — размером с детское пианино.
«Все семь инструментов на «Новых горизонтах» вместе весят меньше, чем одна только камера на зонде Cassini Saturn», — говорит Стерн
Когда «Новые горизонты» будет пролетать мимо Плутона, эти семь инструментов вступят в слаженный танец, собирая максимально возможную информацию. Для земных наблюдателей за аппаратом момент наибольшего сближения произойдёт в относительной тишине: «Новые горизонты» будет слишком занят наблюдением, чтобы передавать данные в центр управления полетами. Астрономам миссии в лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса в Мэриленде — и всем людям, наблюдающим издалека — придется просто подождать.
«Спустя девять с половиной лет так много надежд возлагается на последний день. Некоторые из нас кусают ногти от волнения», — признается Хэл Уивер, проектный ученый миссии
На скорости полета «Новых горизонтов» в 50 тысяч км/ч, космический мусор размером с зернышко риса может пробить смертельную дыру в аппарате. Так что и в самом деле — кусаем ногти.
Если все пройдет нормально, данные начнут поступать обратно на Землю, пересекая такую огромную бездну, что каждой передаче на путь до Мэриленда понадобится четыре часа. Точное расписание того, когда что будет происходить, занимает четыре инструкции, только одна из которых занимает целых 50 страниц. Чтобы отправить все данные домой, зонду понадобится больше года: скорость приема всего 2 килобита в секунду, и «Новым горизонтам» нужно делить антенны сети NASA «Deep Space» с другими аппаратами.
Но самый сок придет первым. Уивер говорит, что крупный план Плутона, снятый камерой прибора «Лорри», будет одним из первых в списке. Другая камера, «Ральф», сделает цветные съемки поверхности Плутона (которая, кстати, красновато-коричневого цвета, а не синего, как вам на протяжении десятилетий говорили учебники).
«Благодаря „Новым горизонтам“ Плутон из разряда чисто астрономических объектов перейдет и в физический, геологический мир», — отмечает Ричард Бинзель из МТИ, еще один исследователь миссии
Этот размытый диск света скоро станет динамическим трехмерным объектом. «Новые горизонты» может найти там погодные явления в форме метанового или азотистого снега. Он может найти объяснение темных пятен на поверхности Плутона — вероятно, работу космических лучей, сталкивающихся с метаном. И, конечно же, он может обнаружить свидетельство жидкого океана подо всеми этими льдами. Другие инструменты тоже будут настроены на атмосферу Плутона, анализируя ее состав и взаимодействие с солнечными ветрами.
«Новые горизонты» также проследит за спутниками Плутона, в том числе за Хароном, который, обладая диаметром всего в два раза меньше Плутона, настолько огромен, что они составляют двойную планетную систему. Оба тела вращаются вокруг точки в пространстве между ними. Харон был единственным известным спутником Плутона во время запуска «Новых горизонтов». Теперь ученые довели счет до пяти.
Для Марка Бьюи, который наблюдал за Плутоном десятилетиями, самая интересная информация проста чуть ли не до смешного: размер. Измерения диаметра Плутона, сделанные издалека, содержат погрешность где-то в двадцать километров, и эта неопределенность сказывается почти на всем прочем, что ученые думают о Плутоне, от структуры атмосферы до температуры.
«Во всех выкладках, которые я совершал последние тридцать лет, в программе где-то заложен размер Плутона. Как только мы его выясним, первое, что мне надо будет сделать — пересчитать все заново»
Вот как мало знали ученые о Плутоне до «Новых горизонтов».
За карликовой планетой
Работа «Новых горизонтов» не будет полностью закончена после того, как он пройдет мимо Плутона. Осенью Центр управления полетами снова запустит его двигатели и направит его в сторону одного из двух объектов в поясе Койпера — один ближе и более доступен, другой дальше, но крупнее и потому интереснее. Оба они меньше, чем Плутон, и принадлежат к другой группе объектов пояса Койпера — Холодным классическим.
Эти объекты никто не тревожил с момента зарождения Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад. Экспедиция туда сравнима с археологическими раскопками в космосе. «Возможно, это самый первородный материал в Солнечной системе», — говорит Уивер. Ученые миссии работают над последними деталями перед принятием решения о том, на какой объект лететь.
Оттуда «Новые горизонты» продолжит наблюдать в полете, пока он не достигнет межзвездного пространства — как аппараты Voyager, предшествовавшие ему. Для многих ученых, работающих над «Новыми горизонтами», Voyager был главным вдохновением исследования Плутона. Молодыми студентами они наблюдали, как планеты одна за другой превращались из светлых точек во вращающиеся небесные тела. Наконец настал черед Плутона — самого дальнего пункта в стремлении человечества изведать неизведанное. Как говорит Стерн, «мы отправляемся изучать».
Автор: Сара Чжанг.Оригинал: Wired.
Перевел: Кирилл Козловский.Редактировал: Евгений Урываев
newochem.ru
New Horizons благополучно миновал Плутон
Космический аппарат подходит к точке максимального сближения с целью, где начнет выполнять программу своих наблюдений.
14 июля в 14 часов 49 минут (здесь и далее — время московское) New Horizons достиг точки максимального сближения с Плутоном, расположенной на расстоянии в 12,5 тыс. км от поверхности планеты. Позади — девять с половиной лет и 5 млрд км до цели. Как и ожидалось, космический зонд замолчал в понедельник. В 3 часа 54 минуты наземными станциями НАСА был получен первый сигнал от аппарата после пролета. Все приборы и системы устройства работают нормально. New Horizons сделал серию фотографий и автоматических замеров, данные которых хранятся на борту и будут отправлены на Землю позже. Об этом сообщает вебсайт NASA.
Плутон оставался последней малоисследованной планетой Солнечной системы. Известно, что он делает один оборот вокруг Солнца за 248 земных лет и что из-за крайнего наклона вращения, на планете происходит резкая смена сезонов.
Аппарат New Horizons был сконструирован в университете имени Джона Хопкинса в Мериленде (США) и запущен 19 января 2006 г. Основной задачей миссии является исследование атмосферы и геологической истории Плутона и пяти его спутников. Примечательно, что аппарат работает от ядерного генератора на основе плутония — радиоактивного металла, носящего название объекта исследования.
На борту космического аппарата установлено 7 инструментов, позволяющих ученым решать разнообразные задачи:
1. Тепловизор и спектрометр Ralf позволяет измерять цвет и состав горных пород, а также составляет тепловые карты.2. Ультрафиолетовый датчик Alice анализирует состав и структуру атмосферы Плутона.3. Радиометр REX измеряет температуру и состав атмосферы.4. Телескопическая камера LORRI делает снимки удаленных объектов в высоком разрешении.5. Спектрометр солнечного ветра SWEP анализирует взаимодействие Плутона с солнечным ветром.6. Датчик заряженных частиц PEPSSI измеряет состав и плотность ионов в атмосфере планеты.7. Анализатор SDC, сконструированный студентами, анализирует космическую пыль, оседающую на поверхности аппарата во время его полета в сторону внешней Солнечной системы.
На пути к цели New Horizons выполнял ряд уникальных маневров. В частности, он использовал для ускорения своего полета гравитационное поле Юпитера и Плутона. А в августе прошлого года космический аппарат пересек орбиту Нептуна.
New Horizons уже выяснил, что Плутон вместе со своим спутником Хароном образует двойную планету и прислал ряд высококачественных снимков их поверхности. Ученые увидели, что, несмотря на то что Плутон имеет более разнообразный рельеф с темными пятнами на экваторе и яркими областями на севере, его поверхность выглядит более молодой и гладкой, чем у Харона. Причиной тому может быть геологическая активность, подновляющая поверхность планеты.
После достижения максимального сближения с Плутоном в 15 часов 51 минуту зонд оказался в теневой стороне планеты и начал исследование тончайшей газовой оболочки планеты. Во время пролета аппарата мимо Плутона ученые из командного центра не могли поддерживать связь с аппаратом. Из-за огромного расстояния, сигнал путешествует от Земли до зонда более девяти часов.
Более 15 других установок на Земле и в космосе в этот момент следили за карликовой планетой. Существовал риск, что из-за плотной космической пыли миссия могла провалиться. Но вероятность такого катастрофического исхода была менее чем 1 на 10 тыс. 99% материалов все еще находятся на борту аппарата. Чтобы принять все данные из памяти космического аппарата, понадобится 16 месяцев.
Связав прошлое, настоящие и будущие наблюдения, астрономы надеются понять, как возникла атмосфера Плутона и формировалась его поверхность. Кроме того, в расширенную программу миссии входит изучение других объектов пояса Койпера. Ожидаемый срок службы космического аппарата составляет 15–17 лет.
Портал Научная Россия следит за ходом уникальной миссии. Одно из последних открытий перед пролетом произошло, когда New Horizons обнаружил на Плутоне странные одинаковые пятна.
scientificrussia.ru
Тайна «девятой планеты»
Белая ворона в Солнечной системе
Со времени своего открытия в 1930 году и до недавних пор Плутон считался девятой планетой Солнечной системы, хоть и маленькой. Тем не менее он долго был белой вороной для астрономов. Без него Солнечная система выглядела очень аккуратно: Солнце, затем четыре планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), затем пояс астероидов и еще четыре газовых гиганта (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).
Плутон, представляющий собой смесь из горных пород и льда, обращающийся по странной, вытянутой и наклоненной, орбите, выглядел в этой системе инородным телом. Это заставило ученых предположить, что на самом деле за орбитой Нептуна есть целая область, «населенная» малыми небесными телами, схожими с Плутоном. Впоследствии она была названа поясом Койпера.
Снимок, сделанный New Horizons за 768 тысяч километров от Плутона 13 июля. Фото: NASA/APL/SwRIНаличие такой области могло бы хорошо объяснить не только существование Плутона, но и источник короткопериодических комет, таких как комета Галлея. Поэтому в конце 1980-х годов астрономы целенаправленно стали искать доказательства существования пояса Койпера.
Первый объект, подтвердивший его существование, был найден в 1992 году, а в последующие годы ученые обнаружили тысячи таких небесных тел размером от 50 до почти 2400 километров в поперечнике. В результате в 2006 году Плутон лишили официального статуса планеты, и он стал карликовой планетой, хотя и остается самым крупным объектом пояса Койпера, известным на сегодняшний день.
Первый полет к Плутону
Астрономы полагают, что в поясе Койпера более 100 тысяч небесным тел размером более 100 километров. Однако исследовать этот регион, находящийся в пяти миллиардах километров от Земли, имеющимися телескопами почти невозможно, лишь с помощью «Хаббла» ученым удалось разглядеть отдельные детали, например наличие у Плутона, кроме самого крупного его спутника Харона, еще четырех — Никты, Гидры, Стикса и Кербера. Последний был открыт только в 2012 году.
Снимок Плутона, сделанный космическим телескопом Hubble. Фото: Теперь космический аппарат New Horizons сможет подробно картографировать Плутон и его спутники, исследовать тонкую атмосферу карликовой планеты и ее поверхность, собрать данные, которые позволят судить о ее внутреннем строении. В частности, ученые полагают, что под поверхностью Плутона может или когда-то мог скрываться океан жидкой воды.
Что уже выяснил New Horizons
Первые цветные снимки Плутона и Харона New Horizons получил еще в апреле этого года и с тех пор регулярно передавал на Землю новые изображения. По ним ученые смогли вычислить диаметр карликовой планеты — 2370 километров, плюс-минус 20 километров. Это подтвердило статус Плутона как самого крупного объекта в поясе Койпера. Его соперником выступала другая карликовая планета — Эрида, диаметр которой составляет 2336 километров.
Плутон и Харон, снятые New Horizons на подлете к системе Плутона. Фото: 6NASA/JHUAPL/SWRIТакже оказалось, что поверхность Плутона — пятнистая, размер пятен достигает нескольких сотен километров в поперечнике, а что именно они собой представляют, пока неизвестно. New Horizons подтвердил наличие у полюсов карликовой планеты ледяных шапок. Из какого льда они состоят, еще предстоит выяснить; считается, что поверхность Плутона покрыта замороженными метаном, азотом и угарным газом. Испаряясь, эти газы формируют тонкую атмосферу планеты.
Первородное вещество
Ученые полагают, что объекты пояса Койпера представляют собой остатки вещества, послужившего для формирования Солнечной системы несколько миллиардов лет назад, и их изучение позволит больше узнать, как именно она образовывалась.
Кроме того, ученым интересно выяснить, как сформировалась необычная пара Плутон—Харон. Харон настолько массивен для спутника, что вместе с Плутоном их часто рассматривают в качестве двойной планеты с общим центром масс, лежащим между небесными телами. Есть гипотеза, что когда-то крупное небесное тело врезалось в Плутон и из обломков, разлетевшихся в результате этого столкновения, затем образовались спутники планеты. Предполагается, что по подобному сценарию образовались и Земля с Луной.
Космический аппарат New Horizons по размеру — примерно с рояль. Иллюстрация: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research InstituteУ Плутона в Солнечной системе есть сородич — спутник Нептуна Тритон; считается, что он тоже родом из пояса Койпера. На Тритоне есть ледяные вулканы, которые выбрасывают воду и газы вместо расплавленной магмы, как это делают вулканы на Земле. Возможно, и на Плутоне или других объектах из пояса Койпера New Horizons сможет обнаружить следы геологической активности.
Изучение химического вещества Плутона, его спутников и других объектов из пояса Койпера, который регулярно «поставляет» нам кометы, может также подтвердить гипотезу, согласно которой вещества, необходимые для зарождения жизни, на Землю могли принести кометы.
Все это — лишь часть гипотез, которые ожидают своей проверки по результатам полета New Horizons. Теперь остается ждать, пока аппарат отправит на Землю все собранные им данные. Полная пересылка данных, касающихся системы Плутона, закончится только в марте 2017 года. А покинув систему Плутона, New Horizons будет продолжать исследование пояса Койпера, Предположительно, космический аппарат закончит свою работу в 2026 году.
chrdk.ru
Солнечная система. Плутон. КА "Новые горизонты"СБ, 12/11/2010 - 09:36 — mav
|
Плутон - единственная из бывших по 2006г официально признанных Международным Астрономическим Союзом планет Солнечной системы, к которой еще не приближался космический аппарат с Земли. Разработка автоматической межпланетной станции (АМС) New Horizons Pluto-Kuiper Belt была начата NASA в начале 90-х годов. В 2000-2002 годах проект был под угрозой отмены из-за сокращения финансирования: правительство США отдавало приоритет пилотируемым полетам на Луну и Марс. Однако под давлением научной общественности Конгресс США все-таки выделил средства. Не последнюю роль в его решении сыграло то, что в ближайшем будущем атмосфера Плутона замерзнет из-за постепенного удаления от Солнца. 25 февраля 2003 года руководством NASA было принято решение о начале финансирования первой экспедиции к Плутону. Поддержку получил проект "Новые горизонты" (New Horizons), одна из малобюджетных альтернатив прекращенного проекта "Койпер". Разработкой проекта "Новые горизонты" занималась группа под руководством Алана Штерна. 
Старт миссии состоялся только с третьей попытки на 19 января 2006 года (22:00 по московскому времени). Старт космического аппарата уже дважды - 17 и 18 января - переносился на сутки. В первый раз это было связано с сильным ветром на космодроме, а второй - с аварийным отключением электроэнергии в ведущей лаборатории проекта. Первоначально "Новые горизонты" планировалось отправить в межпланетное путешествие 11 января. Однако эксперты еще в 2005 году назначили новую дату - 17 января. В этот день запуск переносился шесть раз из-за погодных условий. На мысе Канаверал во Флориде, где находится пусковая площадка, дул сильный ветер, его порывы достигали 60 километров в час. Кроме этого, на короткое время вышла из строя система космической связи. На первой ступени американской ракеты-носителя "Атлас-5", которая вывела "Новые горизонты" на траекторию межпланетного перелета, установлен уникальный российский двигатель РД-180. "Новые горизонты" - это первый аппарат такого класса, отправляющийся к другим планетам. На борту зонда New Horizons находится "радиоизотопный генератор электроэнергии", то есть компактный ядерный реактор, работающий на плутониевом топливе. По словам организаторов экспедиции, ограничиться традиционным для космических аппаратов источником энергии - солнечными батареями, в этом случае нельзя: большую часть времени зонд проведет на периферии Солнечной системы, где плотность светового потока слишком мала. 
Всего, по данным NASA, в реактор загружены 11 килограммов стержней из диоксида плутония. При подготовке к запуску экологи опасались, что в случае аварии этот материал будет рассеян над территорией нескольких штатов. В свою очередь, эксперты NASA и Министерства энергетики США заявили, что герметичный контейнер с плутонием выдерживает удар о землю или взрыв в воздухе, причем вероятность аварии не больше одной трехсотой. Детальные наблюдения Плутона и его окрестностей начнутся примерно за 5 месяцев до встречи. Эти данные позволят максимально точно скорректировать траекторию движения зонда. За 3 месяца до встречи, начиная с расстояния около 100 млн км, зонд New Horizons начнет картографическую съемку Плутона и Харона. А за месяц до встречи должны начаться ежедневные наблюдения Плутона. К этому моменту ученые надеются точно определить, есть ли у Плутона еще спутники (в 2005 г. у него открыли еще два спутника) и есть ли у него кольца из мелких обломков льда или скальных пород, которые могут представлять опасность для зонда при его пролете мимо Плутона. К этому времени в баке New Horizons должна остаться половина гидразинового топлива и в случае необходимости аппарат без проблем сможет изменить курс. 
В момент этого рандеву расстояние между Плутоном и Землей будет таково, что радиосигнал об этом дойдет до Земли почти через 4,5 часа. Для того чтобы отправить на Землю 2-3 самых важных снимка поверхности Плутона, понадобится несколько дней, а для передачи всего комплекта данных о Плутоне, записанных аппаратурой зонда, потребуется 9 месяцев. Пролетев мимо Плутона, New Horizons отправится дальше. Как было указано выше, для коррекции курса в окрестностях Плутона на зонде будет достаточно топлива, но для выхода на орбиту Плутона этого слишком мало (современные ракеты пока не могут отправлять в дальний космос такие тяжелые аппараты). Предполагается, что на своем дальнейшем пути к границе солнечной системы New Horizons проведет наблюдения и исследования нескольких астероидов из пояса Койпера, но конкретные кандидатуры астероидов будут выбраны позднее. Для этого есть еще масса времени. Через 53 минуты после старта зонд отделился от третьей ступени и отправился к Юпитеру, чтобы приобретенное там ускорение (гравитационный разгон) позволило ему долететь до Плутона быстрее (в феврале 2007 г. зонд должен совершить маневр в гравитационном поле Юпитера, увеличив таким образом свою скорость и изменив траекторию движения). Через 9 часов после старта он пересек орбиту Луны и отправился на периферию Солнечной системы. Кстати, на борту аппарата находится капсула с прахом открывателя Плутона Клайда Томбо (Clyde Tombaugh). Он открыл Плутон в 1930 году, когда был еще совсем молодым человеком, а умер он в 1997 г. в возрасте 90 лет. Во время запуска зонда New Horizons на космодроме присутствовала его жена Патрисия Томбо, которой сейчас 93 года. New Horizons пролетит мимо Плутона со скоростью 50235 км/ч на расстоянии около 8830 км от этой планеты. Полная стоимость миссии - 550 млн долларов. Аппарат будет пролетать около Плутона в июле 2015 года, со скоростью 11 км в секунду. К Харону же "Новые Горизонты" приблизится на расстояние в 27000 километров. В течение пролета аппарат должен будет получить изображения с разрешением 25 метров в пиксель, 4 цветные (с использованием основных фильтров) с разрешением 1,6 км/пиксель и изображения выбранных областей. Конструктивно аппарат представляет собой несимметричную шестиугольную призму из сотовых алюминиевых панелей, опирающуюся на несущий алюминиевый цилиндр, и имеет размеры 0.69х2.11х2.74 м. Его стартовая масса составляет 478 кг, из которых 77 кг приходится на топливо (гидразин) и 30 кг – на полезную нагрузку. Снаружи конструкция «одета» в многослойное легкое теплозащитное покрытие желтого цвета. Большую часть времени аппарат будет согреваться работой собственной аппаратуры, которая выделяет порядка 150 Вт, и внутри него будет поддерживаться температура в пределах 10–30°С. Если автоматическая система мониторинга обнаружит, что выделяемая электроникой мощность ниже необходимой, будут автоматически включаться небольшие нагреватели. Во время полета во внутренней области Солнечной системы для сброса лишнего тепла будут открываться специальные «жалюзи». Теплоизоляция состоит из 18 слоев (дакроновая сетка, алюминизированная майларовая пленка и каптон) и одновременно служит защитой от микрометеоритов. В состав двигательной установки КА входят топливный бак и 16 двигателей в восьми точках по периметру аппарата. Четыре двигателя для коррекций траектории, а остальные 12 тягой – для ориентации. Двигатели сгруппированы в два комплекта (основной и резервный), по восемь в каждом. Система электроснабжения аппарата состоит из радиоизотопного термоэлектрического генератора (РТГ) типа F-8, вынесенного вбок от корпуса КА, системы распределения питания. РТГ содержит примерно 11 кг двуокиси плутония-238. Он будет обеспечивать станцию мощностью до 240 Вт на начальных этапах полета, а к моменту прибытия к Плутону – около 200 Вт. Аккумуляторные батареи на станции отсутствуют, а излишек мощности, которая не нужна в данный момент, сбрасывается через шунты. Система связи диапазона X (8/7 ГГц) включает в себя две антенны низкого усиления LGA на противоположных сторонах КА для связи на малых расстояниях от Земли, антенну среднего усиления MGA диаметром 30 см (ширина луча 14°) и остронаправленную антенну HGA диаметром 2.1 м (ширина луча 0.3°), закрепленную на верхней плоскости КА. В систему связи также входит усовершенствованный цифровой приемоответчик для измерения дальности с малой потребляемой мощностью. Кроме того, в систему связи интегрирована аппаратура REX для радиопросвечивания атмосферы. Вся система является резервированной, за исключением остронаправленной антенны HGA. Передача данных из системы Плутона будет вестись со скоростью от 600 до 1200 бит/с на 70-метровые антенны Сети дальней связи NASA, причем для передачи всей научной информации по Плутону и Харону потребуется около 9 месяцев. Основой системы команд и обработки данных является бортовой компьютер с радиационно-стойким процессором Mongoose V с частотой 12 МГц. Для хранения данных используются два твердотельных запоминающих устройства (одно в резерве) емкостью по 64 Гбит. Бортовой компьютер, запоминающие устройства, преобразователи мощности, процессор управления и навигации, следящая электроника, а также различные интерфейсы, служащие для связи между процессорами и научными инструментами, входят в состав двух интегрированных модулей электроники IEM (основного и резервного). Определение текущей ориентации КА в пространстве осуществляется с помощью двух звездных датчиков, цифровых солнечных датчиков (в резерве), акселерометров и гироскопов, которые входят в состав основного и резервного инерциальных измерительных блоков IMU. В память звездных датчиков заложена звездная карта из 3000 звезд. Принцип работы заключается в следующем: 10 раз в секунду датчик делает широкоугольный снимок звездного неба, сравнивает его с картой в памяти и определяет ориентацию аппарата в пространстве. Блок IMU обновляет информацию о движении станции с частотой 100 раз в секунду. На борту КА установлена капсула с частью праха астронома Клайда Томбо, первооткрывателя Плутона. За разработку, изготовление КА и управление полетом отвечает Лаборатория прикладной физики (APL) Университета Джона Гопкинса (Мэриленд, США). На борту станции находятся семь научных приборов. Научная аппаратура КА "New Horizons" 1. Видовой УФ-спектрометр Alice предназначен для изучения структуры и состава атмосферы Плутона. Прибор состоит из компактного телескопа, спектрографа и чувствительного электронного детектора с 32 пространственными и 1024 спектральными каналами в диапазоне от 500 до 1800 А°. В режиме «свечения атмосферы» регистрируется УФ-излучение от частиц в ее составе. В режиме «затмения» Солнце наблюдается через атмосферу Плутона, что позволяет определить ее состав по спектру поглощения. Масса прибора составляет 4.5 кг. Спектрометр разработан в Юго-Западном исследовательском институте (SwRI). Научным руководителем по прибору, как и по проекту в целом, является Алан Стерн. Прибор Alice должен обнаружить в атмосфере Плутона ряд атомных и молекулярных соединений и определить их концентрацию. Он же займется поиском ионосферы у Плутона и атмосферы у его спутника Харона. Кроме этого, будут составлены вертикальные профили температуры и плотности в атмосфере Плутона. 2. Камера/спектрометр видимого и ИК-диапазона Ralph служит для изучения геологии и морфологии поверхности Плутона и Харона, а также для составления температурных карт и определения структурного состава поверхности. В состав инструмента входит телескоп, мультиспектральная камера видимого диапазона MVIC с семью ПЗС-матрицами и картирующий композиционный ИК-спектрометр, который получил название LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array – Линейная эталонная видовая спектральная матрица). LEISA работает в диапазоне 1.25–2.50 мкм, MVIC – в диапазоне 0.4–0.95 мкм с тремя панхроматическими (черно-белыми) детекторами и четырьмя цветными. Масса прибора – 10.3 кг. Разработан он Юго-Западным исследовательским институтом, Центром космических полетов имени Годдарда (спектрометр LEISA) и фирмой Ball Aerospace Corp. Научный руководитель – Алан Стерн. Ralph будет производить съемку два раза в сутки при подлете и на отлете. При сближении с Плутоном камера MVIC будет получать черно-белые и цветные снимки поверхности с высоким разрешением (250 м), снимки ночной стороны Плутона в свете Харона, а также стереоизображения для изучения топографии. Это поможет ученым уточнить радиусы Плутона и Харона и параметры их орбит. Научными задачами для камеры MVIC также являются поиск тумана и облаков в атмосфере Плутона, поиск его новых спутников и новых колец. 3. Камера для дальней съемки LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) рассчитана на детальную съемку с высоким разрешением и съемку с большого расстояния в видимом диапазоне. Она состоит из телескопа с апертурой 20.8 см и ПЗС-матрицы. Отличительной особенностью камеры является то, что она не содержит цветных фильтров, а также подвижных частей: аппарат будет поворачиваться к объекту съемки той стороной, на которой закреплена LORRI. Зеркала камеры изготовлены из карбида кремния (SiC), что позволит им сохранять свои фокусирующие свойства при экстремально низких температурах. Масса прибора – 8.8 кг. Разработчик – Лаборатория прикладной физики, научный руководитель – Энди Чен (Andy Cheng). Камера LORRI начнет получать снимки системы Плутона первой, примерно за 200 суток до сближения с планетой. За 90 суток до пролета Плутона с расстояния около 100 млн км полученные изображения уже будут превосходить по разрешению снимки с «Хаббла». Непосредственно при пролете камера будет снимать отдельные участки освещенного полушария Плутона с разрешением до 50 м. 4. Анализатор солнечного ветра SWAP (Solar Wind at Pluto) предназначен для изучения взаимодействия солнечного ветра с атмосферой Плутона. По причине огромного расстояния от Плутона до Солнца разработчикам пришлось создать самый большой прибор для измерения солнечного ветра. SWAP состоит из анализатора с запаздывающим потенциалом RPA (Retarding Potential Analyzer) и электростатического анализатора ESA (Electrostatic Analyzer), которые позволят регистрировать быстрые изменения скорости солнечного ветра. Масса прибора – 3.3 кг. Разработчик – Юго-Западный исследовательский институт. Научный руководитель по прибору – Дэвид МакКомас (David McComas). Планетологи полагают, что вследствие очень слабой гравитации на Плутоне (считается, что она составляет 1/16 часть от земной) планета «теряет» в секунду до 75 кг вещества (молекулярный азот, углекислый газ, метан) из своей атмосферы. Этот процесс можно сравнить с образованием «хвоста» у кометы, несмотря на то что размер Плутона в сотни раз превосходит средний размер ядра кометного ядра. Газы «покидают» атмосферу в виде нейтральных атомов и молекул, которые затем ионизируются УФ-излучением Солнца. Приобретая электрический заряд, ионы и электроны «уносятся» солнечным ветром. Регистрируя возмущения в солнечном ветре от взаимодействия с материалом из атмосферы Плутона, SWAP позволит установить свойства этого вещества. 5. Роль спектрометра энергичных частиц PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) состоит в поиске нейтральных атомов в атмосфере Плутона, которые приобретают заряд под действием ультрафиолета и уносятся с солнечным ветром. В целом его задачи во многом схожи с тем, чем будет заниматься прибор SWAP, но PEPSSI сможет определять энергию частиц вплоть до 1000 кэВ. Масса прибора – 1.5 кг. Разработчик – Лаборатория прикладной физики, научный руководитель – Ральф МакНатт (Ralph McNutt). 6. Студенческий счетчик пыли SDC (Student Dust Counter) будет выполнять регистрацию пылевых частиц, образующихся в результате столкновений между астероидами, кометами и телами пояса Койпера, а также поиск пыли в системе Плутона. Это первый научный прибор в планетной миссии NASA, который разработан, создан и управляется студентами в рамках образовательной программы. SDC состоит из двух блоков: детектора размером 45х30 см, размещенного на внешней поверхности КА и открытого для захвата частиц, и блока электроники внутри КА, который регистрирует частицы, оценивает их массу и скорость по электрическому сигналу, возникающему в детекторе при ударе. Масса прибора – 1.9 кг. Он разработан Лабораторией атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере. Научным руководителем является Михай Гораньи (Mihaly Horanyi) из Университета Колорадо. 7. В полезную нагрузку также включена аппаратура для радиоэксперимента REX. Его целью является зондирование атмосферы Плутона и определение средней температуры и давления у поверхности Плутона и Харона по характеристикам радиосигнала с Земли, достигающего бортовой антенны HGA. Дополнительной задачей для REX является поиск атмосферы у Харона и объектов пояса Койпера. Аппаратура представляет собой одну печатную плату для обработки сигналов массой всего 0.1 кг. Разработчик – Лаборатория прикладной физики и Стэнфордский университет. Научный руководитель – Лен Тайлер (Len Tyler) из Стэнфорда. www.astro.websib.ru
Зонд New Horizons приближается к Плутону
Космический аппарат New Horizons стремительно приближается к своей главной цели, карликовой планете Плутон. Перед командой ученых стоит одна из самых сложных задач за всю историю космической навигации. Дело в том, что Плутон был открыт только в 1930 году, и за 85 лет наблюдений астрономы успели проследить лишь 1/3 часть его пути вокруг Солнца. Ведь на один оборот вокруг светила у этой карликовой планеты уходит 248 земных лет. Поэтому сейчас у ученых нет четкого представления, где в данный момент находится Плутон.Кроме того, расстояние до этого небесного тела настолько велико, что сигнал, отправленный с Земли, доходит до New Horizons, который уже находится относительно близко к цели, только через 9 часов. Последний шанс скорректировать движение аппарата появится 4 июля. После этой даты останется только скрестить пальцы и ждать результатов.
Ювелирная работа
14 июля New Horizons должен пролететь над Плутоном на расстоянии 12,5 тыс. км. Эта величина получена из расчёта скорости самого аппарата (около 14 км/сек.), и скорости, с которой он может вращать оборудование, позволяющее ему «взглянуть» на поверхность далекого небесного тела. Собрав все необходимые данные во время полета над Плутоном, New Horizons продолжит свой путь по той же траектории. Когда карликовая планета и ее самый большой спутник, Харон, останутся позади, аппарату предстоит развернуть оборудование для наблюдений на 180°, чтобы запечатлеть атмосферы этих небесных тел.
На каждый маневр у New Horizons есть всего одна попытка. «Это вам не орбитальная станция, на которой один пропущенный день ничего не значит», — комментирует инженер из аэрокосмической компании KinetX Бобби Уильямс.New Horizons ежедневно фотографирует Плутон. С каждым разом карликовая планета на снимках получается все крупнее, что позволяет ученым производить все более и более точные расчеты ее местоположения, ориентируясь по расположенным на заднем плане звездам. Однако, по этим фотографиям невозможно определить, насколько далеко находится Плутон.
Точка невозврата
Точное расстояние от New Horizons до Плутона можно будет высчитать только за несколько дней до исторической «встречи». И в этот момент инженеры уже не смогут скорректировать движение аппарата.Если New Horizons вдруг окажется немного ближе или дальше от Плутона, чем изначально рассчитывалось, инженерам придется отдать аппарату команду начать исследование чуть раньше или чуть позже, чем это было запланировано.Миссия настолько сложна, что ее курируют сразу две команды ученых, занимающихся навигацией аппарата. Изначально эту задачу вверили KinetX, но спустя несколько лет НАСА привлекло еще одну независимую компанию — JPL (Калифорнийский технологический университет, США). Теперь, если команды разойдутся во мнениях по поводу навигации New Horizons, НАСА будет решать, чей подход необходимо использовать.
Скрытая угроза
При подлете New Horizons к Плутону может возникнуть еще одна проблема. Вокруг карликовой планеты могут быть обнаружены кольца или скопление пыли, которые способны воспрепятствовать прохождению аппарата по намеченному пути. На данный момент ничего подобного на снимках Плутона, сделанных New Horizons, не наблюдается. Но если ученые заметят хотя бы намек на нечто подобное, им придется перевести аппарат на одну из альтернативных траекторий.
P.S. Аппарат пролетел плутон
Фотографии планеты были переданы на землю в 2015 году. До 2019 года планируется сфотографировать еще пару транснептуновых объектов.
comments powered by HyperCommentslight-science.ru
Последние снимки New Horizons: Плутон с новой стороны
Межпланетная станция НАСА New Horizons с каждым днем становится все ближе к Плутону. Двигаясь со скоростью 750 тысяч миль в день, она позволяет нам получать все более детальные снимки.
На последних фотографиях, переданных на Землю с камеры для детальной съёмки с большого расстояния LORRI, начали появляться огромные темные участки. И сейчас мы находимся на новой стадии изучения Плутона, так как эти пикселизированные изображения являются первыми столь качественными снимками карликовой планеты за все время исследования.
«Так как New Horizons становится все ближе к Плутону, последний превращается с маленькой точки света в чрезвычайно интересный планетарный объект», - сказал руководитель отдела планетарных наук NASA Джим Грин в сегодняшнем выпуске новостей (среда). «Мы станем частью захватывающего путешествия в следующие семь недель».
«Эти новые изображения показывают нам, что каждое из различий на поверхности Плутона – уникально. Это может быть как сложная геологическая структура, так и различные составы самой поверхности в разных участках», сказал главный исследователь New Horizons Алан Стерн из Юго-западного исследовательского института в городе Боулдер (штат Колорадо). «Снимки также поддерживают гипотезу, что у Плутона есть полярная шапка, протяжность которой зависит от долготы. Мы сможем прийти к окончательному определению светлого пятна в полярном регионе, когда получим результаты композиционной спектроскопии этого участка в июле».
Менее чем через 2 месяца New Horizons осуществит тесное сближение с Плутоном. И, судя по этим все более качественным изображениям, весьма вероятно, что Плутон окажется богатым и многосторонним местом.
«К концу июня разрешение изображения будет в четыре раза лучше, чем на снимках сделанных 8-12 мая. К моменту наибольшего сближения мы ожидаем получить изображение с разрешением в 5000 большим, чем сегодня», - добавил Хэл Уивер, научный сотрудник программы New Horizons из Лаборатории прикладной физики при Университете Джона Хопкинса в городе Лорел (штат Мэриленд).
Последние фотографии обработаны методом «деконволюции изображений», который позволяет нам увидеть глубокие различия в морфологии поверхности. Эти изменения в альбедо поверхности, по всей вероятности, являются настоящими признаками того, что там (возможно) находятся яркие полярные ледяные шапки и обширные регионы, поглощающие больше света. Тем не менее, на некоторых этапах обработки изображений могут появляться ложные детали, которые исчезнут в результатах более поздних наблюдений.
Могут ли эти регионы быть обширными полями дюн? Или, может, это сложные каньоны, пересекающие большие древние кратеры и потухшие вулканы? В настоящее время эти детали недоступны для New Horizons, но трудно не представить себе, какие великолепные возможности ждут станцию во время близкого пролета возле Плутона и системы его спутников в июле.
БОЛЬШЕ удивительных статей
v-kosmose.com
Журнал » Blog Archive » Плутон и Новые горизонты
Экспедиция «New Horizons» поменяла наше представление о карликовой планете Плутон, а заодно и о Солнечной системе в целом. Мы переступили порог и проникли туда, где никто до нас не бывал. То, что ученые увидели на Плутоне, превзошло все ожидания.
Мы знали, что этот мир окажется странным, отличным от всего, что мы видели ранее. Если бы мы предположили подобное, нас бы просто подняли на смех.
В июле 2015 года, через 85 лет после обнаружения Плутона — девятой и последней планеты Солнечной системы, — человечество впервые увидело это небесное тело во всей его красе.
Крохотный мирок, которому в прошлом не уделяли особого внимания, наконец-то получил заслуженное признание.
Автоматической межпланетной станции NASA «New Horizons» («Новые горизонты»), по размерам сходной с роялем, потребовалось девять лет, чтобы преодолеть расстояние почти в 5 миллиардов километров.
Теперь она приближалась к Плутону со скоростью 50 000 км/ч, отправляя на Землю все более детализированные изображения планеты.
Из светящейся пылинки Плутон постепенно превращался в диск с различимым рельефом — и наконец 14 июля 2015 года камера «Новых горизонтов» сделала детальный снимок поверхности далекого мира.
Станция подлетела к ледяному небесному телу на 12 500 км. Впервые в истории космический аппарат исследовал Плутон с такого близкого расстояния.
Фотография красноватой планеты с гигантской контрастной областью на поверхности, напоминающей очертаниями сердце, мгновенно облетела весь мир.
«Мы надеялись обнаружить много интересного на Плутоне, — говорит Билл Маккиннон, планетолог из университета Вашингтона в Сент-Луисе и участник научной команды „Нью Хорайзонс“. — Но то, что мы увидели, превзошло все наши ожидания».
Эти открытия изменили наше представление не только о Плутоне, но и о самом далеком регионе нашего космического дома, изучение которого поможет уточнить теорию образования Солнечной системы.
«Экспедиция открыла перед нами новые горизонты, — говорит Маккиннон. — Благодаря ей мы переступили порог и проникли туда, где никто до нас не бывал — в пояс Койпера».
Возможно, эта гора на поверхности Плутона представляет собой ледяной вулкан. Фото NASA/JHUAPL/SWRI
Человечество узнало о существовании Плутона благодаря Клайду Томбо, открывшему его в 1930 году.
Это небесное тело долгое время считалось самым дальним форпостом Солнечной системы, который к тому же разительно отличался от соседей.
В то время как другие внешние планеты — газовые гиганты, Плутон представляет собой ледяное каменистое тело с диаметром меньше земного.
Плутон, расположенный почти в 6 миллиардах километров от Солнца, на протяжении десятилетий оставался загадкой, лежащей вне пределов досягаемости самых мощных земных телескопов.
Даже на снимках мощной орбитальной обсерватории «Хаббл» он выглядел как нечеткое пятнышко.
В начале 1990-х годов астрономы начали догадываться, что Плутон — не единственное в своем роде небесное тело на границе Солнечной системы.
Они обнаружили за пределами орбиты Нептуна кольцо из мелких ледяных объектов, которое назвали поясом Койпера.
В 2005 году было установлено, что один из этих объектов, позднее получивший название Эрида, сравним по размерам с Плутоном, что поставило под вопрос планетарный статус последнего.
Теперь ученые полагали, что Плутон, как и Эрида, может являться объектом пояса Койпера (ОПК) и именно по этой причине так разительно отличается от других внешних планет Солнечной системы.
В 2006 году после ожесточенных споров Плутон официально разжаловали в планеты-карлики.
Поверхность Плутона более разнообразна и динамична, чем представлялось ранее. Фото NASA/ESA/M BUIE
Хотя понижение Плутона в статусе не всем пришлось по душе, уточненная классификация планет указывала на более глубокое понимание учеными устройства внешних регионов Солнечной системы.
Из нетипичной удаленной планеты Плутон превратился в частицу малоизученного пояса ледяных и каменистых объектов — за которым, возможно, лежали и совсем неизвестные миры.
Это новое захватывающее представление о границах Солнечной системы подвигло NASA на запуск экспедиции «New Horizons» для изучения Плутона, его спутников и, возможно, еще одного ОПК.
Станция стартовала в январе 2006 года — всего за несколько месяцев до того, как Плутон исключили из планетарного клуба.
К тому моменту автоматические станции уже исследовали все другие планеты Солнечной системы. Задача «Новых горизонтов» заключалась в том, чтобы закрыть последний пробел в наших знаниях.
Однако, несмотря на более чем сорокалетний опыт изучения иных миров, ученые и предположить не могли, что обнаружат на Плутоне.
Сейчас, спустя год с лишним после того, как мы впервые увидели Плутон во всех подробностях, станция переправила на Землю 80% собранных данных. Остальные будут получены в октябре 2016 года.
Ученые просеивают этот гигантский объем информации, постепенно получая общую картину поразительно разнообразного и сложного далекого мира.
«Мы знали, что этот мир окажется странным, отличным от всего, что мы видели ранее, — говорит Майк Браун, астроном из Калифорнийского технологического института, который был одним из первооткрывателей Эриды и поэтому именует себя убийцей Плутона. — Но невозможно было предугадать, как он на самом деле будет выглядеть».
Дымка над поверхностью Плутона окрашивает его в голубоватый цвет. Фото NASA/JHUAPL/SWRI
Плутон находится очень, очень далеко. Свет от Солнца до Земли идет всего 6 минут; чтобы достичь Плутона, ему требуется свыше пяти часов.
Планета получает в 1500 раз меньше солнечного света и тепла, чем Земля, поэтому температура на ее поверхности в среднем составляет -230°С. При таком холоде грунт на Плутоне должен быть промерзшим и статичным.
Однако астрономы уже давно знали, что на поверхности Плутона происходят определенные процессы. Со сменой сезонов планета испытывает резкие колебания поверхностных температур, приводящие к изменениям в ледяном покрове и тонком слое атмосферы.
«Нам было известно, что атмосфера и поверхность Плутона взаимосвязаны и, что на планете должны происходить медленные изменения, — говорит Маккиннон. — Но мы и представить себе не могли, что на ней существуют движущиеся ледники, плавающие ледяные горы, конвекционные процессы или гигантское замерзшее море азота. Если бы мы предположили подобное, нас бы просто подняли на смех».
Действительно, тот Плутон, что предстал перед зондом «New Horizons», превосходил самые смелые фантазии.
Оказалось, например, что огромное сердцеобразное пятно представляет собой гигантский ледник — крупнейший в Солнечной системе. Это бескрайнее плато из замерзшего азота медленно ползет по поверхности планеты.
Гигантское плато из замерзшего азота на Плутоне, известное как Равнина Спутника. Фото NASA/JHUAPL/SWRI
На более детальных снимках во льду этого плато, окрещенного Равниной Спутника, заметны многосторонние фигуры.
Компьютерное моделирование и дальнейший анализ показали, что эти фигуры, достигающие в диаметре 50 км, — конвекционные ячейки.
Под давлением поверхностного слоя льда нижний ледяной слой нагревается и перемещается наверх, а поверхностный лед, наоборот, опускается. Этот теплообменный процесс принимает вид циркулярного завихрения и называется конвекцией.
Один полный оборот подобного вихря занимает примерно полмиллиона земных лет. Ячейка обращается вокруг своей оси со скоростью всего в несколько сантиметров в год.
Тем не менее, сам факт существования конвекционных процессов на Плутоне поразил ученых.
«Наличие подвижных ледников и такого рода активности на поверхности Плутона противоречило нашим представлениям о планете», — говорит Кэти Олкин из Юго-западного исследовательского института в г. Боулдер, штат Колорадо, которая принимает участие в научной части экспедиции «New Horizons».
За Равниной Спутника начинается более неровная местность, усеянная горами из водяного льда.
Некоторым из этих гор всего около 100 миллионов лет, что очень немного по меркам Плутона, возраст которого, как и возраст всей Солнечной системы, составляет примерно 4,6 миллиарда лет. Такие признаки недавней геологической активности также удивили ученых.
Две из самых высоких вершин Плутона — гора Райт и гора Пиккар, высотой около 4 и 5,6 км соответственно, — могут иметь вулканическое происхождение и извергать водяной лед, метан, азот, аммиак и другие газо-ледяные соединения.
В отличие от ледяных вулканов другого типа, встречающихся в Солнечной системе (так называемых криовулканов, подобных гейзерам на спутнике Юпитера Ганимеде и на спутнике Сатурна Энцеладе), вулканы Плутона имеют форму, более схожую с земными вулканами, говорит Маккиннон.
У Плутона может быть, по крайней мере, еще одна интересная особенность, характерная для некоторых спутников — подповерхностный океан из жидкой воды.
Предполагается, что вскоре после образования планеты радиоактивные элементы в ее ядре частично растопили окружающий их лед.
По мере остывания Плутона жидкая вода снова замерзла. Поскольку лед занимает больший объем пространства, чем вода, Плутон увеличился в размерах, в результате чего на его замерзшей поверхности образовались трещины — именно такие трещины и обнаружила станция «New Horizons».
Но если подповерхностная жидкость замерзла бы полностью, то, как показывают результаты проведенного недавно компьютерного моделирования, в результате образовался бы особый вид льда — более компактного, чем обычный лед.
При этом диаметр Плутона снова уменьшился бы, и на его поверхности остались бы характерные линии разломов.
Однако «Новыми горизонтами» такие линии не обнаружены — а значит, часть воды под поверхностью Плутона все еще может сохраняться в жидком состоянии.
Имеющиеся доказательства этой версии по большей части — косвенные. Чтобы подтвердить или опровергнуть ее, на орбиту Плутона нужно отправить космический аппарат для дистанционного изучения внутреннего строения планеты.
Но это произойдет еще нескоро. Тем не менее, сама возможность существования на Плутоне океана была встречена учеными с энтузиазмом. В том числе и в контексте изучения других ОПК.
Ученые полагают, что на внешних орбитах пояса Койпера могут находиться другие тела размером с Плутон.
И если на последнем имеются ледники, криовулканы и океаны, можно предположить, что они есть и на подобных ОПК.
Плутон — первое из таких тел, удостоенное посещения земным космическим аппаратом, и одно из самых крупных. Результаты его изучения могут пролить свет на то, чего нам дальше ожидать от пояса Койпера. У ученых впервые появилось представление о том, как могут выглядеть некоторые другие ОПК.
«Если исходить из предположения, что под поверхностью Плутона действительно скрывается океан, то, вероятно, в поясе Койпера и за его пределами существует большое количество ледяных миров, на которых также есть океаны», — рассуждает Маккиннон.
Но даже если на других ОПК океанов нет, они все равно могут оказаться в чем-то похожими на Плутон.
Плутон — лишь одно из бесчисленных ледяных небесных тел. Фото NASA
Пояс Койпера лежит в области, расположенной на расстоянии в 35-45 астрономических единиц от Солнца (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию от Солнца до Земли).
Прочесывая этот регион, астрономы до сих пор открыли лишь небольшое количество объектов, чьи размеры позволяли назвать их карликовыми планетами — в том числе Эриду. Не исключено, что мы найдем на Эриде области, которые будут выглядеть в точности так же, как Плутон.
«Но такие объекты могут находиться и на расстоянии в 100 или 150 астрономических единиц, то есть в три раза дальше от Солнца, чем пояс Койпера», — говорит Уэс Фрэйзер, астроном из Университета Королевы в Белфасте, Северная Ирландия.
«Если их поверхность темнее, чем у Плутона, и они отстоят на большое расстояние, то даже будь эти объекты размерами с Плутон, обнаружить их с Земли было бы невозможно».
Несмотря на такие гигантские расстояния, температура поверхности этих далеких объектов может быть всего на 10 градусов ниже, чем у Плутона, говорит Фрэйзер.
Это означает, что их геология, возможно, динамична и разнообразна: «Раз Плутон — геологически активное небесное тело, я не вижу причин, почему бы сходной по размерам планете, находящейся на расстоянии в 100 астрономических единиц от Солнца, не быть столь же активной».
Согласно принятой теории, все ОПК, вне зависимости от размеров, включая те, что размером с Плутон, образовались гораздо ближе к Солнцу, и их может насчитываться до нескольких тысяч.
Темный гористый регион Крун Макула на Плутоне. Фото NASA/JHUAPL/SWRI
В дальнейшем неоднократные гравитационные взаимодействия с газовыми гигантами разбросали эти куски льда и камня в разные стороны — какие-то направились прямо к Солнцу, другие устремились к пределам Солнечной системы.
Из части этих тел впоследствии сформировался пояс Койпера. Но некоторые объекты, включая планеты размером с Плутон, могли отлететь еще дальше.
Телескопы будущего (например, Большой обзорный телескоп, начало эксплуатации которого намечено на 2023 год) будут исследовать эти области космоса, пытаясь обнаружить самые дальние ОПК.
Изучение окраин Солнечной системы поможет ученым подтвердить или скорректировать теорию ее образования.
Визит «New Horizons» к Плутону длился недолго, но экспедиция продолжается. В первый день 2019 года зонд пролетит рядом с гораздо меньшим ОПК — MU69.
«Это классическое холодное тело пояса Койпера, — говорит Олкин. — Оно сформировалось одновременно с Солнечной системой».
Из-за гораздо меньших размеров MU69 на нем вряд ли обнаружатся ледники, вулканы или океаны. Но ученые рассчитывают, что изучение этого объекта поможет узнать больше о поясе Койпера.
«Наше фантастическое путешествие к самому краю Солнечной системы еще не окончено, — говорит Маккиннон. — Плутон — самая дальняя из доступных для непосредственного изучения планет (в классическом понимании этого термина), но за ним лежит бесконечный мир, который нам еще предстоит открыть и исследовать».
bbc.com
Tags: New Horizons, Новые горизонты, Плутон, пояс Койпера
Эта статья была опубликована: Суббота, августа 19, 2017 в 9:08 в категории Космос. Вы можете читать любые ответы через RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.j-times.ru
