Спутник новые горизонты

Солнечная система > Карликовые планеты > Плутон > Миссия Новые Горизонты к Плутону

Художественное впечатление корабля Новые Горизонты на орбите возле Плутона

Миссия Новые Горизонты – полет космического аппарата к карликовой планете Плутон: исследование и первые фото, внешняя система, обзор спутников, пояс Койпера.

Сейчас никого не удивишь отправкой зонда на другую планету Солнечной системы, ведь на Марсе их целая армия. Но раньше редко рисковали с запуском на большие дистанции. Максимальной удаленности достиг Вояджер-2, который в 1989 году посетил внешние планеты, а сейчас направляется в межзвездное пространство.

Еще одним прорывом стал аппарат Новые Горизонты. В 2015 году он выполнил свою главную цель – посетил карликовую планету Плутон.

Предыстория миссии Новые горизонты

В 1980-м году ученые отправили Вояджер-1 к Сатурну и начали рассматривать эту планету в качестве гравитационной рогатки для запуска зонда к Плутону в 1986 году. Но они хотели изучить спутники, поэтому маневр провернуть не удалось.

Исследователи решили найти новый вариант, потому что ранее никто не заглядывал так далеко. Тем более, что там ждал пояс Койпера и его драгоценные объекты.

Корабль Вояджер в полете

В 1989 году Алан Стерн и Фрэн Багеналь создали проект «Плутонный андеграунд», мечтая отправиться к планете и заглянуть дальше. В 1990-х гг. им удалось изучить множество транс-нептуновых объектов и участок вызывал все больше интереса.

После отмены миссии в 2000-м году решили создать космический корабль Новые Горизонты. Споры о финансировании растянулись на пару лет и, взяв взаймы сумму в 650 млн. долл., команда Стерна пообещала вернуть долг за 14 лет.

Инженеры, работающие над инструментом аппарата Новые Горизонты

Миссия Новые Горизонты к Плутону

Изначальной целью был Плутон, к которому должны были прибыть в 2015 году. Главным исследователем выбрали Алана Стерна. На борт, кроме научных инструментов, поместили флаг США и прочие земные символы, а также 30 грамм пепла Клайда Томба, которому принадлежит открытие Плутона.

Аппарат Новые Горизонты стартует в 2006 году из Космического центра Кеннеди

Инструменты миссии к Плутону

На зонд установили 7 приборов:

  • Алиса – УФ-спектрометр, анализирующий состав и структуру атмосферы, а также ищет атмосферные слои вокруг пояса Харона и Койпера.
  • LORRI – телескопическая камера, собирающая сведения об ударах на больших удаленностях.
  • PEPSSI – спектрометр энергетических частиц, определяющий состав и плотность плазмы атмосферы планеты.
  • Ральф – визуальный и ИК тепловизор/спектрометр, создающий цвет, состав и тепловую карту.
  • REX – определяет состав и температурный показатель атмосферы.
  • SDC (создан студентами) – замеряет космическую пыль.
  • SWAP – спектрометр, определяющий атмосферный «выброс» и следит за контактом Плутона и звездного ветра.

Инструменты Новых Горизонтов использовали для полного анализа Плутона

Запуск миссии на Плутон

Из-за проблем с погодой аппарат отправили на 2 дня позже задуманного (19 января) в 2006 году. Он стартовал с ВВС Канаверал и вырвался на самой быстрой скорости в 16.5 км/с. На достижение лунной орбиты ушло всего 9 часов. Но он не побил рекорд Вояджера-1, чья скорость составила 17.145 км/с.

Внутренняя Солнечная система

Зима 2006 года была потрачена на анализ функциональности инструментов. 7 апреля он пролетел Марс на скорости 21 км/с. На этот момент аппарат отдалился от звезды на 243 млн. км. В июне промчался мимо астероида 132524 AP на дистанции в 101867 км. Прибор Ральф помог сделать снимки и определить диаметр в 2.5 км. На нижнем фото можно найти Плутон.

Первые снимки Плутона, добытые в сентябре 2006 года

В сентябре Новые Горизонты впервые сфотографировал далекую карликовую планету. В это время он тестировал LORRI. Снимки сделаны на отдаленности к 4 200 000 000 км.

Внешняя Солнечная система

Первые фото Юпитера появились то же в сентябре 2006 года на дистанции в 291 млн. км. В январе прибыли ИК-кадры Каллисто. В 2007 году механизм подошел на 2964860 км к Европе и использовал гравитацию Юпитера. Это помогло разогнаться на 4 км/с и сократить время полета на 3 года.

Юпитер стал генеральной репетицией, что помогло аппарату проверить всю аппаратуру, связь и буфер памяти.

Черно-белый кадр Юпитера в прибор LORRI, запечатленный в 2007 году

На Юпитере важнее всего было отследить атмосферные условия и проанализировать структуру и составляющие облачного покрова. Удалось рассмотреть радиационные удары, созданные тепловой энергией на полярных районах, а также мощные бури. Впервые вблизи запечатлели Большое Красное Пятно и слабые кольца.

Путешествие мимо Юпитера позволило изучить структуру и перемещение газовых струй спутника Ио. Получилось вычислить выбросы вулкана Тваштар, простирающихся на 330 км от поверхности. ИК-обзор показал еще 36 вулканических формирований.

LEISA проанализировала поверхностный слой Каллисто, продемонстрировав, как именно освещение и условия обзора влияют на данные ИК-спектра поверхностной ледяной корки.

Миновав Юпитер, аппарат большую часть времени к Плутону провел в состоянии гибернации. Таким образом он промчался мимо Сатурна (2008) и Урана (2011). В 2014 году пробудился, и команда активировала калибровку приборов и корректировку маршрута. 24 августа он прошел мимо Нептуна.

LORRI поймал два снимка крупнейшей луны Юпитера Каллисто в 2007 году

Встреча миссии Новые Горизонты с Плутоном

В 2015 году нас ожидало долгожданное свидание с крошечным карликом Плутоном. 31 января зонд сделал несколько фото на удаленности в 203 000 000 км, где отобразилась планета и Харон. Далее последовали кадры Никты и Гидры (201 000 000), а после – Кербер и Стикс.

4 июля связь прервалась из-за аномалии в программном обеспечении и аппарат перешел в безопасный режим. На следующий день глюк удалось исправить, и зонд продолжил сближение. Самый близкий проход аппарат выполнил 14 июля. В этот момент ученые сделали наиболее качественные и детальные фотографии и собрали огромный информационный массив.

Теперь зонд пребывает на своем пути к поясу Койпера. Его задание – изучить один/два объекта, лежащих на пути траектории. Уже выбрано три потенциальных цели: PT1, PT2 и PT3. Все они в диаметре охватывают 30-55 км и слишком крошечные, чтобы отследить в телескопическом наблюдении. Отдалены на 43-44 а.е. от Солнца. Это морозные объекты и существенно расходятся в показателях с Плутоном.

Несмотря на свою скорость, аппарату никогда не догнать Вояджеры. Но это и не нужно, ведь остается еще много неизученных объектов внутри системы. С его помощью удалось получить огромное количество сведений о солнечных планетах и заглянуть в наиболее отдаленные места.

«Новые горизонты»: зонд НАСА приблизился к одному из самых дальних тел Солнечной системы

Правообладатель иллюстрации NASA/JHU-APL/SWRI Image caption 24 декабря зонд запечатлел Ultima Thule вот таким

1 января автоматический межпланетный зонд НАСА «Новые горизонты» (New Horizons) пройдет рядом с самым дальним космическим объектом, который когда-либо исследовали люди. Астероид, официально называющийся (486958) 2014 MU69, расположен далеко за орбитой Нептуна и известен как Ultima Thule («Край света»).

Находящийся в 6,5 млрд км от Земли Ultima Thule, скорее всего, представляет собой обломок неправильной формы диаметром 30-40 километров или же группу из двух-трех астероидов.

Накануне инженеры НАСА, управляющие полетом зонда, отправили на него финальный набор команд, корректирующих его курс и обеспечивающих точную фиксацию бортовых камер на объекте, к которому он приближается со скоростью 14 км/с.

Рандеву зонда с космическим телом продлится всего несколько часов, в течение которых «Новые горизонты» сделает серию снимков и соберет ряд данных по мере пролета мимо Ultima Thule. Ближе всего к исследуемому телу зонд подойдет в 5:33 по Гринвичу (8:33 МСК).

В это время зонд будет находиться на расстоянии 3500 километров от поверхности Ultima Thule.

По окончании наблюдений зонд передаст данные об этом на Землю и затем начнет передавать гигабайты информации из своей памяти.

Ученые, работающие над проектом, собрались в контрольном центре Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, и очень взволнованы в ожидании предстоящего события.

«Мы в напряжении. Вся наша команда готова, мы в игре и не можем дождаться начала исследований», — говорит глава проекта New Horizons профессор Алан Стерн.

Этот зонд известен тем, что стал первым, посетившим карликовую планету Плутон в 2015 году. Чтобы достичь Ultima, ему пришлось продвинуться еще на 1,5 млрд километров в глубины космоса.

Про новую цель зонда, собственно, нет никакой достоверной информации.

Данные телескопических наблюдений указывают на то, что это космическое тело протяженностью 20-40 километров. Согласно другим данным, это могут быть два отдельных астероида, движущихся близко друг другу, иногда даже соприкасаясь. Многое станет понятно через несколько дней, после получения и обработки данных.

Ultima Thule расположен в так называемом поясе Койпера — третьем слое Солнечной системы после пояса внутренних планет и пояса внешних, газовых гигантов.

Этот пояс состоит из малых замороженных тел, чьи орбиты максимально удалены от Солнца и восьми основных планет. Возможно, в пояс Койпера входят тысячи таких тел как Ultima, а их обледеневшее состояние почти наверняка послужит ключом к пониманию условий формирования Солнечной системы 4,6 млрд лет назад.

«В один прекрасный день мы включим все наши технические приспособления и инструменты», — объясняет сотрудник миссии доктор Келси Сингер. — Мы будем делать как черно-белые, так и цветные изображения. Мы будем собирать информацию о составе тела. Это абсолютно новый объект. Сложно что-то предсказать, но мы готовы удивляться».

Правообладатель иллюстрации NASA/JHUAPL/SwRI/Steve Gribben Image caption В представлении художников НАСА Ultima Thule выглядит примерно так

Почему зонд летит именно к Ultima Thule?

В НАСА хотели исследовать области за Плутоном, и этот астероид оказался в зоне досягаемости. Примечательно, что он был обнаружен при помощи телескопа Хаббл всего 4 года назад.

Первоначально объект был каталогизирован как (486958) 2014 MU69, затем ему дали более удобопроизносимое прозвище Ultima Thule после проведения общественных консультаций. Это латинское выражение означает «место за пределами известного мира».

Как и многие другие космические тела в поясе Койпера, этот объект состит в основном изо льда, пыли и каменных фрагментов, образовавшихся в ходе формирования Солнечной системы.

В теории такие астероиды должны иметь продолговатую или дольчатую форму, напоминающую картофелину или арахис.

Наблюдения посредством телескопов дают основания предположить, что поверхность этих тел чрезвычайно темная с красноватым оттенком. Эта чернота (астероид отражает всего 10% света, попадающего на его поверхность) объясняется тем, что на протяжении бессчетного множества лет поверхность астероида подвергалась своего рода «обжигу» высокоэнергетическим излучением — космическими и рентгеновскими лучами.

Зонд «Новые горизонты» изучит форму, вращение, состав и окружающую среду Ultima Thule.

Ученые хотят выяснить, как появились эти космические тела, вращающиеся на окраине Солнечной системы. По одной из теорий, они могли возникнуть в результате постепенного слипания массы мелких объектов размером с гальку.

Чего нам ждать от этой миссии зонда?

В отличие от встречи «Новых горизонтов» с Плутоном в июле 2015 года, здесь не будет потока новых фотографий по мере подлета. Ultima будет оставаться лишь кляксой в видоискателе почти до самых последних часов полета.

Однако по мере сокращения расстояния между зондом и Ultima можно будет запечатлеть всё более мелкие детали на его поверхности. Оптика на борту зонда позволит рассмотреть элементы на его поверхности размером до 30 метров.

Поскольку зонду придется развернуться, чтобы направить объективы на астероид, его антенна в это время не будет смотреть в сторону Земли. Диспетчерам НАСА придется подождать наступления Нового года и сообщения от зонда о том, что он готов к передаче изображений.

Первое сообщение от зонда по следам знакомства с Ultima Thule должно быть получено НАСА в 15:28 по Гринвичу.

Правообладатель иллюстрации NASA / JHUAPL / SWRI Image caption Детали на изображениях высокого разрешения будут видны даже лучше, чем на фотографиях поверхности Плутона

Насколько сложна предстоящая миссия?

В каком-то смысле этот контакт более сложен, чем пролет зонда мимо Плутона, ведь (486958) 2014 MU69 в сотни раз меньше этой карликовой планеты.

Зонд подлетит к нему ближе, чем подлетал к Плутону, что хорошо для детализации изображений. Но если объективы зонда не удастся нацелить исключительно точно, он пришлет на Землю лишь изображения пустого космического пространства.

И в этом состоит основной риск миссии. Ultima был обнаружен всего четыре года назад, о его расположении и движении известно намного меньше, чем о координатах Плутона.

Сейчас каждый снимок, полученный по мере приближения, используется для корректировки навигации.

А еще необходимо помнить, что все это происходит на расстоянии 6,62 млрд километров от Земли. На таком расстоянии радиосигналу требуется 6 часов и 8 минут, чтобы достигнуть Земли.

Скорость передачи данных составляет всего 1000 бит в секунду.

Первый снимок будет получен на Земле только поздно вечером 1 января, а все изображения и данные будут получены только к сентябрю 2020 года.

Исследовательская работа:»АМС «Новые горизонты». Исследование Плутона»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №1

с углубленным изучением отдельных предметов г. Воронежа

АМС «Новые Горизонты». Исследование Плутона

Выполнила: ученица 11 «А» класса

Зиновьева Полина

Руководитель: Буздалина И.Н.

Воронеж, 2017 г.

Введение

  1. Миссия «Новые Горизонты»

    1. История проекта

    2. Научная аппаратура

    3. Научные задачи мисси

  1. Плутон. Что нам рассказали «Новые горизонты»?

    1. Хвост Плутона

    2. Неожиданно гладкая поверхность

    3. Сердце Плутона

    4. Неизвестный источник азота

    5. Ямы Плутона

    6. Метановый снег

    7. Чешуя Плутона

    8. Гуляющие холмы Плутона

    9. Паук Плутона

  1. Взаимодействие с Хароном

3.1 Часть атмосферы Плутона мигрирует к Харону

Выводы

Введение

Актуальность. Человечество всегда хотело знать ответы на вопросы о том, как произошла Солнечная система, как она эволюционировала? За последние годы мы продвинулись далеко вперед в изучении Солнечной системы. Ее исследование является одним из важнейших направлений науки 21 века. Объекты системы не существуют изолированно, они зависят друг от друга и от окружающего их пространства. Изучая каждый объект в отдельности, мы начинаем больше понимать о системе в целом. Это может помочь нам ответить на глобальные вопросы нашего времени, которыми задаются ученые всего мира. Научно-технический прогресс дал нам возможность более подробно исследовать самые далекие районы окружающего нас космического пространства. Одним из объектов изучения является Плутон, находящийся в Поясе Койпера. Несмотря на многочисленные исследования, данная карликовая планета остается малоизученной, и многие вопросы, связанные с ее трансформацией и развитием, до сих пор остаются без ответа. В связи с этим, получение любой новой информации о Плутоне и его спутнике Хароне дает возможность изучить и понять космическую среду и процессы, происходящие на карликовых планетах, что в свою очередь является актуальным в современном мире. Исследование тел, находящихся на таких огромных расстояниях, невозможно осуществить с помощью наземных аппаратов. Именно поэтому 19 января 2006 года был запущен космический аппарат NASA «Новые Горизонты», который должен выполнить свою миссию – собрать информацию о Плутоне и его спутнике.

История открытия. После открытия Нептуна в 1846 году, многие ученые, переисполненные энтузиазмом, считали, что на этом нельзя останавливаться и нужно искать следующую планету. Ее название было «Планета Х». Предпринималось несколько попыток обнаружить эту планету. Планета Х была сфотографирована, но так и осталась незамеченной. Успех был достигнут лишь в 1930 году американским астрономом Клайдом Томбо. Он изучил большое количество фотографий и нашел эту движущуюся точку, определив, что это планета, обращающаяся вокруг Солнца за пределами орбиты Нептуна. Название для этого объекта было предложено девочкой из Великобритании — Венецией Берни.

Плутон отличается от других планет Солнечной системы. Во-первых, он вращается вокруг Солнца по вытянутой орбите большим эксцентриситетом. Во-вторых, его орбита сильно наклонена к плоскости эклиптики – на 17 градусов. Также учеными было замечено структурное несоответствие: есть 4 планеты земной группы, 4 планеты-гиганта, а за ними вдруг оказывается такой маленький объект?

Изучение Плутона осложняет его малая освещенность, но тем не менее за первые десятилетия исследований был обнаружен его спутник Харон. Был приблизительно определен химический состав поверхности Плутона, состоящий из замерзшего молекулярного азота и метана. Космический телескоп им. Хаббла позволил получить снимки Плутона очень невысокого разрешения. Удалось лишь определить несколько ярких и темных пятен на поверхности Плутона.

В 1992 году был открыт первый транснептуновый астероид, объект, вращающийся вокруг Солнца за орбитой Нептуна. Вскоре подобные открытия начали следовать одно за другим, и в транснептуновом пространстве, которое сейчас называется поясом Койпера, находили все более и более крупные тела. Постепенно стало ясно, что Плутон в своем окружении не является уникальным объектом и за орбитой Нептуна он точно не один. Позднее были обнаружены и другие тела, похожие на Плутон. В связи с тем, что Плутон явно не отличался от других объектов в поясе Койпера, он был переименован в карликовую планету.

Цель работы: Изучить и систематизировать данные, полученные с помощью АМС «Новые горизонты»

Гипотеза: Удаленность от Солнца не означает отсутствие процессов, характеризующих активность карликовой планеты.

  1. Миссия «Новые горизонты»

1.1 История проекта

С целью исследования системы Плутон-Харон и малых тел пояса Койпера в Лаборатории реактивного движения (JPL) еще с 1996 г. велась разработка автоматической межпланетной станции Pluto/Kuiper Express (PKE). Первоначально она являлась частью Программы систем дальнего космоса (Deep Space System Program) и вместе с проектами Europa Orbiter и Solar Probe в феврале 1998 г. была объединена в проект «Внешние планеты/Солнечный зонд».
Под давлением научной общественности 20 декабря 2000 г. был объявлен конкурс на отдельный проект полета к Плутону. 6 июня 2001 г. из пяти представленных на конкурс проектов NASA выбрало для дальнейшего детального изучения лишь два – POSSE (Pluto and Outer Solar System Explorer) и New Horizons: Shedding Light on Frontier Worlds («Новые горизонты: проливая свет на пограничные миры»).
29 ноября 2001 г. NASA объявило результаты конкурса: по результатам выполненной в июне–сентябре 2001 г. дополнительной проработки победу одержал проект New Horizons с намеченной датой запуска 10 января 2006 г.

Научным руководителем проекта является д-р Алан Стерн (Alan Stern) из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) в Боулдере, штат Колорадо, менеджером проекта – Глен Фоунтейн (Glen Fountian) из Лаборатории прикладной физики APL Университета Джона Гопкинса. За связь с аппаратом и навигационное обеспечение отвечает JPL.

1.2 Научная аппаратура

Зонд «Новые Горизонты» имеет начальную массу 478 кг. На борту станции находятся семь научных приборов.

Alice. Спектрометр УФ-диапазона. Его задача — определить параметры атмосферы Плутона. В режиме свечения атмосферы он фиксирует то, что атмосфера излучает в УФ-диапазоне, а в режиме затмения, когда «Новые Горизонты» будут пролетать через тень Плутона, он определит состав атмосферы по спектру поглощения солнечного света. Модификация этого прибора также стоит на зонде «Розетта».

Ralph. Камера и спектрометр видимого и ИК-диапазонов. Она даст нам черно-белые и цветные снимки поверхности и даже стереоизображения для изучения топографии.

LORRI. Телескоп видимого диапазона для съемок с большой дальности и получения детальных снимков поверхности. Изначально говорили о разрешении 50 м/пиксель, сейчас называют цифру 100 м, посмотрим, что получится в итоге.

SWAP. Анализатор солнечного ветра. Самый большой прибор в своем классе из-за удаленности Плутона от Солнца.

PEPSSI. Спектрометр энергетичных частиц. Дополняет SWAP и отличается от него тем, что может фиксировать частицы гораздо более высоких энергий.

SDC. Студенческий детектор космической пыли. Фиксирует массу и скорость частиц, с которыми сталкиваются «Новые Горизонты».

REX. Антенна высокого усиления будет использоваться не только для связи с Землей, но и для зондирования атмосферы Плутона в радиодиапазоне.

1.3 Научные задачи миссии:

Проект New Horizons осуществляется для решения трех групп задач.
Обязательные:

— изучить геологию и морфологию Плутона и его спутника Харона;

— картировать состав вещества их поверхностей;

— исследовать нейтральную атмосферу Плутона, определить скорость ее потери.

Важные:

— установить переменность во времени поверхности и атмосферы Плутона;

— произвести стереосъемку Плутона и Харона;

— произвести картирование с высоким разрешением районов, прилегающих к терминатору на Плутоне и на Хароне,

— получить карты состава выбранных областей с высоким разрешением;

— изучить взаимодействие ионосферы Плутона с солнечным ветром;

— провести поиск в верхних слоях атмосферы нейтральных молекул H, H2, HCN, CxHy и других углеводородных соединений;

— выполнить поиск атмосферы у Харона;

— определить отражающую способность поверхности Плутона и Харона;

— составить температурные карты поверхностей Плутона и Харона.

  1. Плутон. Что нам рассказали «Новые горизонты»?

2.1 Хвост Плутона

Благодаря инструменту Swap зонд в очередной раз подтвердил гипотезу о том, что Плутон обладает уникальными особенностями, связанными с воздействием на него солнечного ветра. В то время как маленькие кометы и другие объекты малого размера просто рассекают потоки солнечного ветра, а другие планеты в буквальном смысле просто в него ударяются, Плутон показывает оба поведения, что делает его похожим на комету, нежели на планету (хоть и карликовую). Его характер взаимодействия с солнечным ветром похож на сценарий, характерный для комет, согласно которому при таком взаимодействии происходит формирование обширной области, где происходит постепенное замедление солнечного ветра – так называемая «плутопауза». Помимо этого, инструмент SWAP определил, что карликовая планета, из-за такого особого характера взаимодействия с потоками солнечного ветра, обзавелась ионным хвостом. Основную массу хвоста представляют собой молекулярные ионы метана, а также другие частицы, покинувшие атмосферу планеты.

2.2 Неожиданно гладкая поверхность

Пролетев Плутон и взглянув на него последний раз, аппарат «Новые горизонты» сделал снимки его поверхности, покрытой разного рода ударными кратерами. Однако среди фотографий была и та, на которой ученые отметили неожиданную гладкость поверхности.

Находясь на расстоянии 6 миллиардов километров от Солнца, Плутон должен выглядеть полностью мертвым, как Меркурий или Луна. Его поверхность должна быть полностью покрыта различными кратерами и трещинами. Но вместо этого его замороженная равнина Спутник отполирована практически до зеркального блеска. Астрономы предполагают, что этот регион претерпевает постоянно продолжающуюся геологическую активность, источником энергии которой является что-то, что находится под поверхностью карлика. «Это не только сердце Плутона, это – сердце, которое бьется, – так образно охарактеризовал плато Спутник планетолог из Университета Вашингтона в Сент-Луисе Билл Маккиннон.

2.3 Сердце Плутона

При изучении карликовой планеты, стало ясно, что Плутон обладает интересной геологической особенностью. На ее поверхности находится регион, прозванный областью Томбо и напоминающий форму гигантского сердца. Этот регион на удивление практически не содержит ударных кратеров. Астрономы считают эту местность относительно молодой и говорят о том, что регион был геологически активен в течение последних 100 миллионов лет.

Находящаяся здесь равнина Спутника является одним целым сборищем планетарных странностей. Одни области здесь структурой напоминают треснувшее илистое дно, как у нас на Земле. Другие, напротив, очень нехарактерно холмистые. Равнины рассекают оставшиеся на поверхности более затемненные линии, которые намекают на то, что время от времени здесь гуляет ветер.

2.4 Неизвестный источник азота

Солнечный свет смешивает метан и азот атмосферы Плутона в более сложные углеводороды, которые впоследствии скапливаются в субмикрометровые соединения. Все вместе это наделяет Плутон его слегка голубоватым отблеском.

Но так как карликовая планета слишком маленькая, она неспособна удерживать плотную атмосферу и поэтому теряет ее с интенсивностью несколько сотен тонн в час. Пока остается неясным, каким образом Плутон до сих пор не растерял всю свою атмосферу. Возможно, этот процесс замедлялся в давнем прошлом и совсем недавно опять ускорился. Ответа на это пока нет. Но откуда Плутон берет весь этот запас азота?

Вероятнее всего, азот хранится на Плутоне внутри его промерзшего нутра и в зависимости от сезона вырывается на поверхность. Помимо этого, источником (но не основным) азота могут являться кометы, которые в далеком прошлом интенсивно бомбардировали поверхность карликовой планеты.

2.5 Ямы Плутона

На поверхности Плутона настолько холодно, что материя здесь нередко пропускает свои стадии перехода. Например, под воздействием Солнца вместо таяния метановый лед здесь сублимируется переходя сразу из твердого состояния в газообразное.

Такая особенность создает на поверхности Плутона отверстия, похожие на ямы. Со стороны это выглядит так, как будто карликовую планету покусали. Особенно заметно это в западном полушарии, богатом своими пустошами, которые плавно перетекают в скалистую местность. Высокогорье здесь покрывает метановый лед, который спускается к низменности, покрытой водным льдом.

В области Томбо тоже имеются канавки, оставшиеся относительно нетронутыми ударными кратерами и свидетельствующие о недавней геологической активности, весьма вероятно, комбинации движения льдов и испарения. Со стороны они выглядят маленькими, но на самом деле это обычная оптическая иллюзия.

2.6 Метановый снег

Как уже указывалось выше, Плутон богат не только равнинами, но и горами, покрытыми снегом и льдом. Одна из самых больших гор носит неофициально название Cthulhu Region и простирается почти на 3000 километров. Она фактически опоясывает поверхность карликовой планеты, достигая почти половины размера ее экватора.

Сверху гора выглядит как набор из ям, кратеров, ущелий и темных областей. Ранее она казалась полностью неактивной до тех пор, как «Новые горизонты» не предоставил нам новые снимки ее снежных метановых шапок.

Метановый снег здесь очень заметно выделяется на фоне более темных и отдающих красным цветом низменностей. Астрономы считают, что снег формируется здесь по аналогичному принципу, который происходит на Земле.

2.7 Чешуя Плутона

В восточной части области Томбо находится горная гряда Тартар, знаменитая своими формами и структурой, издалека напоминающей змеиную кожу. Ее «чешуйки» находятся друг от друга на расстоянии нескольких километров и различаются высотой в несколько сотен километров. Выдвигаются предположения, что эти «чешуйки» являются отложениями метанового льда или поверхностными «шрамами», оставшимися после извержения испаряющихся субстанций. Позже стало известно, что эти образования имеют родственников и на Земле (кальгаспоры)

2.8 Гуляющие холмы Плутона

Холмы Плутона просто удивительны. Они совсем не такие, как здесь, на Земле, и время от времени «мигрируют» по всей поверхности области Томбо. Словно айсберги, они дрейфуют по замершим азотистым ледяным равнинам Плутона.

Так как азотный лед менее плотный, чем вода, он представляется идеальной основой для скольжения этих холмов. Вероятнее всего, источником их движения являются конвективные силы, находящиеся внутри Плутона. По своей сути они являются ледниками длиной около 20 километров, которые со временем соединяются и образуют большие холмистые зоны, самая большая из которых называется Challenger Colles (названа в честь экипажа челнока «Челленджер»).

Тем не менее все эти холмы являются лишь уменьшенной копией гигантских ледяных гор Плутона. Состоящие из замершего азота, метана и углекислого газа, они достигают высоты до 3500 километров, прорезая нижние слои атмосферы. Их возраст по меньшей мере составляет одну сотню миллионов лет, что позволяет рассматривать их как одни из самых молодых новообразований в Солнечной системе, которые к тому же продолжают свой рост.

2.9 Паук Плутона

Одна из областей поверхности карликовой планеты покрыта трещинами, которые в целом напоминают форму шестилапого паука. Такая особенность ранее более нигде в Солнечной системе не отмечалась учеными. Самые маленькие «лапы» имеют протяженность около 100 километров, однако самая крупная, названная Sleipnir Fossa, протянулась на более чем 580 километров.

В отличие от других трещин на Плутоне, которые представляют собой по большей части параллельные линии, «паучьи трещины» выглядят совсем иначе. Они как бы собираются в одной центральной точке, которая напоминает вид треснувшего ореха. Что еще более странно, в глубине трещины отдают красноватым оттенком. Нечто отдаленно похожее ученые видели на Меркурии и Венере. Исследователи считают, что эти трещины являются результатом попытки какого-то подземного материала вырываться на поверхность.

3. Взаимодействие с Хароном

Часть атмосферы Плутона мигрирует к Харону.

Несмотря на то, что Плутон даже вполовину не больше своего соседа, спутник находится очень близко планете. Расстояние настолько мало, что Харон очень часто «отщипывает» азотную атмосферу Плутона. Большая часть атмосферного состава, которая притягивается Хароном, просто улетает в космос, однако не вся. Полярная температура поверхности варьируется от 60 градусов Кельвина (-213 градусов Цельсия) до 15 градусов Кельвина (-258 градусов Цельсия), поэтому притягиваемый газ успевает замерзать и застывать над спутником.

Выводы

В результате проведенного исследования подтверждается первоначальное предположение о том, что удаленность от Солнца не означает отсутствие процессов, характеризующих активность карликовой планеты.

В случае с Плутоном выявлен ряд особенностей в проявлении его активности:

— при взаимодействии с солнечным ветром, Плутон ведет себя как комета и обзаводится ионным хвостом;

— неожиданно гладкая равнина Спутник свидетельствует о постоянной геологической активности;

— остается загадкой, как Плутон до сих пор не растерял свою атмосферу и где же он берет весь запас азота;

— Плутон богат не только равнинами, но и горами, снегом и льдом, примером чему служат его Гуляющие холмы;

— карликовая планета активно взаимодействует и со своим спутником Хароном, о чем свидетельствует атмосфера Плутона.

Таким образом, можно сделать вывод, что многие процессы, происходящие в Поясе Койпера (в частности на Плутоне), до сих пор остаются загадкой для ученых всего мира, но миссия «Новые Горизонты» позволила приоткрыть завесу тайны и сделала значительный вклад в науку.

Хочется отметить, что миссия на данный момент не закончена. Покинув систему Плутона, автоматическая межпланетная станция продолжает удаляться от Солнца со скоростью около 15 км в секунду. Планируется, что в ночь с 31 декабря 2018 года на 1 января 2019, 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 будет завершена.

Космический аппарат «Новые горизонты»: миссия на Плутон

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.

Пожалуй, наиболее озадачило ученых обнаружение азота, который доминирует в атмосфере Плутона. Сотни тонн атмосферного азота каждый час улетучиваются в космическое пространство; откуда берется этот азот, ученые пока не знают.

Неожиданностью для ученых стали геологическая активность и молодой возраст ряда участков карликовой планеты, обнаружение тумана в атмосфере Плутона и низкая скорость истекания газов из нее. Получены данные, позволяющие предположить существование в древности океана под поверхностью Харона. Ученые не исключают и наличие жидкого водоема в недрах Плутона. Удалось обнаружить слоистую структуру атмосферы планеты и наличие в ней гидродинамических гравитационных волн. Попытки найти у Плутона новые спутники, кроме ранее обнаруженных, оказались тщетными.

Миссия «Новые горизонты» является крупным технологическим достижением, ведь для достижения Плутона аппарат НАСА преодолел миллиарды километров в открытом космосе, проведя в пути девять лет.

Оставить эмоцию Нравится Тронуло Ха-Ха Ого Печаль Злюсь 3212 Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *