Космос

New horizons: к Плутону… и дальше

admin
Всего просмотров: 132

Среднее время на прочтение: 5 минут, 53 секунды

За те 85 лет, что человечество знает о существовании Плутона, эта карликовая планета еще ни разу не совершила полный оборот вокруг Солнца. Она так далека и от него, и от Земли, что даже самые мощные телескопы видят ее как расплывчатый диск. Спустя десятилетия расчетов и догадок астрономов у нас есть лишь приблизительное представление об этой ледяной глыбе.

Утром вторника это изменится.

В 7:49:58 по восточному времени космический корабль NASA «Новые горизонты» подойдет к Плутону на 13 тысяч километров — достаточно близко, чтобы запечатлеть объекты размером с порт Манхэттена. Экзотические ледники, азотистая атмосфера и загадочные темные пятна Плутона больше не будут существовать лишь в умах астрономов. Они станут реальностью.

В прошлый раз люди исследовали новую планету в восьмидесятых, во время полета корабля Voyager 2.

«Это то, о чем дети будут читать в учебниках XXII века», — считает Алан Стерн, главный исследователь проекта «Новые горизонты», руководивший миссией момента ее начала 15 лет назад

Девять с половиной лет из этого срока занял полет «Новых горизонтов» через Солнечную систему на расстояние 4,8 миллиардов километров. Когда этот маленький корабль отправился в путь, Плутон еще был планетой. Стерн и многие другие исследователи Плутона до сих пор раздражены из-за того, что в 2006 году его разжаловали в ранг карликовых планет — унижение космических масштабов. Но именно из-за своего чудного статуса Плутон и представляет такой интерес.

В отличие от четырех твердых планет и четырех газовых гигантов Солнечной системы, Плутон относится к неизведанной «третьей зоне» на ее окраинах, называемой поясом Койпера. Там находятся карликовые планеты и миллионы других ледяных тел — замерзшие остатки процесса образования Солнечной системы. «Новые горизонты» совершил это далекое путешествие в прошлое сквозь пространство и время.

Гонка со временем

То, что «Новые горизонты» зашел так далеко, объясняется двумя факторами — «Подпольем Плутона» и расположением планет, в прямом смысле.

«Подполье Плутона» — группа исследователей, собравшихся за обедом в ресторане Балтимора в 1989 (это было так давно, что они уже не помнят, какой был ресторан — итальянской кухни или морепродуктов). Ученых-планетологов очень заинтересовали новые карты Плутона, которые удалось создать благодаря событию, происходящему раз в столетие. В течение пяти лет с 1985 года Плутон и его крупнейший спутник, Харон, сменяли друг друга в поле зрения землян. Измерив свет, блокированный Хароном, когда тот затмевал собой Плутон, ученые смогли изобразить темные и светлые участки на поверхности карликовой планеты.

Полученные карты лишь подстегнули любопытство астрономов: что же это за темные участки?

«Очевидным шагом было бы направить космический корабль к Плутону, но NASA не говорило об этом», — рассказывает Марк Бьюи, член «Подполья», ныне исследователь в рамках миссии «Новые горизонты»

Группа разработала стратегию развития миссии по полету к Плутону, и Стерн стал ее неформальным лидером.

В течение следующего десятилетия США отвергло четыре миссии изучения Плутона, в основном из соображений бюджета. Плутон движется по овальной орбите, так что начиная с 1989 года он двигался прочь от Солнца — так далеко, что его атмосфера могла замерзнуть, и значительная часть научной миссии стала бы бессмысленной. Следующая возможность не появилась бы до 2200 года. Это был шанс всей жизни.

Вдобавок, нужно было учесть влияние Юпитера. Находясь в нужном положении, газовый гигант мог быть использован как гравитационная катапульта, ускоряющая полет к Плутону. Без помощи гравитации девятилетний полет был бы в полтора раза дольше. Еще несколько лет промедления — и Юпитер ушел бы с нужной позиции.

«Новые горизонты» сдвинуло с места старые добрые политические игры. Однажды известный научно-популярный телеведущий Билл Най даже притащил открытки с тысячами посланий от сторонников полета к Плутону в американский Сенат.

Крупнейший сдвиг случился в 2002 году, когда эта миссия стала главным пунктом в Ежедекадном докладе по планетологии Национального исследовательского совета — во многом благодаря лоббистской деятельности Стерна среди его коллег-ученых. Программа «Новые горизонты» официально получила финансирование.

С окончанием политических битв Стерн занялся техническим вопросом: как поднять (буквально) «Новые горизонты» вовремя для гравитационной поддержки Юпитера? «Многие мне говорили, что у меня ничего не получится». «Новым горизонтам» пришлось работать в условиях малого бюджета — менее 600 миллионов долларов — и плотного графика (по меркам NASA за четыре года миссию не подготовить). Помимо этого нужно было соорудить зонд, способный выдержать путь в 4,8 миллиардов километров.

И все же им удалось. 19 января 2006 года аппарат «Новые горизонты» отправился в космос на огромной ракете Atlas V. Эта компактная, быстрая машина — быстрейший корабль, запускавшийся с Земли. Ракета летела со скоростью 58 500 километров в час, когда покидала атмосферу Земли, и «Новые горизонты» достиг Луны всего за девять часов — Аполлону 11 для этого понадобилось три дня. Восторгу ученых не было предела. Интерес, вызванный миссией, не угас за последние девять с половиной лет даже среди тех, кто не работает над «Новыми горизонтами». «Это захватывающе! Я постоянно говорю это слово, но как еще это назвать?», — восклицает Марк Сайкс из Института планетологии.

Плутон вблизи

Для такого важного астрономического зонда «Новые горизонты» весьма мал — размером с детское пианино.

«Все семь инструментов на «Новых горизонтах» вместе весят меньше, чем одна только камера на зонде Cassini Saturn», — говорит Стерн

Gallery Image

Когда «Новые горизонты» будет пролетать мимо Плутона, эти семь инструментов вступят в слаженный танец, собирая максимально возможную информацию. Для земных наблюдателей за аппаратом момент наибольшего сближения произойдёт в относительной тишине: «Новые горизонты» будет слишком занят наблюдением, чтобы передавать данные в центр управления полетами. Астрономам миссии в лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса в Мэриленде — и всем людям, наблюдающим издалека — придется просто подождать.

Gallery Image

«Спустя девять с половиной лет так много надежд возлагается на последний день. Некоторые из нас кусают ногти от волнения», — признается Хэл Уивер, проектный ученый миссии

На скорости полета «Новых горизонтов» в 50 тысяч км/ч, космический мусор размером с зернышко риса может пробить смертельную дыру в аппарате. Так что и в самом деле — кусаем ногти.

Gallery Image

Если все пройдет нормально, данные начнут поступать обратно на Землю, пересекая такую огромную бездну, что каждой передаче на путь до Мэриленда понадобится четыре часа. Точное расписание того, когда что будет происходить, занимает четыре инструкции, только одна из которых занимает целых 50 страниц. Чтобы отправить все данные домой, зонду понадобится больше года: скорость приема всего 2 килобита в секунду, и «Новым горизонтам» нужно делить антенны сети NASA «Deep Space» с другими аппаратами.

Gallery Image

Но самый сок придет первым. Уивер говорит, что крупный план Плутона, снятый камерой прибора «Лорри», будет одним из первых в списке. Другая камера, «Ральф», сделает цветные съемки поверхности Плутона (которая, кстати, красновато-коричневого цвета, а не синего, как вам на протяжении десятилетий говорили учебники).

«Благодаря „Новым горизонтам“ Плутон из разряда чисто астрономических объектов перейдет и в физический, геологический мир», — отмечает Ричард Бинзель из МТИ, еще один исследователь миссии

Gallery Image

Этот размытый диск света скоро станет динамическим трехмерным объектом. «Новые горизонты» может найти там погодные явления в форме метанового или азотистого снега. Он может найти объяснение темных пятен на поверхности Плутона — вероятно, работу космических лучей, сталкивающихся с метаном. И, конечно же, он может обнаружить свидетельство жидкого океана подо всеми этими льдами. Другие инструменты тоже будут настроены на атмосферу Плутона, анализируя ее состав и взаимодействие с солнечными ветрами.

«Новые горизонты» также проследит за спутниками Плутона, в том числе за Хароном, который, обладая диаметром всего в два раза меньше Плутона, настолько огромен, что они составляют двойную планетную систему. Оба тела вращаются вокруг точки в пространстве между ними. Харон был единственным известным спутником Плутона во время запуска «Новых горизонтов». Теперь ученые довели счет до пяти.

Gallery Image

Для Марка Бьюи, который наблюдал за Плутоном десятилетиями, самая интересная информация проста чуть ли не до смешного: размер. Измерения диаметра Плутона, сделанные издалека, содержат погрешность где-то в двадцать километров, и эта неопределенность сказывается почти на всем прочем, что ученые думают о Плутоне, от структуры атмосферы до температуры.

«Во всех выкладках, которые я совершал последние тридцать лет, в программе где-то заложен размер Плутона. Как только мы его выясним, первое, что мне надо будет сделать — пересчитать все заново»

Вот как мало знали ученые о Плутоне до «Новых горизонтов».

За карликовой планетой

Работа «Новых горизонтов» не будет полностью закончена после того, как он пройдет мимо Плутона. Осенью Центр управления полетами снова запустит его двигатели и направит его в сторону одного из двух объектов в поясе Койпера — один ближе и более доступен, другой дальше, но крупнее и потому интереснее. Оба они меньше, чем Плутон, и принадлежат к другой группе объектов пояса Койпера — Холодным классическим.

Gallery Image

Эти объекты никто не тревожил с момента зарождения Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад. Экспедиция туда сравнима с археологическими раскопками в космосе. «Возможно, это самый первородный материал в Солнечной системе», — говорит Уивер. Ученые миссии работают над последними деталями перед принятием решения о том, на какой объект лететь.

Оттуда «Новые горизонты» продолжит наблюдать в полете, пока он не достигнет межзвездного пространства — как аппараты Voyager, предшествовавшие ему. Для многих ученых, работающих над «Новыми горизонтами», Voyager был главным вдохновением исследования Плутона. Молодыми студентами они наблюдали, как планеты одна за другой превращались из светлых точек во вращающиеся небесные тела. Наконец настал черед Плутона — самого дальнего пункта в стремлении человечества изведать неизведанное. Как говорит Стерн, «мы отправляемся изучать».

Автор: Сара Чжанг.
Оригинал: Wired.

Перевел: Кирилл Козловский.
Редактировал: Евгений Урываев