Uusi Horizons-
Organisaatio | NASA |
---|---|
Rakentaja | Sovelletun fysiikan laboratorio ja SwRI |
Ohjelmoida | Uudet rajat |
Ala | Tutkimus Plutonian järjestelmästä ja Kuiperin vyöstä |
Tehtävän tyyppi | Yleiskatsaus |
Tila | Operatiivinen |
Muut nimet | Uusi Horizons Pluto Kuiper Belt Flyby |
Launcher | Atlas V -551 |
COSPAR-tunniste | 2006-001A |
Planeettasuojaus | Luokka II |
Sivusto | pluto.jhuapl.edu |
Suunnittelun alku | 2001 |
---|---|
Tuoda markkinoille | 19. tammikuuta 2006 |
Yleiskatsaus on Jupiterin järjestelmän | 28. helmikuuta 2007 |
Katsaus Plutonian järjestelmään | 14. heinäkuuta 2015 |
Katsaus (486958) 2014 MU 69: een | 1. st Tammikuu 2019 |
Tehtävän loppu | Noin 2025 |
Massa käynnistämisen yhteydessä | 478 kg |
---|---|
Massasoittimet | 30 kg |
Ergols | Hydratsiini |
Ponneaineen massa | 77 kg |
Δv | 400 m / s |
Asenteen hallinta | 3-akselinen vakaa |
Energian lähde | Radioisotooppien lämpösähkögeneraattori |
Sähkövoima | 255 wattia |
Kaltevuus | 2,23014 ° |
---|---|
Eksentrisyys | 1.41905 |
Alice | Ultravioletti spektrometri |
---|---|
Ralph / LEISA | Infrapuna kuvantaminen spektrometri |
Ralph / MVIC | Värikuvaaja |
LORRI | Korkean resoluution kuvaaja |
PEPSSI | Energiahiukkastunnistin |
VAIHTAA | Aurinkotuulen analysaattori |
REX | Radiotiede |
SDC | Pölynilmaisin |
New Horizons (ranskaksi" New Horizons ") onamerikkalaisenavaruusjärjestön(NASA)koetin,jonka päätavoitteena on kääpiö planeetanPlutonja sen satelliittien tutkimus heinäkuun 2015 puolivälissä, sitten pienen liikeradan jälkeen. muutoksista, hän pystyi tutkimaan Arrokothia , toista kehoaKuiperin vyössä, ja voisi mahdollisesti tutkia toista (vielä löytämättä). New Horizons on ensimmäinenavaruusoperaatio, jollatutkitaan tätäaurinkokunnanaluetta. Niiden etäisyyden vuoksi meillä on hyvin vähän tietoa siellä olevista taivaankappaleista, koska ne ovat tuskin näkyvissä parhaisilla kaukoputkilla. Niiden ominaisuudet antavat kuitenkin todennäköisesti tärkeitä tietojaaurinkokunnan muodostumisprosessista.
Avaruusalus New Horizons oli suunniteltu toimimaan vaativissa olosuhteissa tällä alueella, kaukana maapallon ja auringon . Arkkitehtuuri avaruusaluksen ja tietenkin operaation siten ottaa huomioon alhainen auringonvalo, joka vaatii käytön radioisotooppinen termosähkögeneraattori ja vahvistettu lämmöneristys , rajoitettu televiestinnän läpimeno (1 kb / s ), ja kesto kauttakulku tavoitteeseensa (yli yhdeksän vuotta), mikä edellyttää kriittisten komponenttien korkeaa luotettavuutta. Seitsemän aluksella tieteellisiä välineitä ovat kameran toiminta on näkyvän valon ja infrapuna- , kuvantamiseksi UV -spektrometrillä , kamera on varustettu teleobjektiivi , kaksi spektrometrit tarkoitus mitata kemiallista koostumusta tavoitteet, joka on radio peittyminen kokeilu ja nopeus laskuri. planeettojen välinen pöly. Näiden pitäisi voida luonnehtia geologiaa , pintarakenteita, maaperän koostumusta ja lämpötilaa, ylivuotavien taivaankappaleiden ilmakehän rakennetta ja koostumusta.
Avaruussondi käynnistettiin 19. tammikuuta 2006suuritehoisella Atlas V -551 -raketilla . New Horizons lensi Jupiter päällä28. helmikuuta 2007, joka antoi hänelle mahdollisuuden saavuttaa 4 km / s tämän planeetan painovoiman ansiosta . Jupiterin ylilento mahdollisti myös instrumenttien kalibroinnin ja teki samalla mielenkiintoisia tieteellisiä havaintoja Jupiter-järjestelmästä, erityisesti sen ilmakehästä , satelliiteista ja magneettikentästä . New Horizons aloitti sitten pitkän kulkunsa Plutoon, jonka aikana koetin nukutettiin. Hän tuli ulos6. joulukuuta 2014 ja aloitti tammikuu 2015 hänen havaintonsa Plutosta, kun hän lentää 14. heinäkuuta 2015. Sitten hän ohitti1. st tammikuu 20193500 km: n päässä Arrokothista on pieni Kuiperin vyön runko, joka löydettiin vuonna 2014 tehtyjen tähtitieteellisten havaintojen perusteella.
New Horizons -matkan tulokset muuttivat täysin tietoa Plutosta ja sen satelliiteista. Geologiaan, pinnan koostumukseen ja ilmakehään liittyvää tietoa on kerätty paljon. He osoittivat, että toisin kuin nykyiset oletukset, Pluto oli pysynyt geologisesti hyvin aktiivisena perustamisestaan lähtien. Kääpiö planeetalla on erityisen runsas valikoima ilmakehän ilmiöitä ja geologisia muodostumia, jotka kilpailevat monimuotoisuudessaan Mars- planeetan kanssa .
Plutoa , kaikkein kaukaisinta aurinkokunnan planeetoista - siihen asti kun se virallisesti alennettiin kääpiöplaneetaksi vuonna 2006 - ei ollut vielä tutkittu lähietäisyydeltä, kun New Horizons -operaatio perustettiin vuonna 2000. Sen jälkeen kun hänet suljettiin pois Voyager-ohjelmassa 1970-luvulla kehitettiin useita ylilentohankkeita 1990-luvulla amerikkalaisessa avaruusjärjestössä ( NASA ), mutta niiden kustannukset, jotka olivat korkeat tavoitteen etäisyyden takia, eivät salli niiden johtaa konkreettisiin saavutuksiin. Tämän vuosikymmenen aikana löydämme monia ruumiita, joiden ominaisuudet ovat samanlaisia kuin Pluton, aurinkokunnan reunalla. Nämä transneptuniset esineet , jotka muodostavat Kuiperin vyön , herättävät tieteellisen mielenkiinnon Pluton tutkimiseen. Lopuksi NASA suostui vuonna 2001 rahoittamaan New Horizons -nimisen avaruuskoettimen kehittämisen, joka on vastuussa sen tutkimisesta paikan päällä .
Aurinkokunnan taivaankappaleet on ryhmitelty kolmeen alueeseen:
Pluto on osa jälkimmäistä osajoukkoa, joka koostuu jäisistä kääpiö planeetoista, joilla on kiinteä pinta, mutta joka koostuu pääasiassa pakastetusta aineesta (vesi, typpi, hiilidioksidi, metaani ja hiilimonoksidi) ja kivisestä materiaalista. Nämä kääpiöt muodostavat Kuiperin vyön , joka ulottuu jopa 50 tähtitieteellistä yksikköä (AU) auringosta. Pluto on tämän vyön suurin tunnettu esine yhdessä Erisin kanssa .
Amerikkalaisen tähtitieteilijä Clyde Tombaugh löysi Pluton vuonna 1930, ja sitä pidettiin tuolloin aurinkokunnan yhdeksänneksi planeetaksi . Löytöpäivänä Pluton koon arvioidaan olevan lähellä maapallon kokoa, mutta myöhemmin planeetan havaitaan olevan pienempi kuin Kuu. 1990-luvun alkuun saakka Pluton kiertoradan ulkopuolelta ei löydetty muuta taivaankappaletta. Vuonna 1992 havaittiin ensimmäinen transneptunian esine (TNO), sitten löydöt lisääntyivät, ja New Horizonsin (2006) julkaisupäivänä oli löydetty yli 1000 ruumista ja yli 100 000 muuta. halkaisija oli yli 100 km , kiertäen kiertoradalla välillä 30-50 au , ennustettiin. Löydettyjen transneptunisten kohteiden ominaisuudet (etäisyys auringosta, merkittävä kaltevuus, koostumus, resonanssi Neptunuksen kanssa, kaksoisjärjestelmien taajuus ) tekevät Plutosta tyypillisen TNO: n. Näiden havaintojen takia aurinkokunnan mahdollisten planeettojen lisääntyminen, virallinen tähtitieteen luokituselin ( Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni ), lisäsi vuonna 2006 uuden kriteerin planeetan määritelmään: tämä on täytynyt puhdistaa paikkansa kiertoradalla. Tämä ei ole Pluton tapaan (kuten muutkin transneptunialaiset esineet), joka menettää planeettansa ja luokitellaan uudelleen kääpiöplaneetaksi huolimatta amerikkalaisen tiedeyhteisön voimakkaasta vastustuksesta, koska se oli ainoa amerikkalaisen löydetty planeetta. Transneptunialaiset kohteet ovat epäilemättä planeetta- eläimiä , toisin sanoen planeetan alkioita, joiden muodostumisprosessin keskeytti kaasujättien planeettojen siirtyminen, joka tapahtui pian aurinkokunnan syntymän jälkeen.
Pluton ominaisuudetEpäkeskisyytensä vuoksi Pluto kiertää aurinkoa 248 maavuodessa, etäisyydellä auringosta, joka värisee noin 4,4-7,4 miljardin kilometrin välillä. Sisäänheinäkuu 2015Pluto sijaitsee noin 4,77 miljardia km maasta, 32 kertaa maapallon ja auringon välinen etäisyys. Kaltevuus on tasoon ekliptikan , 17 astetta , on paljon suurempi kuin planeettoja aurinkokunnan. Pluto on siirtynyt pois auringosta vuodesta 1989 lähtien ja kiertänyt Neptunuksen kiertoradalla vuodesta 1979 vuoteen 1999.
Pluton halkaisija, joka arvioidaan ennen lentoa noin 2380 kilometrillä , on huomattavasti pienempi kuin Kuun (3474 km ) halkaisija . Etäisyys ja pieni koko tekevät kääpiö planeetan tutkimisen maasta erittäin vaikeaksi, ja näennäinen halkaisija on alle 1% Mars- planeetan halkaisijasta . Planeetta kääntyy itsensä puoleen 6,4 päivässä synkronisesti pääsatelliittinsa Charonin kanssa niin, että se näyttää aina saman kasvot. Hyvin epätavallisen hyvin aurinkokunnassa (lukuun ottamatta Uranusta) pyörimisakseli on kallistettu 118 ° taivaallisesta pohjoisesta. Pinnan keskimääräinen lämpötila on noin -233 ° C: ssa . Maapallon spektrometriset havainnot ovat osoittaneet, että Pluton pinta on pääosin typpijäätä , hiilimonoksidia , metaania ja etaania . Se esittelee kirkkaita ja pimeitä alueita, jotka ovat kontrastimaiset kaikista aurinkokunnan planeetoista. Pluto on yksi aurinkokunnan hyvin pienistä kappaleista, joissa on havaittavissa oleva ilmakehä. Tämä on hyvin ohut (50000 kertaa vähemmän tiheä kuin maapallon ja 300 kertaa vähemmän kuin Marsin) ja koostuu pääasiassa typestä, jossa on pieniä määriä metaania, hiilimonoksidia ja raskaampia hiilivetyjä . Tässä ilmakehässä tapahtuu merkittäviä vaihteluita kiertoradan epäkeskisyyden ja pyörimisakselin kaltevuuden vuoksi. Pluton pinnan painovoima on yhtä suuri kuin 6% maan painosta. Planeetan tiheys , on arviolta noin 2, osoittaa, että Pluto koostuu 35% jäätä ja 65% kiviainesta.
Kartta Pluton perustuvat havaintoihin siitä Hubble Space Telescope
Pluto ja Charon verrattuna maahan ja kuuhun.
Kahdeksan suurimmista transneptunian esineistä.
Viisi Pluton luonnollista satelliittia tunnetaan ennen New Horizonsin lentoa. Kaikilla on melkein pyöreä kiertorata ( epäkeskisyys alle 0,006) ja ne sijaitsevat käytännössä Pluton päiväntasaajan tasossa ( kaltevuus alle 1 °):
Runko | Löytövuosi | Halkaisija | Massa | Tiheys | Painovoima // Maa | Kiertoradan säde | Kiertorata | Muut ominaisuudet |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pluto | 1930 | 2368 km | 1,3 x 10 22 kg | 1,8 - 2,1 | 0,07 | Välillä 29,7 AU (4,7 miljardia km) ja 39,5 AU (Auringon ympäri) |
248 vuotta | Pintalämpötila: välillä -218 ° C ja -238 ° C Atmosphere: typpi, metaani, hiilimonoksidi pinta: typpi, vesi, metaani, hiilimonoksidi jäädytetty |
Charon | 1978 | 1207 km | 0,15 x 10 22 kg | 1.66 | - | 17500 km | 6,9 päivää | Ei havaittavaa ilmakehää Pinta: vesijää |
Styx | 2012 | 4 kohteeseen 14 km: n | - | 42656 km | 20,2 päivää | |||
Nix | 2005 | 56 × 26 km | - | 48 694 km | 24,9 päivää | |||
Kerberos | 2011 | 15 km | - | 57,783 km | 32,2 päivää | |||
Hydra | 2005 | 58 × 34 km | - | 64738 km | 38,2 päivää |
Amerikkalaisen avaruuskoettimen Voyager 2: n vuonna 1989 suorittaman Neptunuksen lentämisen jälkeen Pluto on aurinkokunnan viimeinen planeetta (jota ei tuolloin luokiteltu uudelleen kääpiö planeetaksi ), jota ei ole tutkittu in situ koneen avaruudessa. Pluto on vaikea saavuttaa kaukaisuutensa (vuonna 2015 Pluto sijaitsee lähes 35 AU: n etäisyydellä maasta, kolme kertaa kauempana kuin Saturnus ) ja kaltevuuden suhteen ekliptikan tasoon (17 °). Kahden vuosikymmenen aikana Voyager-ohjelman jälkeen useita amerikkalaisen avaruusjärjestön ( NASA ) hankkeita kehitettiin ja peruttiin.
Planeetan Grand TourPluton ensimmäinen tutkimushanke oli Planetary Grand Tour -ohjelma, joka mahdollisti neljän koettimen lähettämisen, joista kaksi oli Jupiterin , Saturnuksen ja Pluton suuntaan. Mutta NASA: n budjettirajoitusten seurauksena jälkimmäinen joutui tarkistamaan kopionsa ja lähettämään vain kaksi koetinta: Voyager 1 ja 2 . Pluton tehtävä hylätään, koska JET Propulsion Laboratory (JPL) ei voinut planeettakokoonpanon syistä ohjata avaruuskoetinta samanaikaisesti kohti Uranusta , Neptunusta ja Plutoa. Voyager 1 olisi voinut mennä tutkimaan Plutoa, mutta olisi ollut tarpeen sopia lentämisestä Titanin, Saturnuksen pääsatelliitin, yli suuremmalla etäisyydellä.
Pluto-350 ja Mariner Mark II1990-luvun alussa NASA perusti tietyn tieteellisen paineen ja ensimmäisten Kuiper-vyötä koskevien vihjeiden (joita ei vielä löydetty tuolloin) innoittamana työryhmän, joka vastasi suunnitelmasta lentää Pluton yli. Tämän työn, nimeltään Pluto-350 , tulos julkaistiin vuonna 1990. Valittu tavoite on lähettää pienempi hyötykuorma, jolloin Pluto ja Charon voidaan tutustua ensimmäisen kerran. Tuloksena olevan avaruusaluksen massa on 350 kg , ja sen energiaa varten on radioisotooppinen lämpösähkögeneraattori . Tieteellinen instrumentointi käsittää 4 instrumenttia, joiden kokonaismassa on alle puolet Voyager-koettimien massasta. Pluto-350: n odotetaan laukaisevan Delta II -raketin vuonna 1999, ja useiden maan ja Venuksen, sitten Jupiterin, painovoiman apuvälineiden jälkeen Pluto-350 saapuu Plutoon vuonna 2015. Pian tämän työn jälkeen NASA aloittaa paljon raskaamman tehtävän tutkimuksen käyttäen Mariner Mark II alustan , joka on kehitetty muualla Cassini-Huygens tehtävänä. Tämän uuden projektin avulla on mahdollista kuljettaa paljon suurempaa tieteellistä hyötykuormaa sekä pudotettavaa laitetta, joka on vastuussa Pluton näkymättömän puolen tutkimisesta ylilennon aikana. NASA: n tieteellinen työryhmä päättää pitää tärkeänä tätä hanketta, jonka eritelmät on laadittu. Mutta vaikeassa budjettikohdassa työryhmä päätti vuonna 1992 lopulta Pluto-350-projektin kehittämisen.
Pluto Fast Flyby ja Pluto Kuiper ExpressMutta vuonna 1992 NASAn uuden JPL- keskuksen insinöörit ja Kalifornian teknillisen korkeakoulun opiskelijat ehdottivat kilpailevaa NASA-oppia " nopeampi, parempi, halvempi " kilpailevaa hanketta Pluto Fast Flyby (PFF) . . Se käyttää radikaaleja käsitteitä saavuttaakseen erittäin korkean aloitusmatkanopeuden (Pluton ylilento seitsemän tai kahdeksan vuoden jälkeen aiempien hankkeiden viidentoista vuoden sijasta) alennettuun kustannukseen, alle 500 miljoonaan dollariin, ilman kantorakettia. Tavoitteena on kehittää kaksi avaruusalusta, joista kukin painaa alle 50 kg , mukaan lukien 7 kg tieteellistä instrumentointia. Laukaisu on suunniteltu vuodelle 2004, mutta sillä on merkittäviä vaikeuksia: massan kasvu, joka nousee 140 kg: iin , ja kustannukset, jotka liittyvät uuteen sääntöön, mukaan lukien kantoraketin hinta: suunniteltu kantoraketti, Titan IV, laski 800 miljoonaa dollaria, räjäytti alun perin suunnitellun talousarvion. Vuosina 1994-1995 tutkittiin useita muutoksia hankkeeseen kustannusten vähentämiseksi - toisen avaruusaluksen poistaminen, yhteistyö Venäjän tai ESA: n kanssa, kevyiden kantorakettien käyttö - ilman elinkelpoisia ratkaisuja. Hanketta käytetään kuitenkin kehittämään joukko miniatyyrilaitteita: spektrometri, kamerat, plasmatutkimuslaitteet. 1990-luvun puolivälissä tiedeyhteisön kasvava kiinnostus äskettäin löydettyyn Kuiper-vyöhön sai NASAn pyytämään JPL: ää tarkistamaan PFF-hanketta, mukaan lukien kuuluisan vyön etsintä tavoitteisiin. Uudistettu tehtävä, nimeltään Pluto Kuiper Express (PKE), mahdollisti 175 kg: n avaruusaluksen laukaisun , mukaan lukien 9 kg tieteellistä instrumentointia, mutta vuoden 1996 lopussa NASA: n ylläpitäjä Daniel Goldin käytännössä pysäytti . Vuonna 1999 tiedeyhteisön painostuksesta kuitenkin aloitettiin tieteellisten välineiden valintamenettely. Mutta sisäänSyyskuu 2000, NASA päättää lopettaa projektin ja perustelee päätöksensä hankkeen liian korkeilla kustannuksilla, nyt yli miljardilla dollarilla.
2000-luvun alussa kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) raportissa Pluto ja Kuiperin vyö asetettiin ensisijaiseksi kohteeksi aurinkokunnan tutkimuksessa . NASAn virkamiehet, joita tiedeyhteisö ja yleinen mielipide ovat jälleen pyytäneet, päättivät käynnistää vuoden 2000 lopussa ehdotuspyynnön Pluton yli lentämistä varten. NASA toimittaa eritelmät vuonnaTammikuu 2001, ja vastauksia odotetaan alussa Huhtikuu 2001. Tämä on ensimmäinen vierailu ulommille planeetoille, jonka suunta on uskottu tieteelliselle johtajalle, kuten mitä tehdään Discovery-ohjelman paljon vaatimattomammille tehtäville . Tekniset tiedot edellyttävät Atlas V- tai Delta IV -käynnistimen käyttöä , ja radioisotooppien lämpösähkögeneraattorit , Cassini-Huygens-ohjelman varaosat , ovat saatavana 50–90 miljoonan dollarin kustannuksella (jälkimmäinen malli tarjoaa enemmän energia). Kokonaiskustannukset ovat enintään 506 miljoonaa dollaria (2001). Tämä on ensimmäinen tehtävä New Frontiers -ohjelmassa , jonka NASA on juuri luonut keskihintaisille aurinkokunnan tutkimusmatkoille.
ValintaEhdotuspyyntöön on vastannut viisi joukkuetta, joista kaksi on NASA: n JPL-keskuksesta. Tiimi tarjoaa New Horizonsin, joka on rakennettu Alan Sternin , projektipäällikön ja Institute of Southwest Research Institute (SwRI) -jäsenen, useiden muiden tutkijoiden ja Johns Hopkinsin laboratorion SwRI APL : n ympärille , joka on jo rakentanut useita tieteellisiä avaruusaluksia. Kasteen nimi säilytetään, New Horizons (uusia näköaloja ranskaksi) viittaa sekä tieteellisten näkökulmien liittyvät löydöt Kuiperin vyöhyke , ja sen toimintatapaa New Frontiers ohjelmaa , vihki tulevaan operaatioon. Ensimmäinen New Horizons -työ alkoi vuoden 2000 lopussa, pian Pluto Kuiper Express -ohjelmasta luopumisen jälkeen . APL-laboratorion tiimi, joka on aiemmin määrätty viimeisteltävän NEAR- operaation kehittämiseen , on vastuussa realistisen toteutussuunnitelman määrittelemisestä sekä tehtävän suunnittelun luonnoksesta. Joukkue muodostetaan siinä toivossa, että Pluton tutkimiseen toistaiseksi tehdyt monet tutkimukset johtavat konkreettiseen projektiin. Ensimmäinen kesäkuussa virallinen valinta valitsi finalistit POSSE: n ( Pluto Outer Solar System Explorer ), JPL-projektin ja New Horizonsin. Viimeksi mainitun valitsee NASA19. marraskuuta 2001.
Avaruussondin kehitysNoin 2500 ihmisen työvoimaa työllistävän New Horizonsin kehitys on kokenut monia ylä- ja alamäkiä. Suurimmat kohdatut ongelmat koskevat plutonium 238: n tuotantoa , joka on välttämätöntä avaruuskoettimen toimittamiseksi energiaan. Tämän oli tarkoitus alkuperäisten suunnitelmien mukaan tuottaa 285 wattia laukaisussa ja 225 wattia Pluton yli lennon aikana. Tuotannosta vastaavan Los Alamosin kansallisen laboratorion kohtaamien vaikeuksien jälkeen ylilentojen aikana suunniteltu teho laskee 190 W: iin . Lopulta tämä arvo arvioidaan uudelleen 200 wattia, mikä on riittävä instrumenttien käyttämiseksi suunnitellusti. Avaruussondin massa kasvaa 50 kg suunnitteluvaiheessa, ja alkuperäiseen painoon palaamiseksi on toteutettava useita toimenpiteitä: suuren vahvistuksen antennin halkaisija pienenee 3: sta 2,1 metriin ja kolmiomaisen alustan kulmat rajataan. Koko massamuistin on lisättävä, jotta enemmän tietoja kerätään aikana leijua. Pieni massa tähti nähtävyyksiä , kehitetty operaation, on luovuttava, koska kehityksen vaikeuksia, raskaampiin olemassa olevia laitteita. Hyötykuormaan lisätään SDC-instrumentti ( Student Dust Counter ), jonka opiskelijaryhmä on kehittänyt osana NASA Education and Public Outreach -tutkimusohjelmaa . Lopuksi lisätään ikkunaluukut PEPSSI-, SWAP- ja LORRI-instrumenttien optisen osan suojaamiseksi laukaisun aikana. Kehitysvaiheessa ja osittain operaation näkökulmasta tähtitieteilijät moninkertaistavat havaintonsa Plutonian järjestelmästä , ja tehdään monia löytöjä. Tieto Pluton ja Charonin ilmakehän rakenteesta on suurelta osin muuttunut, ja uusia Pluton satelliitteja löydetään, mukaan lukien Nix ja Hydra vuonna 2005. Kuiperin vyöhykkeestä löydetään useita lähellä Pluton kokoista taivaankappaletta.
Löytö Kuiperin vyöhyke vuonna 1990 muuttanut käsitystämme aurinkokunnan . Mutta edes tehokkaimmat teleskoopit, kuten Hubble, eivät kykene tekemään yksityiskohtaisia havaintoja transneptunian esineistä, jotka asuttavat sitä, eivätkä siksi salli tietää niiden tarkkoja ominaisuuksia, vaikka ne voisivat tarjota tärkeitä vihjeitä aurinkokunnan muodostumisesta. Kuiperin hihnassa asuu todellakin ruumiit, joiden koostumus epäilemättä heijastaa aineen tilaa planeetan muodostumisprosessin välivaiheessa. Jälkimmäinen pysähtyi Kuiperin vyöhykkeelle kaasujättien planeettojen kiertoradan muutosten aiheuttamien mullistusten seurauksena ensimmäisten satojen miljoonien vuosien aikana.
Plutonian järjestelmäPlutolla ja sen kuun Charonilla on monia alkuperäisiä ominaisuuksia, jotka edellyttävät lisätutkimuksia:
New Horizons -operaation tavoitteiden tarkoituksena on vastata tiedeyhteisön yksilöimiin ja edellä lueteltuihin tutkimuslinjoihin. Jupiter-järjestelmää koskevien tavoitteiden lisäksi yksityiskohtaiset tavoitteet voidaan jakaa kolmeen ryhmään:
Pluto-järjestelmässä tehdyt mittaukset lisäävät tietoa sen alkuperästä, kääpiö planeetan pinnalla toimivista prosesseista, haihtuvien aineiden siirtymäkierrosta ja sen ilmakehän energiallisista ja kemiallisista ominaisuuksista. Yleisemmin nämä havainnot tarjoavat ymmärryksen elementtejä jättimäisten iskujen (kuten maa-kuu-kokoonpano) muodostamista taivaankappaleista, aurinkokunnan rajalla sijaitsevista elimistä (komeetat, jäiset kääpiö planeetat), planeetoista ja kuista, joille on ominaista höyry paine tasapainossa (kuten Triton ja Mars ) ja muut taivaankappaleet, joiden ilmakehässä hallitsevat metaani ja typpi (kuten Titan , Triton ja varhainen maapallo ).
Tehtävän kulku ja New Horizonsin ominaisuudet määrittivät suurelta osin monet rajoitukset, jotka liittyivät Pluton erityispiirteisiin: kääpiö planeetan ilmakehän katoaminen, joka voi tapahtua ennen vuotta 2020, tarve lisätä nopeutta ilman ennakkotapausta avaruuskoetin, jotta se pääsee aurinkokunnan näihin päihin, matalaan auringonpaisteeseen ja pieneen tietoliikennenopeuteen tällä etäisyydellä.
Pluto kiertää 248 vuoden kiertoradalla voimakkaalla epäkeskisyydellä . Sen etäisyys auringosta vaihtelee välillä 29,7 ja 49,4 AU . Sen kiertoradan kaltevuus ekliptikan suhteen on 17 °, paljon suurempi kuin kahdeksan planeetan. Kääpiöplaneetta kulki lähempänä aurinkoa vuonna 1989 ja on nyt siirtymässä siitä pois. Tutkijat arvioivat operaation suunnitteluhetkellä, että vuoden 2020 paikkeilla Pluton ilmakehä tiivistyisi maahan asteittaisen etäisyytensä auringosta ja sen kaltevuuden vuoksi. Pluton ylilennon oli siis tapahduttava ennen tätä päivämäärää.
Vuonna 2013, kauan avaruuskoettimen käynnistämisen jälkeen, Pluton ilmakehää koskevan tutkimuksen tulokset, jotka tehtiin tarkkailemalla toistuvasti planeetan tähtien okkultoitumista , osoittivat, että ilmakehän katoaminen vuonna 2020 oli täysin väärä oletus. Se jopa kiristi raportin julkaisuvuotta.
Lähetys Plutolle vaatii enemmän energiaa kuin laukaisu aurinkokunnan kahdeksalle planeetalle. Pluto sijaitsee aurinkokunnan reunalla, ja jotta New Horizons pääsee sinne ilman vuosikymmeniä, on tarpeen antaa sille nopeus, jota yksikään kantoraketti ei ole koskaan saavuttanut. Avaruussondin heliosentrinen nopeus (suhteessa aurinkoon), joka on 45 km / s laukaisussa valitulla kokoonpanolla, laskee 19 km / s Jupiterin tasolla ja sitten 10 km / s Pluton tasolla , jos välivaihetta ei suoriteta. Tehtävän suunnittelijat valitsivat epäsuoran liikeradan käyttäen painovoiman aputekniikkaa , joka mahdollistaa 5 km / s : n nousun valitussa skenaariossa. Painovoiman avulla avaruuskoetin voi lisätä nopeuttaan samalla kun suunta muuttuu, kiitos planeetan matalalla tapahtuvan ylityksen, joka suoritetaan erittäin tarkoissa olosuhteissa. Tutkittiin useita skenaarioita, joissa yhdistettiin yhden tai useamman planeetan painovoima: yksinkertainen Jupiterin (lentorata JGA), maan ja sitten Jupiterin ylitys, kaksi Venuksen ylityspaikkaa, jota seurasi Maan ja Jupiterin lentoyksikkö. Useita ylilentoja sisältävät liikeradat mahdollistavat tarvittavan kantoraketin tehon ja siten tehtävän kustannusten pienentämisen, mutta niiden haittana on pidentää Plutoon kulkemisen kestoa. Jotta gravitaatiotoimintatyö voidaan suorittaa, lennetyn planeetan on sijaittava tietyissä paikoissa. Lopuksi valitulle JGA-radalle, koska se on tehokkain, käynnistysikkuna avautuu 13 kuukauden välein. Ottaen huomioon operaation aikataulun rajoitukset tunnistetaan kaksi laukaisumahdollisuutta:joulukuu 2004, jolle on ominaista Jupiterin erityisen tehokas apu ja tammikuu 2006. Vuoden 2004 käynnistysikkunaa ei säilytetä, koska projekti viivästyi.
Avaruussondin suhteellisen pieni massa (478 kg ) johtuu suoraan nopeudesta, jonka kantoraketin on tulostettava New Horizonsissa . Vaikka käytetty raketti on raskaimman Atlas V- kantoraketin tehokkain versio , Star 48 B -tyyppinen kiinteä ponneainekohta , joka mahdollisti nopeuden nostamisen 4,1 km / s: iin , oli lisättävä halutun nopeuden saavuttamiseksi.
New Horizonsin oli tarkoitus lentää Pluton yli nopeudella 13,7 km / s . Näissä olosuhteissa avaruusanturia ei ollut mahdollista sijoittaa kiertoradalle kääpiöplaneetan ympärille, koska tämä olisi edellyttänyt useita tonneja ponneaineita, jotta se saavuttaisi käyttövoimansa avulla vähentääkseen nopeuttaan riittävästi. Tiheän ilmakehän puuttuminen teki myös mahdottomaksi harkita ilmajarrutuksen tämän tavoitteen saavuttamiseksi.
Pluto on lähinnä 28 tähtitieteellistä yksikköä Auringosta ja tällä etäisyydellä vastaanotettu aurinkoenergia on tuhannesosa maapallon kiertoradalla vastaanotetusta . Käyttö radioisotooppinen termosähkögeneraattori , joka käyttää tuottamaa lämpöä radioaktiivisen hajoamisen ja plutoniumin dioksidi pellettien 238 ( 238 PUO 2), on ainoa olemassa oleva ratkaisu energian toimittamiseksi koettimeen, kun se lentää Pluton yli. Pysyäkseen painoestimaatiossa koettimella on yksi RTG, joka tuottaa vain 200 wattia. Siksi on tarpeen rajoittaa sähkönkulutusta, joka on välttämätön vähäisen lämpötilan ylläpitämiseksi, mikä edellyttää tehokasta lämpöeristystä , ja suunnitella tai valita instrumentit, joiden kulutus on hyvin pieni. Pluton kiertoradalla meno-paluuyhteys maan kanssa kestää noin 9 tuntia; koettimen oli sen vuoksi oltava täysin itsenäinen, kun se lensi Pluton yli. Ottaen huomioon televiestinnän alhaisen nopeuden tällä etäisyydellä maasta, New Horizonsin oli voitava tallentaa kaikki ylilennon aikana kerätyt tieteelliset tiedot ja ottaa huomioon, että niiden siirto vie useita kuukausia.
New Horizonsin ominaisuuksien vertailu Cassini-Huygens- avaruuskoettimen ominaisuuksiin - erittäin kallis projekti, joka tutkii Saturnuksen järjestelmää, myös hyvin kaukana - antaa mahdollisuuden havainnollistaa operaation rajoituksia ja arkkitehtuurivalintoja:
Ominaisuus | Cassini-Huygens | Uusia näköaloja | Kommentti |
---|---|---|---|
Tehtävän kustannukset | 3,26 miljardia dollaria | 0,7 miljardia dollaria | Tehtävä kohtuullisin kustannuksin, sisältyy lippulaivojen ja Discoveryn väliin . |
Heliosentrinen nopeus laukaisun yhteydessä | 40 km / s | 45 km / s | Suuri alkunopeus Pluton saavuttamiseksi kohtuullisessa ajassa. |
Massa | 5712 kg lukien 3627 kg ponne- | 478 kg sisältäen 77 kg ponneaineita | Pienempi massa verrattuna Cassiniin, koska 5 km / s: n saavuttamiseksi laukaisussa potkuri on uhattava yli 80% alun perin käytettävissä olevasta enimmäispainosta. |
Käytettävissä oleva teho | 885 wattia | 190 wattia | Pieni energia saatavana johtuen radioisotooppien lämpösähkögeneraattoreiden massasta ja kustannuksista, joiden on varmistettava energian tuotanto. Koettimessa on sitten vain yksi näistä generaattoreista ja se on matala teho. Lisäksi riittävän lämpötilan ylläpitoon tarvittavan energian osuus on tärkeä Pluton tasolla sen etäisyyden vuoksi auringosta (Pluton maan keskilämpötilaksi arvioidaan −223 ° C ). Pieni käytettävissä oleva energiamäärä vaatii Pluton tasolla instrumenttien pysäyttämisen, kun tietoja siirretään maapallolle. |
Tehtävä | Kierrät Saturnuksen ympäri | Lento Pluton yli | Pluton ympärille asettaminen kiertoradalle on mahdotonta kääpiö planeetan pienentyneen massan (siksi sen liian heikon painovoimakentän) ja New Horizonsin rajoitetun polttoainekapasiteetin vuoksi massarajoituksen vuoksi. |
Hyötykuorma | 18 instrumenttia
(> 400 kg ) |
6 instrumenttia (30 kg ) | Kustannusten ja massarajoitusten aiheuttama tulos. Lisäksi käytettävissä oleva energiamäärä voi käyttää vain rajoitettua määrää instrumentteja. |
Antenni | Ei suuntautuva | Ei suuntautuva | Avaruussondi ei voi sekä kerätä tietoja että lähettää niitä maapallolle. Tämän seurauksena yhden leijutusvaiheen aikana (toisin kuin Cassini) tiedonkeruuta rajoittaa massamuistin koko (8 gigatavua ). Tietoja ei siirretä maapallolle ennen kuin kulku on valmis ja tiedot on kerätty. |
In situ -nopeus | 166 kilobittiä sekunnissa | 1 kilobitti sekunnissa | Erittäin pieni virtaus, johtuen etäisyydestä Plutosta ja antennin koosta (halkaisija on kaksi kertaa pienempi massasyistä). Tämän nopeuden vuoksi kaikkien lennon aikana kerättyjen tietojen siirtäminen kestää noin yhdeksän kuukautta. |
Asenteen hallinta | Reaktiopyörät | Mikropotkurit | Reaktiopyörien poistaminen säästää painoa, mutta valittu ratkaisu kuluttaa uusiutumattomia ponneaineita. Yhtäkkiä, toisin kuin Cassini, avaruusanturi vakiinnutetaan kiertämällä (" selkäranka ") polttoaineen säästämiseksi. |
Painovoiman apu | Venus (2 kertaa), Maa, Jupiter | Jupiter | |
Aika saavuttaa Saturnus | 7 vuotta | 2,5 vuotta (Pluto 9,5 vuotta) |
New Horizons on NASA: n New Frontiers -ohjelmanensimmäinen tehtävä, jonka tavoitteena on tehdä perusteellinen tieteellinen tutkimus aurinkokunnan planeetoista avaruuskoettimilla, joiden hinta on alle 700 miljoonaa dollaria, mikä asettaa ne taloudelliselle tasolle. tehtävät Discovery ohjelman ja lippulaiva tehtävät lippulaiva ohjelman johon Mars Science Laboratory on liitteenä.
Loppu kesäkuu 2016, New Horizonsin ensisijainen tehtävä on loppumassa: NASA ilmoittaa, että operaation jatkamisen budjetti vuoteen 2014 MU 69 : n ylikulkusillalle on vapautettu. NASA myöntää budjettilaajennuksen 14,7 miljoonaa dollaria vuodessa. Vuoteen 2021 mennessä kokonaiskustannukset, mukaan lukien käynnistäminen, ylittävät miljardin dollarin.
New Horizons on kompakti koetin, muotoinen kuin paksu kolmio ja pianon kokoinen. Kolmion johonkin pisteeseen on kiinnitettysylinterin muotoinen lämpösähköinen radioisotooppigeneraattori , kun taas yläpinnalla on suurihalkaisijaltaan 2,1 metrin suuruinen parabolinen antenni , joka varmistaa yhteyden maapalloon. Ilman näitä lisäyksiä koettimen enimmäismitat ovat 2,1 x 2,7 metriä, paksuus 0,7 metriä. Sen korkeus on 2,2 metriä kantoraketin kiinnityskohdasta antennin yläosaan. Sen massa on 478 kg , mukaan lukien 77 kg of hydratsiinia käyttämien työntimet ja 30 kg tieteellisen instrumentoinnin.
Anturin rakenne on rakennettu alumiinisen keskisylinterin ympärille , joka tukee pääkuormituksia laukaisun aikana. Toisessa päässä on sovitin, joka kiinnittää koettimen rakettiin . Paneelit hunajakenno alumiini, joka on leikattu eri laitteiden ja välineiden, on kiinnitetty sylinteriin, ja radioisotooppi lämpömittarilla generaattori . Säiliö, joka sisältää anturin ponneaineiden käyttämän ponneaineen, sijaitsee tämän sylinterin sisällä.
Koska anturin on kuljettava aurinkokunnan rajoihin, missä käytettävissä olevan aurinkoenergian määrä on hyvin pieni, sähkön tuottamista ei voida taata perinteisillä aurinkopaneeleilla . Sen vuoksi aluksella on GPHS-RTG- tyyppinen radioisotooppinen lämpösähkögeneraattori . Se muuntaa sähkön lämmöksi, joka saadaan 10,9 kg : n dioksidi plutonium-238 238 PuO 2 : n radioaktiivisesta hajoamisesta . : tämän generaattorin arvioitiin tuottavan edelleen 190 W : n tehon vuonna 2015. Generaattorin sisältävä sylinteri on kiinnitetty yhteen kolmion kärjistä. Parabolinen antenni , jonka halkaisija on 2,1 m , jota käytetään yhteydessä maapallon , on kiinnitetty toiselle puolelle kolmion.
Tämän generaattorin käytettävissä olevan pienen massan ja yleensä RTG: n korkeiden kustannusten vuoksi tällä generaattorilla on vain suhteellisen pieni teho. Sitä käytetään lisäksi laajalti koettimen lämmittämiseen, koska ilman tilan lämmittämistä kylmäksi Pluton tasolla instrumentit tekisivät täysin käyttökelvottomia. Siksi se ei voi virtaa moniin instrumentteihin, ja kun antenni on osoitettu kohti maata radiolähetyksiä varten, käytettävissä olevan energian puute tarkoittaa, että mittauslaitteiden virransyöttö on katkaistava.
New Horizonsilla ei ole tarpeeksi energiaa käyttää reaktiopyöriä suuntauksensa hallintaan. Siksi sitä hallitaan hydratsiinia polttavien ponneaineiden avulla. Polttoaineen kulutuksen välttämiseksi kiinteän suunnan säilyttämiseksi tähtiin nähden avaruusanturia pidetään pyörimättä antennien läpi kulkevan akselin ympäri nopeudella 5 kierrosta minuutissa, kun se ei ole aktiivinen. Toisaalta, kun New Horizons liikkuu, käyttää instrumenttejaan, lähettää tietoja tai vastaanottaa tietoja maapallolta, koettimen pyöriminen pysähtyy ja sen suunta pysyy kiinteänä osoittamalla sen aktiivisuudesta. New Horizonsin tieteellisiä instrumentteja ja pääantenniaei voida suunnata erikseen, toisin kuin jotkut koettimet, lähinnä rajoittamaan mahdollisen mekaanisen ongelman riskejä, joita voi ilmetä niin pitkäkestoisessa tehtävässä. Siksi on tarpeen muuttaa koko koettimen suuntaa, jotta antennit voidaan osoittaa kohti maata tai tieteelliset instrumentit kohti kohdetta, mutta myös, kuten kaikkien koettimien kohdalla, korjaamiseksi poikkeamat valitusta suunnasta tai ennen lentoradan muutosliikkeiden suorittamista. Koetin määrittää suuntauksen tähtiantureilla , jotka ovat pieniä kameroita, jotka ottavat laajakuvakuvan taivaasta 10 kertaa sekunnissa. Tätä verrataan muistikorttiin, joka on tallennettu muistiin ja jossa on 3000 tähteä, jonka avulla koettimen tietokone voi määrittää suunnan. Tätä tietoa täydennetään nopeuden vaihteluilla, jotka skannataan 100 kertaa sekunnissa inertiayksiköllä . Tarvittaessa suunnanohjausjärjestelmä käyttää pieniä rakettimoottoreitaan tämän suuntauksen korjaamiseen tai muokkaamiseen. Jos tähtianturit eivät enää pysty määrittämään suuntaa, aurinkoanturit, jotka paikantavat auringon sijainnin, ottavat haltuunsa.
New Horizonsin käytettävissä oleva käyttövoima ei palvele kiihtymistä tai jarruttamista: todellakin, kun Atlas V -raketti laukaisee sen polulle , koettimen on vain tehtävä liikeradan korjauksia lentääkseen peräkkäin Jupiterin, sitten Pluton ja lopulta mahdollisesti muiden kohteiden yli. Kuiper-hihna, jos ne sijaitsevat kantaman sisällä. Koettimen käytettävissä olevat potkurit tekevät kurssikorjauksia ja muuttavat koettimen suuntaa. Siinä on tätä tarkoitusta varten 16 pientä rakettimoottoria, jotka polttavat hydratsiinia . Neljällä niistä on työntövoima 4,4 newtonia ja niitä käytetään pääasiassa kurssikorjauksiin. Niitä 12 muuta, joiden työntövoima on 0,8 Newtonia, käytetään muuttamaan koettimen osoittamista, asettamaan koetin itsensä kiertoon 5 kierrosta minuutissa tai päinvastoin pysäyttämään pyöriminen, erityisesti vaiheiden lennon aikana planeettojen yli. Koetin kuljettaa 77 kg ja ponneaineiden varastoidaan titaani säiliöön . Hydratsiini paineistetaan heliumilla ennen kuin se ruiskutetaan moottoreihin. Käytettävissä oleva ponneaineiden määrä mahdollistaa avaruuskoettimen nopeuden muuttamisen 400 metrillä sekunnissa koko tehtävän ajan. 22,3 kg varataan lentoradan korjauksiin, 29,3 kg avaruusaluksen pyörimisen ylläpitämiseen ja asennon hallintaan. Saatavilla on myös 17,8 kg ( 91 m / s ) ja 7,7 kg ( 41 m / s ) ylijäämä .
New Horizons käyttää X-kaistaista televiestintäjärjestelmääkomentojen vastaanottamiseksi maapallolta ja tiedonsiirron keräämän tieteellisen tiedon sekä laitteen laitteiden toiminnasta. Tärkeimmät vaihdot läpi satelliittiantenni on suuri voitto , jolloin suurin virtaus. Tämä, halkaisijaltaan 2,1 metriä, on kiinteä, jotta voidaan poistaa mekanismi, joka voi tarttua pitkin matkaa kohti Plutoa, ja anturin on sen vuoksi muutettava suuntaansa osoittamaan sädettä suurella tarkkuudella. 0,3 ° leveä, kohti maata. Etäisyydellä Plutosta, joka sijaitsee yli 4 miljardin kilometrin päässä, tiedonsiirtonopeus putoaa 1000 bittiin sekunnissa (70 metrin halkaisijalla olevien Deep Space Network- satelliittiantennien kanssa), ja signaalin saavuttaminen kestää neljä tuntia Maa; Pluton ja sen satelliitin yli nopean lennon aikana kerättyjen tietojen lähettäminen vie myös lähes yhdeksän kuukautta. Koettimessa on myös keskivahvistuksella varustettu parabolinen antenni, joka on asennettu suuren vahvistuksen antennin yläpuolelle, jonka säde on 14 ° leveäja joka vaatii siksi paljon vähemmän tarkkaa osoittamista. Lopuksi asennetaan kaksi matalan vahvistuksen antennia, yksi keskivahvistuksen antennin yläpuolelle, toinen koettimen vastakkaiselle puolelle.
Tuplakapasiteettimenettelyn kehittäminenYhden megapikselin CCD- kennolla varustetun LORRI-kameran ottamat kuvat ovat pakattuna noin 2,5 Mt. Kuvan lähetysaika lähestyttäessä Plutoa on siis 42 minuuttia (nopeudella 1000 bittiä sekunnissa). Tällä nopeudella avaruusanturi voi lähettää vain 11 kuvaa 24 tunnin välein (muita tietoja lukuun ottamatta): se voi itse asiassa mobilisoida vain 70 metrin NASA-satelliittiantenneja kahdeksan tuntia päivässä, koska niitä käytetään voimakkaasti muiden avaruusoperaatioiden kautta hajallaan aurinkokunnassa. Lähetysnopeuden lisäämiseksi Pluton lähestyessä NASA on kehittänyt menetelmän avaruussondin kulkiessa kääpiö planeetalle samanaikaisesti kahden kulkevan aallon putken käyttämiseksi, jotka välittävät tietoja. Tämän tekee mahdolliseksi se, että toinen putki, joka on siellä varana, emittoi eri aallonpituudella. Tämän menetelmän avulla voidaan kertoa läpäisykyky 1,9: lla, mutta se vaatii lisäenergiaa, joka edellyttää muiden laitteiden pysäyttämistä viestintätilaisuuksien aikana. Insinöörit päättivät sammuttaa ohjauksen ja suunnanhallintajärjestelmän, ja jotta avaruuskoetin pitäisi antenninsa täydellisesti Maata kohti, New Horizonsia pyöritetään uhraamalla vähän hydratsiinia, kun se lähettää tässä tilassa.
Junassa tietokoneessa on 32- bittinen mangusti-V mikroprosessori , ”säteilyä kestävät” versio on MIPS R3000 . Sen kellotaajuus hidastetaan 25: stä 12,5 M Hz: iin virrankulutuksen rajoittamiseksi. Vastaanotetut tai lähetettävät tiedot tallennetaan 8 gigatavun muistiin, joka on suunniteltu kuluttamaan vähän virtaa. Tämän muistin koko valittiin, jotta kaikki Pluton ylilennon aikana kerätyt tieteelliset tiedot voidaan tallentaa.
Kaavio 1 Näkymä ylhäältä: 1 RTG; 2 suuren vahvistuksen antenni; 3 Keskivahvistettu antenni; 4 Matalan vahvistuksen antenni; 5 potkuria; 6 tähtianturia; Aliceen; R Ralph; S SWAP; L LORRI; P PEPSSI; X REX.
Kaavio 2 Näkymä alhaalta: 1 RTG; 2 Louvres; 3 potkuria; 4 Matalan vahvistuksen antenni; 5 tähtianturia; Aliceen; R Ralph; D Pölynilmaisin; S SWAP; L LORRI; P PEPSSI.
New Horizons on suunniteltu kestämään aurinkokunnan reunalla sijaitsevien alueiden erittäin matalat lämpötilat (Pluton maan keskilämpötila arviolta −223 ° C ), joten lämpö ei pääse ulos sen sisäisestä rakenteesta. Elektroniikka ja suurin osa instrumenteista on suljettu osastoihin, jotka on peitetty monikerroksisella kultaisella lämpösuojalla. Tämän pitäisi auttaa pitämään lämpö elektroniikka, ja niin, että lämpötila pysyy alueella ru alueella 10 ja 30 ° C: ssa . Jos elektroniikan kulutus laskee alle 150 watin, pienet patterit valloittavat. Kun koetin on edelleen suhteellisen lähellä maata ja aurinkoa, lämpö on päinvastoin joissakin tapauksissa evakuoitava; ikkunaluukut avautuvat automaattisesti, kun sisäinen lämpö ylittää suurimman sallitun.
Hyötykuorma koostuu seitsemästä tieteellisten välineiden - kolme optiset laitteet, kaksi plasma mittauslaitteita, pölyä ilmaisin ja radiometri / radio tieteen vastaanotin. Niiden on sallittava makroskooppinen tutkimus Pluton ja sen kuiden pääominaisuuksista: toisaalta geologia, pinnan koostumus ja lämpötila, toisaalta ilmanpaine., Lämpötila ilmakehästä ja sen pakenemisnopeudesta. Näitä instrumentteja käytetään myös Jupiterin ja sen kuiden tutkimiseen, ja kun operaation laajennus on hyväksytty, Kuiperin vyön esineet, joihin avaruuskoetin voi päästä. Hyötykuorma edustaa 30 kg: n kokonaispainoa ja kuluttaa kokonaisuudessaan hyvin vähän sähköä (28 wattia ).
Väline | Kuvaus | Tavoitteet | Esitykset | Massa | Kulutus |
---|---|---|---|---|---|
Ralph | MVIC: Näkyvä ja infrapuna -monikaistainen kuvaaja | Korkean resoluution kartat lähestymisvaiheelle (navigointi) ja ylilennolle (geologia) |
• Aallonpituudet: pankromaattinen (400–975 nm ), sininen, punainen, metaani, lähellä infrapunaa • Spatiaalinen resoluutio: 20 μrad / pikseli |
10,3 kg | 6,3 wattia |
LEISA: Läheinen infrapunakuva- spektrometri | Typen, hiilimonoksidin ja metaanin jakautumisen määrittäminen | • Aallonpituudet: 1,25 - 2,5 μm • Spatiaalinen resoluutio: 62 μrad / pikseli • Spektrin resoluutio: λ / δλ ∼ 240–550 |
|||
Alice | Ultravioletti kuvaaja / spektrometri | Analyysi Pluton ilmakehän, Charonin eksosfäärin sekä Kuiperin vyön esineiden koostumuksesta ja rakenteesta |
• Aallonpituudet: ∼465–1880 Å • Spektrin resoluutio: ∼3–10 Å FWHM |
4,5 kg | 4,4 wattia |
REX | Passiivinen radiometri | Ilmakehän koostumuksen ja lämpötilan määrittäminen | 0,1 kg | 2,1 wattia | |
LORRI | Teleskooppi | Pluton kartoitus | • Aallonpituudet: pankromaattinen ( 350 - 850 nm ) • Spatiaalinen resoluutio: 5 μrad / pikseli • Herkkyys: V <18 |
8,8 kg | 5,8 wattia |
VAIHTAA | Spektrometri | Aurinkotuulihiukkasten tiheyden ja nopeuden määrittäminen | • Spectral resoluutio : AE / E <0,4 E (energia) välillä 25 eV ja 7,5 keV |
3,3 kg | 2.3 wattia |
PEPSSI | Spektrometri | Pluton ilmakehästä pakenevan plasman koostumus ja tiheys | • Mitattu hiukkaset: protonit, hiilen, typen, hapen E (energia) välillä 1 keV ja 1000 keV • Spectral resoluutio : 12 kanavaa |
1,5 kg | 2,5 wattia |
SDC | Pölynilmaisin | Planeettojen välinen pölyhiukkaskoon mittaus | 1,9 kg | 5 wattia |
Ralph, Alice ja REX ovat avaruuskoettimen kolme päävälinettä, koska ne yhdessä täyttävät kaikki operaation päätavoitteet.
Ralph on instrumentti, joka yhdistää MVIC ( Multi-spectral Visible Imaging Camera ) -kameran, joka toimii useilla spektrikaistoilla näkyvässä ja lähellä infrapunavaloa, ja LEISA ( Linear Etalon Imaging Spectral Array ) -kamera / spektrometri, joka toimii lähellä infrapunaa. Näillä kahdella instrumentilla on sama optinen osa, jonka aukko on 75 mm ja polttoväli 658 mm . MVIC: llä on 7 TDI ( Time Delay Integration ) -tyyppistä CCD-ilmaisinta , joiden määritelmä on 5024 × 32 pikseliä. Kaksi CCD-laitetta tuottaa pankromaattisia (400–975 nm) kuvia, kun taas muut neljä CCD-herkkyyttä ovat herkkiä siniselle (400–550 nm ), punaiselle (540–700 nm ), lähellä infrapunaa (780–975 nm ) ja kaistalle. 860–910 nm ) Pankromaattisia kuvia käytetään Pluton ja Charonin pinnan kartoittamiseen resoluutiolla 1 km 2. Kulma-alueellinen resoluutio on 20 mikroradiota. LEISA-tekniikan avulla spektrit saadaan yksityiskohtaisesti lähi-infrapunakaistalla ( 1,25 - 2,5 µm ), jonka spektriresoluutio (λ / δλ) on 240. MVIC: n on mahdollistettava kartan laatiminen, joka antaa kääpiö planeetan ja sen pääkuun koostumuksen alle 10 km: n resoluutiolla .
Alice on kuvaaja / spektrometri, joka tarkkailee ultravioletti (∼ 465 - 1880 Å ) kaistaa keskimääräisellä spektraalisella (1,8 Å ) ja spatiaalisella (5 mrad / pikseli ) resoluutiolla . Valosäteily pääsee toisaalta 0,1 ° × 4 ° aukon läpi ilmakehän luminesenssin havaitsemiseksi ja toisaalta 2 ° × 2 ° aukkoon , jotta Pluto ja sen satelliitti Charon . Instrumentin optinen akseli on sovitettu LORRI: n ja Ralphin akseliin. Varsinais-tutkimuslaitoksen kehittämä väline, jolla on samanlaiset ominaisuudet, mutta vähemmän hienostunut, lentää eurooppalaisen avaruuskoettimen Rosettan kyytiin . Alicen päätavoitteena on määrittää Pluton ilmakehän pääosat, erityisesti typen , hiilimonoksidin , metaanin osuudet ylemmässä ilmakehässä ja mahdollisesti jalokaasujen läsnäolo . Laitetta on myös käytettävä etsimään ilmakehää Charonin ympärillä ja esineitä Kuiperin vyössä, joiden avaruuskoettimen oletetaan kulkevan Pluton yli lennettyään. Laitteen on määritettävä Pluton ylemmän ilmakehän lämpötila- ja paineprofiilit sekä Pluton ilmakehästä poistumisnopeus. Ilmaisin voi mitata 1024 spektrikaistaa 32 eri pisteessä.
REX ( Radio Experiment ) on tiederadiokokeilu, joka käyttää New Horizons -radiorähetintä . Radioaaltojen etenemisviiveiden mittaus mahdollistaa sen lämpötilan ja ilmakehän tiheyden määrittämisen, joka mahdollisesti on avaruusanturin ja maan antennien välissä ( radio okkultoituminen ). Päinvastoin kuin tavallisesti, Doppler-siirtymä on mitattava avaruuskoettimella vastaanotettaessa radiolähetyksiä maasta. Laitteen on annettava Pluton ilmakehän paine- ja lämpötilaprofiilit.
Ralph.
LORRI.
VAIHTAA.
SDC.
LORRI ( Long Range Reconnaissance Imager ) on korkean resoluution kuvaaja (4,95 μrad / pikseli ), eli neljä kertaa parempi kuin Ralph. LORRI koostuu Ritchey-Chrétien -tyyppisestä teleskoopista ja 1024 × 1024 pikselin CCD-anturista , jotka tarjoavat pankromaattisia kuvia ( 350 - 850 nm ) ja toimivat kehyksensiirtotilassa. LORRI: n tulisi mahdollistaa kuvien saaminen Pluton ja Charonin näkyvästä pinnasta lennon aikana, jolloin Pluton 100 metrin ja Charonin 260 metrin muodostumiset voidaan korostaa. Sen on myös tarjottava kuvia pallonpuoliskoista, jotka eivät ole näkyvissä lennon aikana muutama päivä ennen lentoa otettujen valokuvien ansiosta, resoluutio 40 km . Lopuksi, LORRI: ta on käytettävä kuvien hankkimiseen Pluton muista satelliiteista, mahdollisesti uusien löytämisestä ja mahdollisten kohteiden löytämisestä Kuiperin vyöhykkeen tutkimuksen toiselle vaiheelle .
SWAP ( Solar Wind Around Pluto ) mittaa aurinkotuulen ja Pluton ilmakehästä pakenevien ionien vuorovaikutusta. Nämä mittaukset mahdollistavat paeta nopeuden Pluton ilmakehästä ja plasman monimutkaisista vuorovaikutuksista. Laitteen resoluutio on erityisen suuri vastapainoksi aurinkotuulen heikkenemiselle, jonka voimakkuus on pienempi kertoimella 1000 verrattuna sen arvoon maatasolla.
PEPSSI ( Pluto energinen Particle Spectrometer Science Tutkimus ) on spektrometri mittaamiseksi koostumus ja energia ionien ja elektronien energian välillä 10 keV ja 1 MeV . Tavoitteena on luonnehtia Pluton ilmakehän pakenemisprosessia ja toissijaisesti määrittää ionosfäärin ja aurinkotuulen mahdolliset vuorovaikutukset.
SDC ( Student Dust Counter ) mittaa koko ja jakauma pölyhiukkaset kehityskaari New Horizons luotain ja jonka massa on 10 -12 g. ja 10-9 g. Ilmaisimet koostuvat polyvinylideenifluoridi kalvoja , joiden kokonaispinta-ala on 0,1 m 2 . Tavoitteena on tarkistaa ennustettujen rakenteiden olemassaolo ekliptikalla olevan pölypitoisuuden sisällä eläinradan valon ilmiön alkupäässä . Ohjelmaa hallinnoivat Colorado-Boulderin yliopiston opiskelijat, joita ohjaavat professorit .
Sisään kesäkuu 2006, instrumentti nimetään uudelleen VBSDC: ksi ( Venetia Burney Student Dust Counter ) kunniaksi Ison-Britannian kansalaisuuden Venetia Burney -Pair, joka ehdotti 11-vuotiaana Pluton nimeä planeetalle, jonka Clyde Tombaugh juuri löysi.
Tieteellisten laitteiden lisäksi avaruuskoettimessa on mukana hautausurna, joka sisältää Pluton löytäneen tähtitieteilijän, Clyde Tombaughin , joka kuoli vuonna 1997 lähes 91-vuotiaana.
New Horizonsin laukaisu tapahtuu suurten jännitteiden ilmapiirissä, koska laukaisuikkuna on erityisen lyhyt. Kestää kaksi tuntia päivässä, se avautuu17. tammikuuta 2006 ja sulkeutuu 29. tammikuuta. Hätäpaloikkuna on käytettävissä tammikuun kolmen viimeisen päivän ajan yhden vuoden liukastumisella Pluton lentopäivästä. Jos laukaisu tapahtuu vuonnaHelmikuu 2006Tila koetin on otettava suoraan liikeradan kohti Pluto, voimatta hyötyä painovoiman tuki on Jupiter , lykätä ylilentokysymyksen 2020. Kahden lykkäämisistä koska ei-optimaalinen sääolosuhteet, sitten virtakatkoksen on operaattorin APL avaruusluotain , New Horizons käynnistettiin19. tammikuuta 2006klo 19 h 0 UTC (tai 14 h 0 paikallista aikaa) alkaen pohjan Cape Canaveral , vuonna Floridassa , jota Atlas V -551 raketti , raskain versio tästä kantoraketti. Avaruusaluksen saavuttaa riittävän korkean nopeuden, kara käsittää kolmasosa kerroksessa tähden 48B on kiinteän polttoaineen , alla korkin kanssa suhteellisen pienikokoinen luotaimen. Eri vaiheet toimivat suunnitellusti, ja noin 45 minuuttia laukaisun jälkeen avaruuskoetin erottuu ylimmästä vaiheesta nopeudella 16,2 km / s , mikä on uusi ennätys tällä alueella.
Avaruussondi ylittää Kuun kiertoradan vain yhdeksän tuntia laukaisun jälkeen. Koettimen pyörimisnopeus akselillaan (liike, jonka avulla suuntauksen vakauttaminen on mahdollista) alennetaan ensin 68 kierroksesta 20 kierrokseen minuutissa yhden päivän kuluttua, sitten 5,2 kierrokseen kolmen päivän kuluttua laukaisusta, jotta tähtietsimet voivat toimia. Käynnistysohjelman pistetään luotain sen lentoradan erittäin tarkasti, koska kaksi korjaukset tehty työntimet 28 ( delta-V on 5 m / s ) ja30. tammikuuta(delta-V 13,3 m / s ), ovat kymmenen kertaa vähemmän tärkeitä kuin mitä oli järjestetty. 9. maaliskuuta, kolmas lentoradan korjaus 1,16 m / s sijoittaa avaruuskoettimen ihanteelliseen liikerataan, jolloin on mahdollista hyötyä halutusta kiihtyvyydestä Jovian-järjestelmässä. Kaikki laitteet testataan, ja maaliskuun lopussa avaruusmittari julistetaan toimintakykyiseksi. New Horizons ylitti 6. huhtikuuta Marsin kiertoradan .
Erityisen nopean matkansa aikana kohti Jupiteria lähetysryhmä huomaa, että avaruuskoettimen liikerata ylittää asteroidin 2002 JF 56 (myöhemmin nimeltään (132524) APL ) reitin . Tämä pieni runko (halkaisijaltaan alle 5 km), jonka ominaisuudet ovat tuntemattomat, on osa päästeroidivyötä . Tarkkailukampanja valmistellaan, ja Ralph-kamera ja infrapunaspektrometri osoitetaan asteroidia kohti 11. ja 13. kesäkuuta. Tämän liikkeen avulla on mahdollista saada tieteellistä tietoa etäisyydestä (enintään 102 000 km ) huolimatta , mutta se on myös toistoa Pluton ylilennon aikana suoritettavista toimista .
Video käynnistämisestä.
Yhdistelmäkuva asteroidista 2002 JF 56
4. syyskuuta 2006, avaruuskoettimen LORRI-kamera ottaa ensimmäisen kuvan Jupiterista. 14. helmikuuta 2007vain kolmetoista kuukauden kauttakulun jälkeen New Horizons siirtyy Jupiterin painovoima-alueelle, kun se on edelleen 23 miljoonaa km päässä jättiläisplaneetalta. Avaruussondi lentää Jupiterin yli 2,3 miljoonan kilometrin etäisyydellä28. helmikuuta 2007. Jupiterin painovoiman ansiosta New Horizons jättää Jovian-järjestelmän kiihtyen noin 4 km / s aurinkoon verrattuna, ja sen uusi lentorata tekee nyt 2,5 ° kulman ekliptikkaan nähden .
Jupiterin ylilento tapahtuu 32 säteellä planeetalta, ja se johtaa intensiiviseen tarkkailukampanjaan, joka kestää neljä kuukautta. Koettimessa on tehokkaampia instrumentteja, erityisesti kameroita, kuin Galileo , joka on viimeinen havaintoja suorittanut koetin. Galileon kamerat olivat kehittyneitä versioita Voyager-koettimista , jotka itse perivät Mariner-ohjelmasta . Jupiterin ylilento mahdollistaa myös instrumenttien toiminnan tarkistamisen ja toimintojen toistamisen, jotka on suoritettava ennen Pluton ylilentoa. Jupiter on lähempänä maata kuin Pluto, avaruusanturi voi lähettää datamäärän (40 gigabittiä) suurempaa kuin mitä kerätään lennon aikana Pluton yli.
New Horizons -instrumentit mahdollistavat tarkemman Jupiterin sisäkuiden, erityisesti Amalthean, kiertoradan mittaamisen . New Horizons -kamerat mittaavat Ion tulivuorten koon ja tutkivat neljää Galilean kuuta yksityiskohtaisesti sekä suorittavat pitkän kantaman tutkimuksia ulommista kuista Himaliasta ja Elarasta . New Horizons -optiset instrumentit eivät yleensä ole suunnattu Jovian-järjestelmän kirkkaimpiin kohteisiin, koska ne voivat vahingoittua johtuen vakiintuneesta herkkyydestään Pluton heikkoon valaistukseen. Kuitenkin kuvat Jupiterin valaistuista kasvoista otetaan infrapunana. Io on kuvattu pimennyksen aikana, ja sen yöllisillä kasvoilla on kiehtovia valopisteitä, jotka vastaavat ei-kuumia alueita, sulkien siten pois tulivuorenpurkaukset: Esitetyn hypoteesin mukaan nämä olisivat Ion tulivuorien vuorovaikutuksessa olevien kaasupilvien Jupiterin magnetosfäärin kanssa. Purkaus tvashtar Io on kuvattu, jolloin on mahdollista tarkkailla laskeuma ejecta, joiden koostumus tuntuu Classic (basaltti). Höyhenen muoto näyttää osoittavan, että alun perin kaasumainen ejecta tiivistyy hiukkasiksi, kun ne lähtevät näkyvästä höylästä. Koetin tutkii Jupiterin punaista täplää , sen magnetosfääriä ja sitä ympäröivää ohutta rengasta. Rennonkuiden hakukampanja, joka toteutettiin osana lentoa, ei johtanut uusiin löytöihin. Kun taas Saturnuksen renkaista ovat hyvin pientä kuuta (vähemmän kuin 1 km halkaisija), ei kuu pienempiä kuin Métis (44 km: n päässä ) ja Adrasteus (16 km: n päässä ), on löydetty Jupiter., Mikä edellyttää selitys. Adrastee-kuun lähellä havaitaan renkaassa kolme paksuuntumista, jotka eivät a priori johdu törmäyksestä. Salama havaitaan Jupiterin ilmakehässä suhteellisen korkeilla leveysasteilla (yli 60 ° leveysasteilla) molemmilla pallonpuoliskoilla. Näiden salamien alkuprosessia ei voida tuottaa aurinkoenergian aiheuttamasta konvektiosta (liian heikko näillä leveysasteilla), mutta epäilemättä sen lähde löytyy planeetan vapauttamasta sisäisestä energiasta.
Jupiter ja Io .
Ganymede .
Callisto .
Animoitu kuva purkaus on tvashtar päälle Io vangiksi New Horizons kamera .
Tehtävän aikajärjestys: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Käynnistä 28. kesäkuuta 2007, New Horizons on horrostilassa suurimman osan kulkuneuvostaan Plutoon, jonka odotetaan kestävän kahdeksan ja puoli vuotta. Avaruuskoetin viettää tässä tilassa yhteensä 1873 päivää. Mittapää pyörii sitten hitaasti, redundantit komponentit kytketään pois päältä ja opastus- ja navigointijärjestelmä deaktivoidaan. Tämän lepotilan aikana ajotietokone tarkkailee jatkuvasti avaruusanturin tilaa ja lähettää signaalin, joka voi ottaa kaksi arvoa, mikä tarkoittaa joko sitä, että avaruusmittari on toiminnassa tai että se on välttämätöntä teknikoiden puuttumiseksi, koska ongelma on havaittu. Tavoitteena on vähentää elektronisten komponenttien käyttöä, vähentää tehtävän seurannasta aiheutuvia kustannuksia ja keventää Deep Space Network -antenniverkon kuormitusta , jota muut avaruuskoettimet käyttävät voimakkaasti. Pitkän matkansa aikana Plutoon New Horizons herätetään 17 kertaa suorittamaan perusteellisia testejä ja mahdollisesti päivittämään aluksen ohjelmistoja .
8. kesäkuuta 2008, koetin leikkaa Saturnuksen kiertoradan , kun se on 10,06 AU: n päässä Auringosta (1 AU = Maa-Aurinko-etäisyys), mutta tätä planeettaa ei havaita, koska se on silloin 2,3 miljardilla kilometrillä. 20. kesäkuuta 2010Koetin moottorit suorittaa pieni liikeradan korjauksen 0,45 m / s , kompensoimiseksi työntövoima on termisen fotonien synnyttämä RTG, jotka heijastuvat korkean vahvistuksen antenni . New Horizons leikkaa Uranuksen kiertorata on18. maaliskuuta 2011, mutta tätä planeettaa ei voida havaita, koska se on 3,8 miljardia kilometriä avaruuskoettimesta. 25. elokuuta 2014, NASA ilmoittaa, että New Horizons on ohittanut Neptunuksen kiertoradan vain 25 vuotta sen jälkeen, kun Voyager 2 lensi sinisen jättiläisen yli (25. elokuuta 1989). New Horizons ei myöskään voi tehdä suoria havaintoja tältä planeetalta, mutta se voi ylittää tämän troijalaisten asteroidit , koska sen on ohittava tämän planeetan Lagrange L 5 -pisteen lähellä . Toiminnan aloittamisen jälkeen tähtitieteilijät ovat löytäneet kaksi uutta kuuta Plutosta, jolla on nyt viisi. Uusien havaintojen perusteella Plutonian järjestelmässä voi olla vähemmän näkyviä taivaankappaleita sekä renkaan tai toruksen muotoisia roskapilviä, jotka voivat aiheuttaa riskin New Horizonsin selviytymiselle lennon aikana. Havainnointikampanja, jossa käytettiin useita Maan tai avaruuteen perustuvia instrumentteja ( Hubble ), aloitettiin vuoden 2011 lopussa yrittäen saada lisätietoja Plutonian järjestelmästä. Lisäksi Plutolta pidemmälle menevä, mutta vähemmän törmäysriskiä tarjoava vaihtoehtoinen lentorata on kehitetty siltä varalta, että tehdyt havainnot tunnistavat merkittävän riskin.
Jatkuvat Plutonian-järjestelmän havainnot alkavat kuusi kuukautta ennen Pluton ylilentoa ja kerättyjen tietojen lähettämisen on lopetettava yhdeksän kuukautta ylilennon jälkeen (ja todellakin se lopetetaan 23. lokakuuta 2016). Havaintojen yksityiskohtainen kulku määriteltiin vuosina 2001-2003 siltä osin kuin se auttoi määrittelemään avaruusanturin yleisen arkkitehtuurin, tieteellisten instrumenttien sijainnin sekä koettimen avaruuden integroinnin ja sen jälkeen suoritetut testit ja kuitit. tuoda markkinoille. Havaintojen kulku on jaettu neljään vaiheeseen: ensimmäinen vaihe alkaa vuonnatammikuu 2015kun LORRI-instrumentti alkaa pystyä ottamaan kuvia Plutosta, mikä mahdollistaa rakenteiden erottamisen. Kun datan määrä kasvaa siihen pisteeseen, että sitä ei voida enää lähettää niin nopeasti kuin se on kerätty, etäinen lentovaihe alkaa. Kolmas vaihe, joka määritellään siten, että instrumentit pystyvät täyttämään tehtävän päätavoitteet, alkaa 13 tuntia ennen ylilentoa ja päättyy 5 tuntia sen jälkeen. Lopuksi neljäs vaihe, jonka aikana koetin siirtyy pois Plutosta, sallii rajallisten havaintojen tekemisen.
Havaintoja lähestymisvaiheessa (joulukuu 2014 - heinäkuu 2015)6. joulukuuta 2014, New Horizons tuodaan ehdottomasti pois lepotilasta, johon se on upotettu melkein jatkuvasti viimeisten seitsemän ja puolen vuoden ajan. Avaruussondi on matkustanut 4,8 miljardia kilometriä ja on 220 miljoonaa kilometriä Plutosta. Avaruusaluksen kunto, erityisesti sen instrumentit, tarkistetaan. 4. tammikuuta, instrumentit osoittavat kohti 2011 KW 48 (ex-VNH0004), alle 100 km halkaisijaltaan Kuiper-kohdetta , joka sijaitsee valtavan 0,5 AU: n etäisyydellä avaruusanturista. Jos yksityiskohtaisia valokuvia ei oteta huomioon etäisyyden vuoksi, nämä havainnot voivat paljastaa satelliittien olemassaolon ja antaa viitteitä eri pallonpuoliskojen pyörimisestä ja ulkonäöstä. Tuloksia ei kuitenkaan julkaista.
Sisään tammikuu 2015Kuusi kuukautta ennen Pluton ylilentoa aloitetaan jatkuvat havainnot planeetasta ja sen satelliiteista instrumenteilla Ralph / MVIC, Ralph / LEISA, LORRI ja Alice. LORRI-kameran on määritettävä tarkemmin Pluton satelliittien kiertoradat ja liikkeet: Tavoitteena on tarkentaa ohjelmaa, joka vastaa instrumenttien osoittamisesta ylilennon aikana, joka tapahtuu ilman, että maajoukkueet voivat puuttua asiaan. Muita instrumentteja käytetään planeettojen välisen väliaineen mittaamiseen, mikä voisi antaa mahdollisuuden kuvata paremmin Kuiper-hihnaa , johon avaruuskoetin on nyt tunkeutunut: suurenergiset hiukkaset, pölypitoisuudet. Tällä etäisyydellä LORRI sallii 900 km / pikseli optisen erottelukyvyn , joka on sama kuin Hubble- teleskoopilla . Ensimmäinen valokuva, jossa näkyy Charon - Pluto-pari, on otettu25. tammikuuta. Tammikuun lopun ja helmikuun alun välillä pienet kuut ( halkaisijaltaan noin 100 km ) Nix ja Hydra puolestaan valokuvataan LORRI-kameralla. Otetut valokuvat mahdollistivat avaruuskoettimen tulevan liikeradan ja8. maaliskuutasen rakettimoottoreita ammutaan 93 sekunnin ajan muuttamalla nopeutta 1,14 m / s (avaruuskoettimen nopeus on silloin 14,5 km / s ). Tämä korjaus muuttaa Pluton ylilentomatkaa 3442 km . Toukokuun alussa LORRI-kamera havaitsee puolestaan Pluton, Kerberosin ja Styxin pienimmät , halkaisijaltaan alle 30 km : n kuut pitkien valotusjaksojen jälkeen 88 miljoonan kilometrin etäisyydellä.
Instrumenttien aktivoinnin jälkeen Pluton valokuvasekvenssit on otettu 6,5 päivän aikana, mikä vastaa kääpiö planeetan pyörimisjaksoa, jotta pystytään muodostamaan täydellinen kartta sen pinnasta. Tämä 6,5 päivän jakso toistetaan joka kerta, kun resoluutio paranee 50%, ts. 100, 66, 44, 28, 19, 12 ja 6 päivää ennen Pluton lentopäivää. Kerättyjen tietojen avulla voidaan havaita ajalliset evoluutiot, saada karttoja ja spektrejä. Niitä käytetään myös tarkentamaan Pluton ja sen satelliittien kiertoratoja ja siten massoja sekä mahdollisesti havaitsemaan kuita, joita ei olisi havaittu maanpäällisillä teleskoopeilla. Viimeinen jakso, joka alkaa kuusi päivää ennen lentoa, tarjoaa kuvat ja spektrit parhaalla tarkkuudella, mukaan lukien lennon takaosa, joka on kuvattu 3,2 päivää ennen lentoa. SWAP-laite alkaa havainnoida aurinkotuulen 27–54 päivää ennen lentoa, kun taas PEPPSI yrittää havaita Pluton ilmakehästä pakenevat ionit muutama päivä ennen lentoa.
LORRI-kameralla toteutetun seitsemän viikon Plutonian-järjestelmän havainnointikampanjan lopussa NASA päättää, että 1 kpl heinäkuu, optimaalisen liikeradan pitämiseksi. Mitään hyvin pieniä pölypilviä, renkaita tai kuita ei havaittu polulla, jonka avaruuskoettimen on kuljettava lennon aikana. 4. heinäkuuta, avaruusmittari siirtyy "säästötilaan" ja keskeyttää kaikki tieteelliset havaintonsa. Ongelman alkuperä tunnistetaan nopeasti. Tietokone joutui ylikuormituksen uhriksi: operaattorit kentällä lähettivät kaikki ketjutetut komennot, välillä 7-16, ilman väliintuloa maasta, mutta samalla tietokoneita oli pyydetty pakkaamaan tieteellistä tietoa varastossa ennen sen siirtämistä maapallolle. Molemmat tehtävät ylittävät tietokoneen kyvyt, ja tietokone siirtyy tallennustilaan ja pyytää maalta lisäohjeita. Ne välitetään, ja tieteelliset havainnot jatkuvat7. heinäkuuta.
Plutonian järjestelmän ylittäminen (14. heinäkuuta 2015)Käynnistä 7. heinäkuuta ja kunnes 15. heinäkuuta, ajotietokone suorittaa sarjan ohjelmoituja toimintoja (avaruusanturin suuntaus instrumenttien osoittamiseksi kohti kohdetta, instrumenttien aktivointi / deaktivointi jne.) ilman kentällä olevien käyttäjien väliintuloa. Kolmetoista tuntia ennen Pluton ylilentoa, joka tapahtuu14. heinäkuuta 2015klo 11 h 59 UTC alkaa havainnointivaihe, joka täyttää tehtävän päätavoitteet. Lorri ensimmäinen ottaa kuvia Pluto ja Charon, joka sitten miehittää koko optisen alan välineen, jonka resoluutio on 2 kohteeseen 3 km / pikseli . Suurin osa seuraavista seitsemästä tunnista käytetään Alice-instrumentilla ilmakehän luminesenssispektrien suorittamiseen planeetan ilmakehän koostumuksen määrittämiseksi. Osittaiset valokuvat ottaa LORRI, ennen kuin Ralph / LEISA piirtää pintakoostumakartan kolme tuntia ennen lentoa, resoluutiolla 10 km / pikseli . Aliceä käytetään sitten tarkkailemaan Pluton ja Charonin pintaa. Tunti ja puoli kaksi tuntia, ennen ylilentokysymyksen, Ralph / Leisa suorittaa toisen, tarpeeton pinnan kartoittaminen koostumuksen, jonka resoluutio on 5 ja 7 km / pikseli . Sitten Pluton ja Charonin pankromaattiset ja värikartat tuotetaan korkealla resoluutiolla ja infrapunana juuri ennen lentoa kääpiöplaneetan yli.
New Horizons lentää Pluton yli14. heinäkuutaja 11 h 59 UTC 11 095 km: n päässä etäisyys, suhteellinen nopeus on 13,78 m / s , kulkee sitten lähinnä Charon 12 h 13 , etäisyydellä 26926 km: n päässä . Välittömästi Plutonian järjestelmän yli lentämisen jälkeen avaruuskoetin on itsensä Pluton ja sen kuun valaisemattoman kasvon puolella. Seuraavien kahden tunnin aikana Pluto ja Charon pystyvät peittämään Auringon ( 12 tuntia 48 Plutolle ja 14 tuntia 17 Charonille avaruusalukselta ja maapallolta katsottuna (1-2 minuuttia auringonpimennyksen jälkeen, koska tällä hetkellä etäisyys, maa ja aurinko tekevät vain 0,24 ° kulman.) Näitä piilotuksia käytetään mittaamaan Doppler-siirtymä REX: llä (maan okkultointi) ja ilmakehän luminesenssi Alicen kanssa (auringon okkultointi), jolloin koostumus voidaan määrittää ja ilmakehän rakenne sekä lämpötila.
22 tuntia Plutonian järjestelmän yli lentämisen jälkeen 15. heinäkuutaklo 0 h 52 UTC , maa operaattorit saavat ensimmäiset tiedot, jotka vahvistavat, että havainto liittyvän ohjelman kaatuessa tapahtuu nimellisesti. Joitakin PEPSSI-instrumentin tieteellisiä tietoja välitetään myös. Kolme yksityiskohtaista kuvaa Plutosta sekä yleiskuva jokaisesta Plutonian järjestelmän rungosta on tarkoitus lähettää seuraavana päivänä joidenkin tietojen kera REX: ltä, Alicelta ja SWAP: lta.
Plutonian-järjestelmän havaintojen loppu ja lennon aikana kerättyjen tietojen siirtäminen (15. heinäkuuta 2015 - marraskuu 2016)Plutonisen järjestelmän havainnot jatkuvat kolmenkymmenen päivän kuluttua lentämisestä, erityisesti aurinkotuulen tutkiminen SWAP: lla ja ilmakehän paeta PEPSSI: llä. Lähellä havaintovaiheiden aikana kertynyt data, joka on tallennettu massamuistiin , välitetään olennaisesti maanpäällisille asemille alusta alkaen.syyskuu 2015. Suurimpia tietomääriä edustavien valokuvien kohdalla kenttätyöryhmät tekevät ensimmäisen priorisointityön syyskuussa käyttäen pikkukuvia (pienennettyjä kuvia) lähetysjärjestyksen määrittämiseksi. Koska virtausnopeus on rajoitettu anturin ja planeettamme välisen etäisyyden välillä, kerättyjen tietojen siirto päättyy kuusitoista kuukautta ylilennon jälkeen, ts.marraskuu 2016.
Pluto (kirkkain esine) ja Charonin todellinen värikuva, jonka on ottanut New Horizons ,14. huhtikuuta 2015.
True Värivalokuvassa Pluto ottanut New Horizons on3. heinäkuuta.
Pluto on kuvattu LORRI-instrumentilla 11. heinäkuuta.
Väärä värikuva otettu 13. heinäkuuta Pluto vasemmalla ja Charon oikealla (kontrastia vahvistetaan geologisten alueiden korostamiseksi).
Lennettyään Pluton yli New Horizons ylittää Kuiperin vyön , joka ulottuu 30: stä 55: een tähtitieteellistä yksikköä auringosta, ja jonka tutkiminen on tehtävän toinen tavoite. Ainakin yhden transneptunian objektin ylilento on suunniteltu. Mutta kun se käynnistetään, kukaan ei ole tarpeeksi lähellä avaruuskoettimen kurssia. Seuraavan vuosikymmenen aikana tehtiin intensiivinen tähtitieteellinen havainnointikampanja. Vasta 2014, resurssien poikkeuksellisen käyttöönoton jälkeen, löydettiin kohde lopulta.
Muiden kohteiden havainnotKoetin pystyi ottamaan joitain kuvia suhteellisen lähellä olevista esineistä, esimerkiksi marraskuu 2015 ja sisään huhtikuu 2016ja (15810) Arawn , joka on kvasikuu Pluton, joka mahdollisti jonkin verran fyysistä tietoja, kuten sen pyörimisen aikana, oli sitten 111.000.000 km: n päässä koettimesta.
Objektiivin etsiminen Kuiperin vyöhykkeeltäKun operaatio aloitettiin, vuonna 2006 Kuiperin vyöhykkeellä ei tunnettu yhtään New Horizonsin alueella olevaa transneptunista esinettä , kun otetaan huomioon harvat ponneaineet , joita avaruuskoettimella on Pluton ylityksen jälkeen. Mutta operaation vastuuhenkilöt luottavat vuosikymmenen havaintoihin, jotka on kulunut laukaisun ja kurssikorjauksen välillä, joka on tehtävä avaruusaluksen ohjaamiseksi toiseen kohteeseen. He arvioivat tuolloin, että avaruuskoettimella on 50 prosentin todennäköisyys ohittaa halkaisijaltaan 72 km : n taivaankappaleen toiminta-alue tai yli 95% ohittaa kohteen lähellä 45 km tai enemmän. Tämä todennäköisyys saavuttaa maksiminsa 42 AU: n etäisyydellä auringosta, mikä vastaa suurinta esineiden pitoisuutta Kuiperin vyöhykkeellä, alueella, joka tulisi ylittää vuosien 2018 ja 2019 välillä. Ottaen huomioon anturin melkein täydellisen navigoinnin, Plutonian järjestelmän ylityksen jälkeen sillä on tarpeeksi ponneaineita muuttamaan liikerataa 130 m / s , mikä sallii sen poiketa alle 1 ° kulmalla reitistä, jota se seuraa Pluton ylilennon aikaan. Mutta tähtitieteilijöiden tekemän kahdeksan vuoden tutkimuksen jälkeen tähtitieteellinen yhteisö ei ole löytänyt mahdollisia kohteita Kuiperin vyöhykkeeltä . Hyödynnettävän löydön määräaika on kesällä 2014. Itse asiassa tapaamisen järjestämiseksi on tiedettävä ylivuotavan kohteen kiertorata, mikä edellyttää kahden havainnon tekemistä yhden vuoden välein. Ensimmäisen havainnon on siis tapahduttava viimeistään kesällä 2014, jotta koetin voidaan suunnata toiseen tavoitteeseensa Pluton ylilennon jälkeenheinäkuu 2015.
Transneptunian objektin löytäminen avaruuskoettimen toiminta-alueelta ei ole helppoa, koska Kuiperin vyön esineitä ei ole kovin paljon (noin 1000 löydetty valtavasta tilavuudesta) ja niitä on vaikea löytää. pieni koko ja etäisyys (muutama tusina UA). Tavoitteen löytämiseen käytettiin kuitenkin merkittäviä keinoja: vuosina 2011--2013 tehtiin intensiivinen (84 tuntia kestävä) havainnointikampanja käyttämällä Subaru- , Magellan- ja Keck- instrumentteja , jotka ovat tehokkaimpien maan teleskooppien joukossa: 52 uutta Kuiperin vyöhön kuuluvia esineitä löydetään, mutta kukaan ei ole New Horizonsin alueella : lähin edellyttää 200 m / s: n delta-v-vaihtelun suorittamista , joka edellyttää suurempaa ponneaineiden määrää kuin sondissa vielä käytettävissä oleva määrä.
Maanpäällisten observatorioiden tutkimuksen epäonnistuneen tuloksen jälkeen joukkue New Horizons -sovellus keväällä 2014 havainnointiikkunan avaruusteleskoopilla Hubble , koska se säästää 1,6 astetta avaruudellaan. Vaaditaan 200 kiertoradan (~ 300 tuntia) tarkkailuaika. Tämä kesto johtuu aiempiin havaintoihin perustuvasta tilastollisesta hypoteesista. Tämän hypoteesin mukaan on oltava 94% mahdollisuus, että tämän keston havainnointi paljastaa tavoitealueen. Projektipäälliköt ehdottavat, että Hubble- havaintoaika kohdentavasta avaruusteleskooppitutkimuslaitokselta saadaan suostumus suorittamaan ensimmäinen 40 kiertoradan (~ 60 tuntia) havainto, jonka pitäisi hypoteesin mukaan sallia löytö kahdesta uudesta esineestä Kuiperin vyöhykkeellä. Jos tämän havainnointiajan ansiosta tehdyt löydöt vahvistavat tilastomallin, he pyytävät 160 ylimääräisen kiertoradan (~ 240 tuntia) kohdistamista. Jos tutkimus epäonnistuu, New Horizons -tiimi ehdottaa, että avaruusanturia käytetään Pluton yli tapahtuneen lennon jälkeen useiden Kuiperin vyöhykkeellä olevien kohteiden etähavainnoimiseksi niiden jakautumismallin muodostamiseksi. Pilottihavaintovaihe alkaa vuonnakesäkuu 2014. Sen lopussa1 kpl heinäkuu, kaksi uutta esinettä löydettiin Kuiperin vyöhykkeeltä, kuten New Horizons -tiimi ennusti . Tämän seurauksena avaruusteleskoopin johtajat varaavat vaaditun 160 täydentävän kiertoradan havainnoinnin aikavälin. Lopuksi vuonnalokakuu 2014, New Horizons -tiimi ilmoittaa löytäneensä ainakin yhden tavoitteen, jonka avaruuskoetin pystyy varmasti lentämään, kun otetaan huomioon sen polttoainevarastot. Kaksi muuta potentiaalikohetta, joiden halkaisija on samanlainen ja jotka sijaitsevat käytännössä vastaavalla etäisyydellä, tutkitaan edelleen.
Kohteen valinta (elo-joulukuu 2015)Ennalta valittu tavoite, 2014 MU 69 , alias PT1 ( potentiaalikohteelle 1 , englanniksi " Potentiaalikohde 1 "), on ensisijainen ehdokas, koska todennäköisyys, että avaruuskoetin voi saavuttaa sen, ottaen huomioon polttoainevarasto saatavana, on 100%. Sen halkaisija on 30-45 km, se sijaitsee 43,4 AU: n etäisyydellä auringosta ja sen näennäinen suuruus on 26,8. Sen saavuttamiseen tarvittavien liikkeiden tulisi kuluttaa vain 56 m / s (jos ne suoritetaan vuonna 2005)lokakuu 2015), tai 60 m / s (jos se toteutetaan joulukuussa), ts. hieman yli kolmasosa avaruussondin ponneainevarastosta, joka on käytettävissä tällä liikkeellä ( 130 m / s ). Toinen kahdesta mahdollisesta esineillä flyby on 2014 PN- 70 (PT3), joka kuitenkin edellyttää nopeuden muutos on 116 m / s lokakuussa ja 122 m / s joulukuussa. PT3: lla oli se etu, että se oli kirkkaampi, joten se mahdollisti tarkemman liikeradan, oli epäilemättä suurempi ja että se oli kauemmas auringosta, kun se katsotaan maasta lennon aikana, mikä helpottaisi samanaikaista havainnointia maapallolta ja avaruuskoettimen avulla. PT3: n kiertorata on lähellä PT1: tä ja jälkimmäisen tavoin se on osa "kylmiä" transneptunisia esineitä, jotka muodostavat näiden kappaleiden pääosaston.
Reitin ja kohteen valitsee elokuu 2015, ja neljä koettimen liikkuvuutta suoritetaan lokakuussa ja 2006 marraskuu 2015, sijoittaa New Horizons sieppauspolulle. Viimeinen kestää kaksikymmentä minuuttia. Nämä ovat kaikkein kauimpia ihmisestä peräisin olevalla koneella tehtyjä liikkeitä.
Kesän 2017 tarkkailukampanjaVoimakas tarkkailukampanja toteutetaan kesäkuussa ja 2006 heinäkuu 2017, määrittää tarkemmin vuoden 2014 MU 69 ominaisuudet . Projektiryhmä haluaa hyödyntää MU69: n kolmen tähden okkultointia, jotka tapahtuvat kuuden viikon välein. Maanpäälliset, antenni- ( NASA SOFIA -teleskooppi ) ja avaruusteleskoopit mobilisoidaan näiden havaintojen suorittamiseksi ja mahdollisuuksien mukaan tarkemman määrän määrittämiseksi, kiertoradan ominaisuudet, muoto, renkaiden, pölyn tai mahdollisesti satelliittien läsnäolo. Nämä havainnot tapahtuvat3. kesäkuuta, 10. heinäkuuta ja 17. heinäkuuta 2017. Tulokset osoittavat, että vuoden 2014 MU 69 on odotettua pienempi ja että se on joko alle 30 km pitkä munankuori tai binaarijärjestelmä, joka koostuu kahdesta kappaleesta, joiden suurin pituus on enintään 15-20 km .
New Horizons -projektitiimi päättää antaa merkityksellisemmän kasteen nimen Kuiper 2014 -objektille MU 69 ja käynnistäämarraskuu 2017yleisön ehdotuspyyntö. Ultima Thulén nimi säilyy yleisön ehdotuksista saadusta luettelosta. Thule oli keskiajalla myyttinen saari, joka sijaitsi pohjoisilla rajoilla, tunnetun maailman ulkopuolella. Nimi viittaa siihen, että New Horizons löytää lennon tekemällä maailman, joka oli pysynyt siihen asti toteutettujen avaruusoperaatioiden ulottumattomissa. Tämä on väliaikainen lempinimi, NASA ehdottaa lennon jälkeen virallista nimeä UAI: lle ( International Astronomical Union ), jonka yhtenä tehtävänä on nimetä uusia taivaankappaleita.
Katsaus (486958) Arrokothiin (1. st tammikuu 2019)Tieteellisen tiedon kerääminen Kuiper-objektista etenee samalla tavalla kuin Plutonian järjestelmässä, mutta lentämisen kulku on paljon vaikeampi. Kiertorata tunnetaan rajoitetusti tarkasti, mikä aiheuttaa myöhäisiä liikeradan korjauksia, jotka perustuvat osittain (486958) Arrokothin , sitten lempinimeltään Ultima Thule, sijaintiin avaruuskoettimen kuljettamilla optisilla keinoilla. Kuiperin esine havaittiin ensimmäistä kertaa LORRI-kameran ottamista kuvista avaruuskoettimesta16. elokuuta 2018kun taas New Horizons on 172 miljoonaa kilometriä tavoitteestaan. Lento koostuu kolmesta vaiheesta. Ensimmäisen niin kutsutun lähestymisvaiheen aikana, joka jatkuu16. elokuuta ja mene kunnes 24. joulukuuta, New Horizons ottaa kuvia kameroillaan selvittääkseen renkaiden tai kuiden läsnäolon, jotka voivat aiheuttaa avaruusalusta vaarantavan pölyn. Päävaihe alkaa24. joulukuuta klo 2. tammikuutaja keskittää suurimman osan tieteellisistä tiedoista kahteen ylilentoa ympäröivään päivään. Kuvia otetaan topografian määrittämiseksi, kun taas spektrografi määrittää pinnan muodostavat kemialliset elementit. Viimeinen vaihe kestää 20 kuukautta ja sitä käytetään lennon aikana kerättyjen tietojen siirtämiseen. Ylilennon aikana suoritettavat toimet tapahtuvat täysin automaattisesti, koska operaation ohjauskeskuksen laatimien ohjeiden saavuttaminen avaruuskoettimeen kestää yli 6 tuntia. Arrokoth on tummempi kuin Pluto, eikä LORRI-kameraa ole suunniteltu ottamaan kuvia näissä valaistusolosuhteissa. Riittävän yksityiskohtaisen tason saavuttamiseksi ylitys on tehtävä paljon lähempänä etäisyyttä (Arrokoth on paljon pienempi kuin Pluto), mikä johtaa paljon nopeammin vieritetyn valokuvan kohteeseen.
New Horizons lentää yli (486958) 1. st Tammikuu 2019ja 5 h 33 TU: etäisyydellä 3500 km: n päässä nopeudella +14,43 km / s . Lennon aikaan maa oli 6,62 miljardin kilometrin päässä. Neljä tuntia tämän jälkeen maaohjaus vastaanottaa ensimmäiset tiedot sen etenemisestä: 50 gigatavua dataa (noin 6,25 gigatavua) tallennettiin tämän lyhyen matkan aikana. Kun otetaan huomioon alennettu nopeus (1 kilobitti / sekunti) ja rajoitettu energiamäärä, näiden tietojen lähettämisen tulisi kestää 20 kuukautta ja kestää enintäänSyyskuu 2020. Ensimmäisen matalan resoluution valokuvan mukaan, joka saatiin lentoa seuraavana päivänä, Arrokoth koostuu kahdesta melkein pallomaisesta kappaleesta, joiden koko on epätasainen ja hitsattu toisiinsa ja joilla on lumiukon muoto. Tämä on erityisen hyvin säilynyt esimerkki kosketusbinaarirungosta . Iskun on oltava tapahtunut suhteellisen pienellä nopeudella (muutama km / h). Nämä binäärit ovat hyvin yleisiä komeettojen (esim. 67P / Tchourioumov-Guérassimenko ) keskuudessa, joilla on sama alkuperä kuin Arrokothilla. Kokonaisuus on 33 km korkea ja enintään 15 km leveä. Nämä kaksi elementtiä saivat väliaikaisesti lempinimen Ultima suuremmalle ja Thule pienemmälle, mikä tuli väliaikaisesta nimestä. Pyörimisaika mitattuna vähän ennen ylilentoa on noin 15 tuntia. Pinnalla ei näytä olevan suuria kraattereita. Se on punertavanvärinen, samanlainen kuin Charonin pohjoisnavan korkki ja johtuu epäilemättä koliinityyppisten orgaanisten materiaalien läsnäolosta . Näkyvät ominaisuudet näyttävät osoittavan, että tämä Kuiper-vyön esine luotiin aurinkokunnan muodostumisen alussa ja että se säilytti alkuperäiset ominaisuutensa.
Operaation päättyminen (2019-2025): alustavaSisään maaliskuu 2019, koettimen oli läpäistävä 0,1 tähtitieteellisen yksikön sisällä vuonna 2014 PN 70 (esine, johon se olisi voinut vierailla), ja sen oli kuvattava se.
New Horizonsin tehtävä voi jatkua vuoteen2025, päivämäärä, jolloin avaruuskoetin on saavuttanut 50-60 au: n etäisyyden, jossa sijaitsee Kuiperin vyön ulkoinen raja, jonka jälkeen löydetään vain hajallaan olevat kohteet, joiden tiheys tekee ylilennosta epätodennäköisen.
Operaation projektitiimi toivoo löytävänsä kolmannen kohteen avaruuskoettimelle Kuiperin vyöhykkeeltä. Tämä löytö voi olla vaikeaa, kun otetaan huomioon erityisen tärkeät resurssit, jotka oli mobilisoitava (486958) Arrokothin (Ultima Thule) löytämiseksi . Koettimen tulisi kuitenkin itse havaita kohde, jolla se voisi käydä. Hänen tulisi analysoida ottamansa valokuvat ja havaita esine, jonka valo on liian heikko, jotta se voidaan nähdä maanpäällisistä kaukoputkista. valokuvien lähettäminen maapallolle analysointia varten vie liian kauan, kun otetaan huomioon koettimen päästökyky. Tämä tutkimus voidaan aloittaa vasta sen jälkeen, kun (486958) Arrokothia koskevat tiedot on toimitettu täydellisesti, minkä pitäisi kestää noin 20 kuukautta. NASA ilmoittaa, että tutkimus aloitettiin vuoden 2020 lopussa, Hubble-teleskooppia voitaisiin käyttää. Tämä uusi kohde on löydettävä lähivuosina ennen kuin avaruuskoetin lähtee Kuiperin vyöhykkeen tiheältä alueelta. Lisäksi operaatiota rahoitetaan tällä hetkellä vasta vuoden 2021 alkuun. Kuiperin vyön toisen kohteen ylilento edellyttäisi siksi, että Yhdysvaltain avaruusjärjestö myöntää operaation jatkamiselle.
Sisään tammikuu 2018, New Horizons- ja Voyager-ryhmät tapasivat voidakseen luoda perustan mahdolliselle yhteistyölle heliosfäärin havainnoimiseksi ; instrumentit ja kolmen aluksen sijainti voivat täydentää toisiaan ainakin vuoteen 2025 saakka ja mahdollisesti vuoteen 2027 asti , jolloin Voyager- koettimissa jäljellä oleva energiamäärä ei enää riitä pitämään niitä toiminnassa.
Vuoteen 2032 mennessä , kun New Horizons sijaitsee noin 82 AU: ssa, aluksen jäljellä oleva teho on 150 wattia, mikä on vähimmäisvaatimus, jotta alus pysyy toiminnassa. Vaikka on todennäköisesti mahdollista siirtää nämä teoreettiset rajat takaisin, koetin ei todellakaan ole enää toiminnassa, kun se saavuttaa 120 tähtitieteellisen yksikön etäisyyden.
Pluto on transneptuninen esine, jolla on erityispiirre kaksinkertaisen järjestelmän muodostamisessa Charonin kanssa . Ruumista ei aurinkokunnan näytteille kumpaakaan näistä ominaisuuksista tähän mennessä tutkittu in situ , jonka avaruusalus. Joten tutkijoiden odotettiin löytävän maailman, jolla on alkuperäiset ominaisuudet. Ensimmäiset havainnot ylittävät selvästi odotukset tällä alalla. Pluto, kuten Charon, esittelee nuoria, käytännöllisesti katsoen ilman kraattereita olevia pintoja, joiden rakenteet ovat sekä alkuperäisiä että monipuolisia. Pluto on selvästi edelleen geologisesti aktiivinen planeetta, jossa on yli 3 km korkeita vesijäävuoria, jota mikään aikaisempi aurinkokunnan havainnointi ei voi selittää, ottaen huomioon planeetan koko.kääpiö ja riittävän voimakkaiden vuorovesien puuttuminen . Ensimmäinen virallinen julkaisu operaation tuloksista tieteellisessä lehdessä tapahtuu vuonnalokakuu 2015.
Ensimmäisissä avaruuskoettimen ottamissa Pluto-kuvissa näkyy erittäin kirkas alue napalla, tumma kaista päiväntasaajalla ja väliväriset alueet. Alustavat tulokset ilmoitetaan12. heinäkuuta 2015. Pluton halkaisija mitataan paremmalla tarkkuudella ja mitoitetaan 2370 ± 20 km . Plutolla on napakorkki, joka koostuu metaanin ja typen jääpeitteistä. Pimeillä alueilla on hyvin erilainen koostumus kuin napakorkkeissa, ja metaania on paljon vähemmän. Viimeinen valokuva Plutosta, jonka LORRI ja RALPH ottivat lentoa edeltävänä päivänä 13. heinäkuuta, näyttää planeetan, jolla on hyvin vaihtelevia maastotyyppejä, ja näyttää joitain Saturnuksen Iapetus- satelliitin ja Neptunuksen Triton- satelliitin näkyviä ominaisuuksia . Muutama kraatteri on näkyvissä.
Vuoria vesijäätäEnsimmäinen lähikuva, otettu lennon aikana ja vastaanotettu maan päällä 15. heinäkuuta, osoittaa pinnan, jolla ei ole törmäyskraattereja, ja siksi epäilemättä nuoria (alle 100 miljoonaa vuotta vanhoja). Noin 3300 metrin korkeat vuoret, joiden nimi on epävirallinen Norgay Montes , näkyvät kuvassa. Ne eivät voi koostua jäämetaanista, hiilimonoksidista tai typestä, koska nämä materiaalit eivät ole riittävän vahvoja muodostamaan niin korkeita piikkejä. Ne koostuvat epäilemättä vesijäästä, joka muodostaa kääpiö planeetan vaipan. Tämäntyyppisiä helpotuksia on toistaiseksi havaittu vain jäisillä kaasumaisten planeettojen satelliiteilla, ja ne johtuvat näiden jättiläisplaneettojen aiheuttamista vuorovesivoimista . Tässä toimii erilainen mekanismi, mutta se on vielä määriteltävä. Tutkijat sulkevat pois Charonin aiheuttamien vuorovesijoukkojen vaikutuksen, ottaen huomioon sen koon. Kaksi raitaa herätetään: radioaktiivisten materiaalien, kuten silikaattien läsnä olevan toriumin tai uraanin , hajoaminen , jolla on edelleen merkitystä maapallon tapauksessa, mutta jonka vaikutusta pidetään yleensä merkityksettömänä neljän miljardin vuoden kuluttua Pluton kokoisissa maailmoissa. Toinen selitys olettaa, että jäisen vaipan alla on valtameri, joka menettää piilevän lämmönsä olisi pinnan liikkeiden alku.
Tombaugh RegioErittäin kirkas, sydämen muotoinen alue, joka on epävirallisesti nimetty Tombaugh Regio Pluton löytäjän mukaan, sopii päiväntasaajan näennäisesti hyvin pimeiden alueiden väliin. Pintaa peittävä materiaali ei ole tasainen: vasemmalla puoliskollaan hallitsee hiilimonoksidia, ja sen kertyminen kohti tämän vyöhykkeen keskiosaa on suurempi. Tämän kertymisen taustalla olevaa prosessia ei tunneta. Lähikuvassa sydämestä näkyy tavallinen kopioitu Sputnik Planum, joka koostuu joukosta 20 km leveitä monikulmaisia alueita, joita rajaavat kapeat syvennykset, joista osa sisältää tummaa materiaalia, kun taas toiset näyttävät ympäröivän kukkuloiden yläpuolella ympäröivään maastoon. Depressiot voivat olla peräisin pinnan supistumisesta, mutta ne voivat johtua myös konvektiivisesta prosessista, joka on peräisin Pluton sisäisestä lämmöstä. Kaakkoon tasainen maasto antaa tien alueelle, joka harjaantuu piikkien kanssa, jotka ovat saattaneet muodostua sublimaatioprosessista, joka muuttaa jään kaasuksi käymättä läpi nestemäisen faasin. Typpi-, metaani- ja hiilimonoksidijää pysyy nestemäisenä Pluton lämpötilaolosuhteissa, toisin kuin vesijää. Siten Sputnik Planumin pohjoispuolella otetuissa valokuvissa näkyy kaoottisesta maastosta pohjoiseen kohti tätä tasankoa virtaavan typpijään jäätiköitä, jotka kuvaavat esteitä ohittavia voluutteja . Samoin Sputnik Planumin eteläpuolella virtaa eksoottista jäätä (ei vesijäätä) Hillary- ja Norgay-nimisten vuorijonojen (nimetty Mount Everestin voittajien mukaan) ympärillä ja tulee täyttämään suurten iskujen kraatterit.
Pluto on kuvattu LORRI- ja RALPH-laitteilla 13. heinäkuuta 2015.
Lähikuva Plutosta (noin 300 × 300 km ), otettu14. heinäkuuta 2015 lennon aikana.
Sputnik Planumin eteläosa Plutolla: eksoottinen jää virtaa Hillaryn ja Norgayn massiivien välillä ja täyttää erityisesti suuren merkityn kraatterin , jonka halkaisija on 50 km .
Kun läsnä on ilmapiiri on Pluto on tunnettu vuodesta 1988. SWAP välineet ja PEPSSI vahvisti, että määrä ilmakehän päästöjen ja Pluton ilmakehässä on erityisen suuri. Aurinko tuuli on epäilemättä origossa prosessin, tekemällä ionisoidun hiukkaset Plutonian ilmakehässä (poistaa suoja puuttumisen vuoksi magneettikentän) kohti planeettojen tilaa . Tutkijat arvioivat New Horizons -instrumenttien keräämien tietojen perusteella, että pakenemisnopeus on 500 kertaa Mars- planeetan . Ilmakehä, joka on palautettu sublimaatiolla materiaaleja kääpiö planeetan pinnalta, tämä prosessi olisi aiheuttanut Pluton muodostumisesta lähtien sen halkaisijan vähenemisen 6 kilometriä.
Pluton elliptisen kiertoradan takia, kun se siirtyy poispäin auringosta, sen ilmakehä jäähtyy, sitten tiivistyy ja saostuu maahan jään muodossa, mikä lopulta aiheuttaa sen täydellisen katoamisen, kunnes planeetta lähestyy tähtemme uudelleen. Pluto on siirtynyt vähitellen Auringosta vuodesta 1989 , mutta viime vuosina tehdyt havainnot maasta osoittivat ilmakehän paineen nousua, mikä on ristiriidassa tämän hypoteesin kanssa. REX-instrumentin avulla voitiin määrittää paine Pluton pinnalla mittaamalla Plutouksen ilmakehän läpi kulkevien uusien horisonttien radiopäästöjen Doppler-vaikutus välittömästi ennen kuin kääpiö planeetta peitti maapallon. REX: n mittaama paine on kaksi kertaa pienempi kuin maasta vuonna 2013 tehtyjen havaintojen antama arvo . Tämä vaihtelu näyttää osoittavan, että New Horizonsin lentomatka osuu yhteen ilmakehän katoamisvaiheen kanssa. Joillekin tutkijoille sattuma on yllättävää, ja nämä johtopäätökset on vahvistettava.
Pluton auringon okkultoinnin aikana otettu valokuva antoi mahdollisuuden korostaa sumua 130 km: n korkeudelle , huomattavasti odotettua korkeammalle (30 km ), olosuhteiden lämpötilan ja paineen perusteella. Sama kuva on mahdollista erottaa toisistaan kaksi ilmakehän kerrosta erityispiirteitä, mistä 0 ja 80 km: n päässä korkeudessa, ja 80 ja 130 km: n päässä . Tämä usva on vihje monimutkaisesta kemiasta, joka kehittyy Pluton ilmakehässä. UV- säteily päässä Sun vuorovaikutuksessa metaani molekyylien ilmakehässä, jolloin muodostuu kompleksi hiilivetyjen ylemmän kerroksen ilmakehän. Se muodostaa molekyylejä, kuten eteenin tai asetyleenin . Nämä molekyylit kulkeutuvat ilmakehän alempaan kerrokseen, jossa ne tiivistyvät jäiksi aiheuttaen sumua. Ultraviolettisäteily on vuorovaikutuksessa näiden molekyylien kanssa muodostaen koliineja , joiden tyypilliset punaruskeat kerrostumat näkyvät Pluton pinnalla.
Charon , kuten Pluto, näyttää nuoren pinnan, jossa on vähän kraattereja ja monia kokoonpanoja, mikä viittaa siihen, että se on geologisesti aktiivinen pienestä koostaan huolimatta. Napan lähellä näkyy 6-10 km syvä ja pitkä kanjoni sekä toinen 5 km syvä kanjoni . Sarja kallioita ja syvennyksiä seuraa toisiaan koillisesta lounaaseen yli 1000 km , mikä on saattanut syntyä sisäisellä prosessilla. Näiden muodostumien alapuolella käytännössä tasainen ja heikosti kraatterattu maasto viittaa siihen, että se on äskettäin pinnoitettu. Mordoriksi kutsuttu tumma alue peittää navan ja sitä ympäröi punertava maasto. Tumma väri saattaa johtua ohuesta materiaalikerroksesta, koska näkyvien kraatterien kohdalle ilmestyy kevyempi maasto.
Lähikuva kuun alueelta lähellä terminaattoria näyttää erittäin sileän maaston, jossa on voimakkaasti vedettyjä iskukraattereja ja pitkiä halkeamia. Nämä halkeamat muistuttavat kuun halkeamia, jotka syntyvät sen pinnalle levinneiden hyvin nestemäisten laavojen jäähdytyksestä ja supistumisesta. Eristetty vuori, joka sijaitsee hyvin syvässä masennuksessa, kiehtoo planetologeja, koska sen muodostumista ei voida selittää eikä tällaista muodostumista ole koskaan havaittu aurinkokunnassa. Alice-instrumentti ei havainnut ilmakehää.
Kuva Charonista 14. heinäkuuta, LORRI-kameran lähikuvalla patruunassa.
Alice sur Charon -laite ei havainnut mitään ilmakehää: Charonin peittämä aurinko johtaa signaalin menetykseen ilman minkäänlaista siirtymistä (valon voimakkuuden pystysuora vaihtelu) toisin kuin Pluto (katso kuva yllä).
Ensimmäinen Hydra- kuva, joka käsittää muutaman pikselin, voitaisiin ottaa. Pitkänomainen (43 × 33 km ) pinta koostuu pääasiassa vesijäästä. Yhtä voimakkaasti pikseloitu kuva Nixistä renderöidään muutama päivä lennon jälkeen. Se vahvistaa tämän pienen satelliitin 40 km: n pituuden ja pitkänomaisen muodon.
Pluton yleiskatsaus antaa mahdollisuuden hienosäätää Pluton pienten kuiden pääominaisuudet (yhteenveto alla olevassa taulukossa). Yksi avaruuden koettimen yllättävimmistä asioista on se, että toisin kuin useimmat aurinkokunnan planeettojen satelliitit (ja Charon), Pluton pienet kuut eivät ole synkronisessa rotaatiossa Plutoon nähden (ne eivät aina esitä sama kasvot kääpiö planeetalle). Erityisesti syrjäisin satelliitti Hydra kiertää Plutoa 38 päivässä, kun taas se pyörii noin 10 tunnissa. Pylväiden akselin kaltevuus on myös epätyypillinen: Styxin kaltevuus on 82 ° ja Nixin akseli on jopa 132 ° , mikä tarkoittaa, että kuu kääntyy itsestään vastakkaiseen suuntaan liikkumisensa suhteen Pluton ympärillä. Lisäksi Nixin pyörimisnopeus on laskenut 10% sen löytämisen jälkeen. Näistä ominaisuuksista huolimatta tiedemiehet uskovat, että ulkonäkö lähellä Charonin ja Pluton ulkonäköä on, että Plutonian järjestelmän sisällä muodostuneet pienet kuut epäilemättä ainakin Nixin ja Hydran kohdalla aiheuttavat pienten kappaleiden fuusion, joka johtuu itsensä hajanaisuudesta. muinaiset Pluton kuut. Nixin ja Hydran pinnalla on useita pieniä kraattereja, mutta kerroksia tai näennäisiä kalliovetoja ei ole. Muiden Pluto-satelliittien etsiminen ei ole tuottanut uusia löytöjä, ja jos sellaisia on, niiden on oltava hyvin pieniä.
Kuu | Näkyvä suuruus | Massa | Mitat | Kiertoradan säde | Kiertorata | Kiertojen määrä kiertorataa kohti |
---|---|---|---|---|---|---|
Styx | 27 | 10 × 5,3 km | 42656 ± 78 km | 20,2 päivää | 6.22 | |
Nix | 23.5 | 54 × 41 × 36 km | 48 694 ± 3 km | 24,9 päivää | 13.6 | |
Kerberos | 26.4 | 12 × 7,5 km | 57,783 ± 19 km | 32,2 päivää | 6.04 | |
Hydra | 23 | 43 × 33 km | 64 738 ± 3 km | 38,2 päivää | 88,9 |
New Horizons keräsi tietoja lennon aikana (486958) Arrokoth .
SWAP- instrumentin avulla pystyttiin arvioimaan vetyatomien tiheys lähellä aurinkokuntaa 0,127 ± 0,015 cm -3 .