Затерянный мир: Плутон и Харон
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Плутон и Харон
 Исследователи
Страница: "New Horizons", Старт к Плутону, Около Юпитера, Плутон все ближе, Видим цель!, Пролет Плутона, Итоги встречи (Part #1, Part #2), Плутон и Харон (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4), Фотогалерея Плутона;
Плутон и Харон
New Horizons стартовал к Плутону

Новые Горизонты около Плутона. Текстовая трансляция (с фотографиями)! Смотрите подробнее...


    19 января 2006 г. в 19:00:00 UTC (14:00:00 EST) со стартового комплекса SLC-41 Станции ВВС США «Мыс Канаверал» стартовыми командами компании Lockheed Martin Astronautics при поддержке боевых расчетов 45-го космического крыла ВВС осуществлен пуск РН Atlas V (модель 551, номер АV-010).
    Впервые в истории космонавтики американская АМС New Horizons была выведена на траекторию полета к Плутону, который традиционно считается девятой (* в 2006 году Плутон потерял статус планеты) и самой далекой планетой Солнечной системы.


Перед стартом

    Аппарат New Horizons был доставлен на космодром 26 сентября 2005 г. военно-транспортным самолетом C-17 и поставлен на подготовку в МИК PHSF Космического центра имени Кеннеди. Одновременно в МИКе VIF Станции ВВС «Мыс Канаверал» проводилась приемка и сборка ракеты. Запуск был запланирован на 11 января.
    24 октября мыс Канаверал подвергся удару урагана Вильма. К этому моменту в VIF на стартовой платформе были собраны ступени Atlas и Centaur и навешен первый из пяти ускорителей. Ураган так «потрепал» огромную дверь VIF, что некоторые ее кусочки занесло внутрь. Осмотр выявил следы удара по корпусу ускорителя, и было решено заменить его. В первых числах ноября были навешены четыре остальных ускорителя, а к 30 ноября закончили замену первого. 4-6 декабря состоялись пробный вывоз носителя на старт и репетиция пуска.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    В середине декабря NASA распорядилось провести дополнительное обследование бака горючего 1-й ступени РН из-за разрушения аналогичного бака в сентябре на прочностных испытаниях. Обследование состоялось в первых числах января, и из-за этого запуск пришлось отложить на 17 января в 18:24 UTC.
    Тем временем 1 декабря, несмотря на забастовку работников компании Boeing, в Центр Кеннеди была доставлена ступень Star 48B. 4 декабря New Horizons был заправлен гидразином, 9 декабря состыкован с твердотопливной ступенью и 13 декабря закрыт обтекателем. 17 декабря головной блок был доставлен в МИК и установлен на носитель. Последняя операция с КА - установка радиоизотопного генератора - была выполне на 13 января. 16 января ракету вывезли на стартовый комплекс.

С третьей попытки

    Однако 17 января старт не состоялся. За 11 минут до расчетного времени была объявлена задержка по погоде - сильный ветер. За ней последовали еще несколько, потом пуск был назначен на 20:23 UTC, на последнюю минуту стартового окна, но за 2 мин 34 сек до этого момента был все же отменен из-за ветра, превысившего допустимые 17 м/с.
    18 января пуск был назначен на 18:16 UTC, но и эту попытку пришлось пропустить, на сей раз - из-за обесточивания Центра управления КА в Университете Джона Гопкинса.
    19 января запуск состоялся с задержкой на 52 минуты из-за низкой облачности, и фактическая циклограмма начиная со второго включения двигателя ступени Centaur отличалась от расчетной (см. табл. 1).

Табл. 1. Расчетная циклограмма запуска (по данным Уилльяма Харвуда)
Время Событие
Т-00:08 Переход на инерциальную систему управления
Т-00:03 Включение двигателя РД-180 1-й ступени
Т+00:00 Готовность двигателя
Т+00:01 Запуск ТТУ, старт
Т+00:05 Дросселирование тяги РД-180
Т+00:27 Окончание разворота по крену и тангажу
Т+00:44 Максимальный скоростной напор
Т+01:34 Окончание работы пяти ТТУ
Т+01:47 Отделение ускорителей №1 и 2
Т+01:48 Отделение ускорителей №3, 4 и 5
Т+03:23 Сброс головного обтекателя
Т+04:28 Выключение РД-180
Т+04:34 Разделение ступеней
Т+04:44 Первое включение двигателя RL-10 ступени Centaur
Т+10:06 Выключение RL-10. Выход на опорную орбиту
Т+32:37 Второе включение RL-10
Т+42:16 Выключение RL-10. Выведение на отлетную траекторию
Т+42:26 Раскрутка связки РДТТ+КА до 68 об/мин
Т+42:29 Отделение ступени Centaur
Т+43:05 Включение РДТТ Star 48B
Т+44:33 Выключение Star 48B
Т+48:00 Отделение КА
Табл. 1. Расчетная циклограмма запуска (по данным Уилльяма Харвуда)

    К 19:10:08 UTC, когда успешно отработали российский двигатель РД-180 ступени Atlas и двигатель RL-10 ступени Centaur, была достигнута опорная орбита высотой около 167х213 км. После почти 20-минутной баллистической паузы над Южной Африкой прошло второе включение RL-10, который довел скорость до 12.4 км/с на высоте около 800 км. В 19:40 произошло отделение ступени Centaur, которая в результате вышла на гелиоцентрическую орбиту с афелием в поясе астероидов. Наконец, твердотопливный двигатель Star 48B проработал около 80 секунд и обеспечил достижение расчетной отлетной скорости – 16.207 км/с относительно Земли. Отделение КА произошло в 19:44:53 UTC, а еще через пять минут станция Сети дальней связи в Канберре приняла с него первый сигнал.

Траектория перелета АМС New Horizons
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    Интересно отметить, что New Horizons стал не только первым КА для исследования Плутона, но и первым земным аппаратом, получившим уже при отлете от Земли скорость, достаточную для ухода из Солнечной системы. Четыре другие межпланетные станции (Pioneer 10 и 11, Voyager 1 и 2) также приобрели отлетную скорость, но не у Земли, а после пролета Юпитера, а Pioneer 11 - только после встречи с Сатурном.
    Джонатан МакДауэлл привел интересные оценки, которые, в частности, объясняют, почему важно было стартовать именно в январе. Дело в том, что Земля прошла перигелий своей орбиты 4 января и будет в афелии 3 июля. Расстояние от Солнца в перигелии составляет 147.3 млн км, а скорость – 30.30 км/с; в афелии соответственно – 151.8 млн км и 29.28 км/с. Вторая космическая скорость относительно Солнца составляет соответственно 42.35 и 41.72 км/с; таким образом, носитель должен обеспечить недостающие 12.05 км/с в первом случае и 12.44 км/с во втором. Разумеется, первое значительно проще!
    Следует подчеркнуть, что здесь речь идет о скорости при выходе из сферы действия Земли, а не о скорости в момент окончания работы РН. Последняя должна быть еще выше, так как по мере удаления аппарата от Земли его кинетическая энергия расходуется на выход из «потенциальной ямы», и скорость существенно уменьшается.
    По оценке МакДауэлла, для New Horizons эта «окончательная» скорость составила около 12.3 км/с вместо 16.2 км/с вблизи Земли. Таким образом, станция (как и ступень Star 48B) вышла на гиперболическую орбиту относительно Солнца. По состоянию на 27 января, когда влияние Земли на полет АМС перестало быть существенным, эта орбита имела следующие параметры:

    - наклонение – 0.859°;
    - перигелий – 0.984 а.е. (147.2 млн км);
    - эксцентриситет – 1.0327.

    В каталоге Стратегического командования США аппарату присвоен номер 28928 и международное регистрационное обозначение 2006-001А.
    Значительная задержка запуска сделала бы невозможным достижение требуемой скорости ухода с околоземной орбиты и повлекла бы большую задержку в прибытии к Плутону (табл. 2). При запуске до 2 февраля включительно сохранялась возможность гравитационного маневра у Юпитера; после этой даты аппарату пришлось бы лететь к Плутону напрямую.

Табл. 2. Дата прибытия АМС New Horizons к Плутону в зависимости от даты запуска
Дата запуска Пролет Плутона
11–27 января 14 июля 2015 г.
28 января 15 августа 2015 г.
29–31 января 21 июля 2016 г.
1–2 февраля 11 июля 2017 г.
3–8 февраля 10 июля 2018 г.
9–12 февраля 7 июня 2019 г.
13–14 февраля 20 июля 2020 г.
Табл. 2. Дата прибытия АМС New Horizons к Плутону в зависимости от даты запуска


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.

    Желательные:
    - исследовать Плутон и Харон на наличие у них магнитного поля;
    - определить характер среды энергичных частиц вблизи них;
    - уточнить радиус, массу, плотность и параметры орбит Плутона и Харона;
    - выполнить поиск новых спутников и колец.

    В том случае, если исследование системы Плутон Харон будет успешным, возможно продление миссии еще на 5–7 лет с целью изучения с пролетной траектории еще одного двух тел из занептунного пояса Койпера.

Краткая 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».
    13 сентября 1999 г. Управление космической науки NASA выпустило официальный запрос на разработку научной аппаратуры для вышеперечисленных миссий, и в конце 1999 г. проект Pluto/Kuiper Express перешел в стадию исполнения. Однако 12 сентября 2000 г. работы были остановлены из за резкого роста ожидаемой стоимости искусственно объединенных проектов АМС к Европе и Плутону).
    Под давлением научной общественности 20 декабря 2000 г. был объявлен конкурс на отдельный и более дешевый 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, Исследователь Плутона и внешней части Солнечной системы) 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.. Однако потребовался еще год, прежде чем в проекте бюджета на 2004 ф.г. были запрошены средства на его реализацию.
    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. Стоимость проекта за период 2001–2016 гг. сейчас оценивается примерно в 700 млн $. В эту сумму входит разработка и изготовление самой станции и ее научных приборов, заказ носителя и запуска, управление полетом, обработка данных, а также информирование общественности и образовательные программы.

Конструкция КА

    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.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    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 тягой по 4.4 Н (5 фунтов) предназначены для коррекций траектории, а остальные 12 тягой по 0.8 Н – 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 и бортовой сети с рабочим напряжением 30 В. РТГ содержит примерно 11 кг двуокиси плутония 238. Он будет обеспечивать станцию мощностью до 240 Вт на на чальных 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.

Радиоизотопный термоэлектрический генератор
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    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. Исполнительными органами для стабилизации КА являются ЖРД; маховики на аппарате отсутствуют.
    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).

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ
    Станция New Horizons несет на своем борту компакт диск, где записаны около 435000 имен энтузиастов, которые участвовали в акции «Отправь свое имя к Плутону» и зарегистрировались по Интернету. Аналогичный диск был также отправлен к комете Темпеля 1 на борту АМС Deep Impact
НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ


Научная аппаратура

    На борту станции находятся семь научных приборов.

    - 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 Å. В режиме «свечения атмосферы» (airglow mode) регистрируется УФ излучение от частиц в ее составе.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    В режиме «затмения» (occultation mode) Солнце наблюдается через атмосферу Плутона, что позволяет определить ее состав по спектру поглощения.
    Масса прибора составляет 4.5 кг, средняя потребляемая мощность - 4.4 Вт. 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.
    Первый вариант спектрометра Alice (меньший по размеру и более простой) находится на борту европейской АМС Rosetta, которая в настоящее время летит к комете 67P/Чурюмова Герасименко.

    - 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.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    Масса прибора - 10.3 кг, средняя потребляемая мощность - 6.3 Вт. Разработан он Юго-Западным исследовательским институтом, Центром космических полетов имени Годдарда (спектрометр LEISA) и фирмой Ball Aerospace Corp. Научный руководитель – Алан Стерн.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    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.

    - Камера для дальней съемки LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) рассчитана на детальную съемку с высоким разрешением и съемку с большого расстояния в види мом 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.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    Масса прибора - 8.8 кг, средняя потребляемая мощность - 5.8 Вт. 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 разреше нием до 50 м.

    - 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.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    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, средняя потребляемая мощность - 2.3 Вт. Разработчик - Юго-Западный исследовательский институт. Научный руководитель по прибору - Дэвид МакКомас (David McComas).

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    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 (при этом их энергия достигает нескольких тысяч электрон вольт). Регистрируя возмущения в солнечном ветре от взаимодействия с материалом из атмосферы Плутона, SWAP позволит установить свойства этого вещества. Верхней границей диапазона его измерений являются частицы с энергиями до 6.5 кэВ.

    - 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.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    Масса прибора - 1.5 кг, средняя потребляемая мощность - 2.5 Вт. Разработчик - Лаборатория прикладной физики, научный руководитель – Ральф МакНатт (Ralph McNutt).

    - 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.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    Масса прибора - 1.9 кг, средняя потребляемая мощность - 5 Вт. Он разработан Лабораторией атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере. Научным руководителем является Михай Гораньи (Mihaly Horanyi) из Университета Колорадо.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ

    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 и средней потребляемой мощностью 2.1 Вт. Разработчик – Лаборатория прикладной физики и Стэнфордский университет. Научный руководитель – Лен Тайлер (Len Tyler) из Стэнфорда.

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ


Первые дни полета

    Начало самостоятельного полета не принесло больших проблем группе управления в APL во главе с Элис Боуман (Alice Bowman) и Ником Пинкином (Nick Pinkine). Радиоконтроль траектории показал небольшие, на уровне не более 10-7 g, ускорения в результате испарения воды из элементов конструкции КА. Частота битовых ошибок в бортовой памяти оказалась выше ожидаемой, но они исправляются автоматически при ежеминутном контроле.
    22 января скорость вращения аппарата была снижена с 19.2 об/мин, которые он имел после отделения от Star 48B, до 5 об/мин. После этого стало возможным включить и ввести в работу звездный датчик.
    28 и 30 января состоялась двухимпульсная коррекция TCM-1 для устранения ошибок выведения. На две части ее разделили на всякий случай, чтобы сначала проверить ДУ на малом импульсе. 28 января был выдан импульс TCM-1A, который продолжался 4 мин 36 сек и дал приращение скорости чуть менее 5 м/с. 30 января в 19:00 UTC в 11.9 млн км от Земли состоялся импульс TCM-1B. Два ЖРД на нижней плоскости КА проработали 12 мин с приращением скорости 13.3 м/с.
    Еще одну небольшую коррекцию траектории TCM-2 планируется провести 15 февраля. В этом случае аппарат будет находиться в режиме трехосной стабилизации и отработает импульс в замкнутом контуре, самостоятельно отслеживая величину приращения скорости.
    Следует отметить, что New Horizons был выведен на орбиту с минимальной погрешностью, которая оказалась намного меньше той, что предсказывали перед запуском. Скорость, полученная аппаратом, отличалась от расчетной всего на 18 м/с вместо допустимых 100 м/с. Сэкономленное топливо можно будет израсходовать на дополнительные коррекции у Плутона и после встречи с ним.

Юпитер – Плутон – пояс Койпера – …

    28 февраля 2007 г. в 05:41 UTC станция New Horizons пройдет на минимальном расстоянии примерно в 2.5 млн км от Юпитера (это 32 радиуса планеты) при относительной скорости около 21 км/с. Этот маневр даст аппарату прибавку в скорости в 4 км/с. Ступень Star 48B достигнет окрестностей Юпитера в тот же день, но чуть раньше: в 01:44 UTC она пройдет на расстоянии око ло 2.8 млн км от планеты.
    Маневр у Юпитера не только уменьшит длительность экспедиции к Плутону, но и снизит риск потерять аппарат. Однако ученые решили не упускать такую уникальную возможность и использовать научную аппаратуру КА для исследования атмосферы и магнитосферы Юпитера. Кроме этого, планируется провести картографирование и изучение структур поверхностей некоторых его спутников (в частности, Ио).
    После гравитационного маневра New Horizons отправится прямо к Плутону, причем большую часть пути станция будет находиться в «спящем» режиме. На такой шаг руководители проекта пошли в целях снижения стоимости управления полетом, а также чтобы не перегружать станции Сети дальней связи, задействованные в других миссиях. Да и для аппарата это очевидный «плюс»: степень износа оборудования будет сведена к минимуму. В «спящем» режиме большая часть электроники станции будет отключена, за исключением бортового компьютера, который будет следить за состоянием КА. По команде с Земли через антенну MGA станция будет сообщать о состоянии своего «здоровья».
    «Пробуждать» New Horizons специалисты будут один раз в год, чтобы проверить ориентацию антенн на Землю, выполнить необходимые коррекции траектории, а также осуществить проверку и калибровку систем и приборов. Каждая такая «проверка» будет длиться около 50 суток, и первую из них планируется провести примерно через шесть месяцев после пролета Юпитера.
    Станция начнет получать снимки системы Плутона примерно за 150 суток до прибытия. С такого расстояния Плутон и Харон будут выглядеть лишь небольшими яркими пятнышками, но с каждым днем они будут становиться все отчетливее. За три месяца до максимального сближения с Плутоном с расстояния приблизительно 100 млн км камеры New Horizons уже смогут получить первые карты поверхности. За 26 дней до пролета Плутона (4 плутоновских дня, период вращения Плутона и Харона составляет 6.4 земных дней) аппарат будет получать снимки и спектральные данные два раза в сутки, и по ним можно будет видеть изменение погоды на Плутоне.
    14 июля 2015 г. в 11:59 UTC станция New Horizons пройдет на минимальном расстоянии около 10000 км над поверхностью Плутона; минимальное расстояние от Харона составит 27000 км. Максимально научная аппаратура будет использована за 12 часов до пролета и через 12 часов после него, а непосредственно при самом пролете будут получены самые детальные снимки поверхности в видимом и ближнем ИК диапазоне с разрешением не хуже 25 м.
    Примерно через две недели после пролета Плутона и Харона группа управления выдаст станции New Horizons команду на включение двигателей коррекции, которые изменят курс аппарата и направят его к одному из тел пояса Койпера. Достигнуть новой цели аппарат должен будет в течение следующих 2–3 лет. К какому именно объекту направится New Horizons – станет известно лишь незадолго до пролета Плутона: к этому моменту ученые закончат поиски подходящего объекта для дальнейших исследований вдоль траектории движения станции и в пределах 55 а.е. Научная программа по изучению нового объекта будет аналогична исследованиям, проведенным в ходе пролета Плутона и Харона. После этого аппарат продолжит полет в поясе Койпера и со временем выйдет в межзвездное пространство.
Автор: П. ШАРОВ, "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"


Плутон и другие

    Главная цель станции New Horizons – Плутон, открытый 18 февраля 1930 г. американским астрономом Клайдом запуске присутствовала 93 летняя вдова Томбо, а 4 февраля 2006 г. отмечается 100 лет со дня рождения астронома.
    Плутон, названный именем греческого бога подземного царства, изначально считался девятой планетой Солнечной системы, причем достаточно крупной – его диаметр оценивался в 15000 км. Сейчас по наблюдениям покрытий звезд Плутоном известно, что его диаметр лишь 2306±20 км. Масса Плутона оценивается в 1.3·1022 кг, что составляет лишь 0.21% массы Земли, средняя плотность – в 2.06 г/см3. Отражающая способность разных районов поверхности различна – от 0.49 до 0.66, но оба предельных значения очень высоки. В 1988 г. при покрытии звезды была обнаружена атмосфера Плутона с давлением не более 0.15 Па, а в 2002 г. ее давление оценили в 0.30 Па. Предполагается, что она существует только вблизи перигелия и состоит из азота и окиси углерода, которые присутствуют в твердом состоянии и на поверхности; в спектре также уверенно выявляется метан. Температура по верхности Плутона оценивается в 33–55 К. Плутон обращается вокруг Солнца по орбите с периодом 248 лет и находится в резонансе с Нептуном (его период 164.8 года). Вблизи перигелия он ближе к Солнцу, чем Нептун.
    В 1978 г. Джеймс Кристи (James Christy) открыл спутник Плутона Харон. Имя это принадлежит перевозчику умерших во владения Плутона; впрочем, Кристи и многие другие астрономы предпочитают произносить название Charon как Шерон, в честь жены первооткрывателя Шарлен. Харон обращается вокруг Плутона, а последний вокруг своей оси с периодом 6.39 сут, причем расстояние между ними всего 19130 км. Диаметр спутника составляет 1212 км, масса 1.52·1021 кг, средняя плотность 1.63 г/см3. Поверхность его, по видимому, покрыта водяным льдом и имеет альбедо от 0.36 до 0.39.
    На снимках, сделанных 15 и 18 мая 2005 г. камерой ACS Космического телескопа имени Хаббла, Алан Стерн и Хэл Уивер (Hal Weaver) обнаружили еще два небольших спутника Плутона, получивших временные обозначения S/2005 P1 и S/2005 P2. Первый обращает ся в 65000 км от Плутона, второй в 49000 км. Размеры спутников оцениваются в 50–150 км. Об этом открытии было объявлено 31 октября 2005 г.
    …В течение 60 лет Плутон гордо носил звание девятой планеты Солнечной системы. Однако в 1992 г. в тех же занептунных краях Дэвид Джуитт (David Jewitt) и Джейн Луу (Jane Luu) нашли второй объект – 1992 QB1. В 1993 г. появилось еще пять, и пошло…
    Сейчас новые далекие астероиды находят по сотне в год, и к 1 января 2006 г. их количество достигло 941.
    Подавляющая часть этих тел принадлежит поясу Койпера – занептунному поясу астероидов – и обращается на расстоянии 40–50 а.е. от Солнца. Кстати сказать, 7 декабря 2005 г. исполнилось 100 лет со дня рождения Герарда Койпера (Gerard P. Kuiper), американского астронома нидерландского происхождения, который и предсказал в 1950 г. существование такого пояса. Не сколько объектов, и среди них знаменитая Седна, имеют чрезвычайно вытянутые орбиты и уходят от Солнца в афелии в сотни и даже тысячи раз дальше, чем Земля. Их классификация пока «не устоялась».
    Несколько занептунных объектов близки по размеру к Плутону, а по крайней мере один объект больше, чем девятая планета.

2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru