Nye horisonter. Hvorfor New Horizons-oppdraget til Pluto er så viktig for menneskeheten

Hele New Horizons-oppdraget forventes å vare i 15-17 år.

New Horizons forlot området med den raskeste hastigheten til et romfartøy. I det øyeblikket motorene ble slått av var det 16,26 km/s (i forhold til jorden). Den heliosentriske hastigheten var 45 km/s, noe som ville tillate New Horizons å rømme selv uten en gravitasjonsassistansemanøver nær Jupiter. Imidlertid var den heliosentriske hastigheten til enheten i 2015 omtrent 14,5 km/s, noe som er mindre enn hastigheten til Voyager 1 - 17,012 km/s (Voyager 1 fikk større hastighet på grunn av den ekstra gravitasjonsmanøveren y).

Oppdragsmål

Hovedmålene for oppdraget er å studere dannelsen av Pluto-Charon-systemet, dannelsen av Kuiper-beltet og prosessene som skjedde i de tidlige stadiene av evolusjonen solsystemet. Romfartøyet skal studere overflaten og atmosfæren til objekter i Pluto-systemet, det umiddelbare miljøet til Pluto. Lignende studier er mulig for Kuiper-belteobjekter i det utvidede oppdraget.

Spesielt vil følgende vitenskapelige observasjoner bli gjort:

• Kartlegging av overflaten til Pluto og Charon
• Studie av geologien og morfologien til Pluto og Charon
• Studie av Plutos atmosfære og dens spredning i det omkringliggende rommet
• Leter etter atmosfæren til Charon
• Konstruere et overflatetemperaturkart over Pluto og Charon
• Søk etter ringer og nye satellitter til Pluto
• Studie av Kuiperbelteobjekter

Vitenskap

Dagen før tok romfartøyet New Horizons den første forbi Pluto noensinne, og samlet inn data fra denne dvergplaneten og dens måner.

Etter å ha tilbrakt mer enn 9,5 år i verdensrommet, kom enheten nærmest Pluto, og var i en avstand på 12 500 km fra overflaten.

Denne begivenheten vil for alltid forbli i historien som øyeblikket da menneskeheten først besøkte Pluto. Her er noen få interessante fakta om New Horizons-oppdraget til Pluto.

Romskipet "New Horizons"

1. New Horizons er det raskeste romfartøyet som noen gang er skutt opp.

I 2006 sendte Atlas 5-raketten New Horizons ut i verdensrommet. På det tredje trinnet av separasjonen beveget enheten seg med en hastighet på 16 km per sekund. For å sette denne hastigheten i perspektiv, tok det Apollo-astronautene 3 dager å komme til Månen, men New Horizons ville ha tilbakelagt samme avstand på 9 timer.

2. Da New Horizons ble lansert, var Pluto fortsatt en planet.

Da romfartøyet ble skutt opp, uttrykte forskerne allerede tvil om Plutos status som planet. Dette ble foranlediget av oppdagelsen av et objekt som i størrelse ligner Pluto, Eris, oppdaget i 2005.

Forskere måtte bestemme om Eris skulle bli den 10. planeten, eller om det skulle gjøres endringer i definisjonen av begrepet "planet".

Til slutt ble Pluto avklassifisert som en planet 8 måneder etter lanseringen av New Horizons.

3. Jupiters tyngdekraft hadde en spretterteffekt på sonden.

Tyngdekraftsmanøver innebærer at et romfartøy som flyr nær en planet bruker planetens tyngdekraft til å endre hastighet eller retning, som om det ble skutt opp med en enorm sprettert.

Jupiters tyngdekraft lanserte New Horizons, og økte hastigheten til 83.700 km i timen. Ved å passere gjennom det jovianske systemet fanget enheten for første gang et slikt fenomen som lyn nær polene til Jupiter.

4. Om bord er asken til mannen som oppdaget Pluto.

I 1930 Clyde Tombaugh(Clyde Tombaugh) - en amerikansk astronom fra Lowell Observatory oppdaget en planet som senere ble kalt Pluto. Tombaugh døde i 1997, og noe av asken hans er om bord på New Horizons. Hans siste ønske skulle sende sin aske ut i verdensrommet.

Når romfartøyet passerer forbi Kuiperbeltet, vil astronomens aske være den første som krysser solsystemet. Også om bord på sonden er det en CD med navn på 434 000 personer, som deltok i «Send ditt navn til Pluto»-kampanjen.

Bilde av Pluto fra New Horizons

5. Forskere anser Pluto som "underverkenes vitenskapelige verden."

Teamet med forskere fra Johns Hopkins University som leder New Horizons-oppdraget for NASA, beskriver Pluto-systemet som en "vitenskapelig verden av vidundere."

I tillegg til å kartlegge geologi og morfologi, analysere atmosfæren og været, vil sonden også utforske Plutos største måne, Charon. Disse to himmellegemene som roterer rundt det samme tyngdepunktet utgjør den eneste binært system i solsystemet. For første gang vil vi kunne studere denne nye klassen av planeter kjent som «isdverger».

6. Hele oppdraget brukte mindre energi enn en 100-watts lyspære.

Dette romfartøyet bruker radioisotop termoelektrisk generator(RTG) er et slags plutoniumkraftverk.

Som en termos er enheten pakket inn i et termisk beskyttende belegg for å fange varmen som genereres av sondens elektronikk og holde den på en stabil temperatur. RTG gir ikke jet fremdrift, og sonden flyr med hastigheten som ble opprettet ved oppskyting og ved hjelp av Jupiters tyngdekraft.

7. Data sendes til jorden med en hastighet på 2 kbit/sek.

Romfartøyet bruker en enorm antenne til å kommunisere med Deep space kommunikasjonsnettverk NASA. Det er ikke sånn enkel oppgave: En stråle bare 0,3 grader bred bør treffe Jorden fra Pluto og videre. Det tar 4 timer før dataene når romfartøyet, og når forbiflyvningen er over, vil det være behov for mer 16 måneder på å sende alle data til jorden.

New Horizons Mission to Pluto 2015

8. Det er praktisk talt ikke rom for feil.

New Horizons dekket en avstand på nesten 4,8 milliarder kilometer, og reiste med en hastighet på omtrent 50 000 km i timen. Hvis den på grunn av orbitalmekanikk avviker bare 100 sekunder til siden, vil den ikke kunne samle inn alle nødvendige vitenskapelige data. Tenk på det: et lite avvik som kan slette 9,5 års flytur.

9. Nye satellitter kan utgjøre nye farer.

I 2011 oppdaget New Horizons en andre måne i bane rundt Pluto - Kerber, og etter et tredje år - Styx. Dette var en spennende og urovekkende oppdagelse.

Disse satellittene har ikke nok masse og tyngdekraft til å inneholde rusk som følge av planetariske kollisjoner som kan falle ned på romfartøyet. Avfallet trenger imidlertid ikke være stort for å utgjøre en fare. Selv en partikkel på størrelse med et riskorn kan være katastrofal for sonden når den beveger seg i så høye hastigheter.

10. New Horizons-oppdraget stopper ikke ved Pluto.

Når romfartøyet passerer Pluto, vil det ha nok energi til å fortsette reisen til Kuiper belter- et stort område med iskalde kropper og mystiske små gjenstander som kretser forbi Neptun.

Disse gjenstandene er byggemateriale for Pluto og lignende planeter. New Horizons vil måtte reise mer enn en milliard kilometer utenfor Pluto.

New Horizons kan betraktes som et av NASAs mest ambisiøse oppdrag i nyere tid. Den interplanetære stasjonen ble skutt opp i januar 2006, og et år senere havnet den i nærheten av Jupiter. Gravitasjonsmanøveren rundt den gigantiske planeten tillot enheten å akselerere, og som et resultat fløy New Horizons på nesten 8 år til Pluto, og dekket en avstand 32 ganger større enn fra jorden til solen. Avstanden er virkelig kolossal, og informasjon fra enhetens overføringsenheter kommer veldig sakte: omtrent 1 kilobyte per sekund. Ifølge NASA-eksperter vil alle spektografiske, fotografiske, isometriske data om Pluto og dens satellitter, som har samlet seg på to innebygde flash-stasjoner, bli overført i mer enn et år (omtrent 470 dager).

Størrelsen er større enn forventet

Foto: NASA/JHUAPL/SWRI

På grunn av atmosfæren (om enn ganske tynn), kunne forskerne ikke bestemme den nøyaktige størrelsen på Pluto. Tilstrekkelige data ble kun oppnådd når de var tilstrekkelig nær planeten. New Horizons indikerte dens nøyaktige diameter - 2370 km (til sammenligning: dette er mindre enn avstanden fra Moskva til Omsk). Men det viste seg å være klart større enn tidligere antatt. Oppdagelsen begeistret umiddelbart tilhengere av ideen om at Pluto igjen skulle bli anerkjent som en fullverdig (og ikke en dverg, som det nå regnes som) planet.

Tilhengere av å anerkjenne Pluto som en dvergplanet hevdet på sin side at det bare er ett av mange lignende objekter i Kuiperbeltet (et område som ligner på asteroidebeltet, der materiale som ble igjen etter dannelsen av solsystemet samlet seg) og ikke engang den største av dem - Eris i det øyeblikket ble ansett som større. Derfor er det upassende å kalle det en planet i ordets fulle betydning, som for eksempel Merkur. Men det nye faktum at Pluto er større enn Eris vil neppe undergrave argumentet og gi en mulighet til å anke statusen. Dessuten er det i Kuiperbeltet nye dvergplaneter nå og da, og noen kan vise seg å være større enn Pluto og Eris. I tillegg er Eris fortsatt større enn Pluto i masse, siden den er mye tettere.

Den virkelige fargen på overflaten

Foto: NASA/APL/SWRI

Få mennesker skjønte at bildene av Pluto som gikk viralt på sosiale nettverk ikke gjenspeiler de realistiske fargene i planetens landskap. Fargene i fotografiene ble spesielt forbedret ved hjelp av filtre for å vise forskjellen i strukturen til overflaten. Dette hjalp forskerne til å forstå kjemisk sammensetning is, og anslå også alderen til geologiske objekter. Alt dette kan ytterligere vise forskere hvordan romvær påvirket overflatedynamikken.

Hvilken farge er egentlig Plutos overflate? Tilbake i 2002, da romteleskop Hubble tok bilder av den fjerne planeten, foreslo forskere at den har en rødbrun farge. Etter at detektorer installert på New Horizons produserte mer detaljerte fargebilder, ble disse gjetningene bekreftet. Mulige forklaringer har også dukket opp: den rødbrune fargen er mest sannsynlig et resultat av en kjemisk prosess mellom metanmolekyler i Plutos atmosfære og visse ultrafiolett stråling, sendt ut av solen og fjerne galakser. Det samme fenomenet er observert på Saturns måne Titan og Neptuns måne Triton.

Merkelig mangel på kratere

Foto: NASA/JHUAPL/SWRI

Ved nærmere undersøkelse av de første bildene av overflaten ble forskerne spesielt overrasket over fraværet av kratere på Pluto. Det er kjent at de fleste planetene i solsystemet er fullstendig fylt med bulker dannet som et resultat av bombardement av asteroider. Planeter uten kratere (eller med et minimalt antall av dem) - Jorden, Venus og Mars - er geologisk aktive, så de resulterende kratrene er dekket med flere og flere nye lag med stein. Forskere har derfor antydet at overflaten til Pluto ikke kan være eldre enn 100 millioner år, noe som etter geologiske standarder (selve planeten ble dannet for 4,5 milliarder år siden) er en relativt kort periode.

Mulig geologisk aktivitet

Foto: NASA/JHUAPL/SWRI

Geologisk aktivitet må være drevet av noe. Men hva kan Pluto varme opp? På mange planeter (inkludert Jorden) er det en langsom prosess med forfall av radioaktive materialer, som gir varme til det indre. Men Pluto er for liten til å romme nok av disse materialene. Vanligvis varmes små planeter med aktiv geologi, som Jupiters måne Europa, opp fra innsiden på grunn av fenomenet tidevannsakselerasjon. Planeten trekker seg sammen og utvider seg som en tennisball, og beveger seg nærmere og lenger bort fra større objekter. Men dette vil neppe skje med Pluto, siden det ikke er noen store planeter i stand til å påvirke ham.

Alternative hypoteser antyder at Pluto kan ha et underjordisk hav som avkjøles, og avgir varme veldig, veldig sakte. Det kan også være at overflateisen som finnes på planeten er et slags teppe som bremser hastigheten som indre varme går tapt med.

Alle disse spørsmålene er av spesiell interesse fordi svarene på dem kan gjelde mange andre planeter.

Hjertenatur på Pluto

Foto: dorkly.com

New Horizons-kameraer gjorde det mulig å se et sted på Pluto i form av et stort hjerte. Denne romantiske detaljen bidro til den virale spredningen av bildet på tvers av nettverk. Det ble funnet at hjerteflekken ble dannet som et resultat av en kraftig kollisjon for mange millioner år siden. Den gigantiske depresjonen er sannsynligvis fylt med frosne gasser - nitrogen, metan og karbondioksid.

Forskerne ble også svært overrasket over de enorme fjellkjedene med is. Høyden på noen topper når 3 km, og dette er nok en indikasjon på mulig geologisk aktivitet.

Uvanlig atmosfære

Animasjon som simulerer en forbiflyvning av Plutos fjell, som ble laget fra New Horizons-fotografier

New Horizons-spektrometeret var i stand til å fange opp nitrogenatomer som var en del av Plutos atmosfære. Dessuten var de plassert i en avstand som oversteg syv radier fra dvergplaneten - dette er mye lenger enn beregninger viser. Ingen andre grunnstoffer kunne påvises, fra dette ble det konkludert med at Pluto har den reneste nitrogenatmosfæren av alle planetene i solsystemet.

Studiet av partiklene førte også til konklusjonen at de rømmer fra atmosfæren raskere enn forventet. Utstrømningen av en del av atmosfæren var kjent tidligere den samme prosessen skjedde med Jorden for milliarder av år siden. Det antas at å kvitte seg med overflødig nitrogen bidro til utviklingen av liv på planeten vår.

Satellitter

Foto: NASA/JHUAPL/SWRI

New Horizons fly forbi samlet inn data og detaljerte bilder av Plutos fem måner, inkludert Charon, den største. Før dette dukket objekter kun opp som svake lyspunkter.

Charon, betraktet som en ansiktsløs ball av is, viste seg å være en hel verden med steiner, forsenkninger og dype sprekker (en av dem dypere enn Grand Canyon). Selv om satellitten har kratere, er det også færre av dem enn forventet, noe som betyr at det er en sjanse for geologisk aktivitet. Satellitten har en stor, mystisk mørk flekk, som forskerne fant som en fullstendig overraskelse. Dette er sannsynligvis et krater som er dannet for lenge siden, og i lang tid den kan fylles med gasser.

Foto: NASA/JHUAPL/SWRI

Nysgjerrige detaljer har blitt kjent om Nix og Hydra, ytterligere to av de fem satellittene. Nikta, som ligner fruktgummi som måler 42 x 36 km, har en mystisk rød flekk (ifølge antagelser - et krater), og Hydra er formet som en gigantisk grå vott på 55 x 40 km. Bilder av de to andre satellittene, Kerberos og Styx, vil ikke bli mottatt før i midten av oktober.

New Horizons misjonsteam organiserte en pressekonferanse 17. juli 2015 kl. 20:00 Moskva-tid, hvor de rapporterte de siste dataene om Pluto og dets system mottatt fra den automatiske interplanetære stasjonen. Forskere på dvergplaneten oppdaget en isete slette med uvanlig geologi, mulig bevis på tilstedeværelsen av vind og geysirer på den tidligere niende planeten, samt en plasmahale, og estimerte størrelsen på det som viste seg å være en gigantisk atmosfære av Pluto . Sammen med NASA, Science og New Scientist snakker Lenta.ru om dette og fremtidig utforskning av fjerne verdener.

Geologi

Forskere presenterte høyoppløselige fotografier av Plutos overflate. De viser interessante geologiske trekk ved dvergplaneten - klumpete åser over slettene, en ribbet overflate av isfeltene, sannsynligvis på grunn av erosjon, samt kanaler som avgrenser isslettene. Spesiell oppmerksomhet trakk til seg flekkete mørke striper på isen - mulige spor av kryovulkanisme, geysirutbrudd, de samme som ble observert i 1989 på Neptuns satellitt, Triton.

Flere og flere bevis samler seg som indikerer at geologiske prosesser fortsatt foregår aktivt på Pluto, og ikke bare enkle temperatursvingninger og endringer i vindhastighet i den forsjeldne atmosfæren. Hvis dvergplaneten var en stille verden, ville det ikke dannes høye isfjell på slettene, men spor etter nedslagskratere ville være synlige.

Disse isbergartene, ifølge forskere, kunne ha blitt dannet for hundre millioner år siden, og flere uker før stasjonens tilnærming til Pluto. Noe får vannisen som fjell i stor grad er laget av å reise seg i strid med tyngdekraften. Og forskerne forventet ikke å se en slik slette som dette.

Da New Horizons-stasjonen fløy i skyggen av en dvergplanet, var det mulig å analysere atmosfæren. Spesielt ble det oppdaget at av de to modellene - turbulent og rolig, samsvarer mest sannsynlig den andre med virkeligheten. Dataene som er oppnådd indikerer at vindhastigheten ved overflaten av Pluto er 1-2 meter per sekund. Dette er nok til å flytte de minste ispartiklene.

Bilde: NASA/JHUAPL/SWRI

Vind bidrar sannsynligvis til erosjon på Plutos overflate. Dette svarer imidlertid ikke på spørsmålet om hvordan for eksempel Mount Norgay ble dannet, en video av en forbiflyvning som ble vist av NASA. Det er omgitt av en isete slette, og det er uklart hvor mottakelig fjellet er for erosjonsprosesser.

Naturen til de polygonale kanalene som avgrenser segmenter av issletten er også uklar. De kunne ha oppstått som et resultat av avkjøling og påfølgende kompresjon, eller dannet som et resultat av konveksjon av materie fra det indre av dvergplaneten til dens atmosfære.

Forskere ble også overrasket over å oppdage at Sputnik-platået er dekket med et islag fra karbonmonoksid. Dens nøyaktige tykkelse er ukjent, men ifølge tilgjengelige data er den tydeligvis mer enn én centimeter. Hvis ikke mye mer, så er det mest sannsynlig en analog av vannsnø.

Den falt imidlertid ikke nødvendigvis ovenfra. Forskere utelukker ikke at "snø" kan ha kommet inn på platået fra planetens innvoller, spesielt fra geysirer. Vinden kunne spre stoffet fra geysirene jevnt over platået.

NASA-bilder publisert 15. juli viser et 3,5 kilometer høyt fjell på overflaten av dvergplaneten. Den ligger midt på en slette, og det er ingen synlige spor etter nedslagskratere rundt. Dette indikerer også aktive geologiske prosesser på overflaten av Pluto.

Tidligere trodde astronomer at høye fjell på små himmellegemer(spesielt satellittene til gigantiske planeter) dannes som et resultat av deres gravitasjonsinteraksjon med større kropper. Siden det ikke finnes slike i umiddelbar nærhet av Pluto, fungerer ikke denne mekanismen for den. Dette betyr at det kanskje ikke fungerer for andre kropper i solsystemet.

Forskere mente at aktive geologiske prosesser ikke kunne forekomme i et så fjernt og kaldt objekt som Pluto, som oppsto for milliarder av år siden. Sannsynligvis er energikilden for dem den indre varmen som frigjøres som et resultat av radioaktive reaksjoner i innvollene til himmellegemet.

Larry Cederbloom fra US Geological Survey i Flagstaff i Nord-Arizona, som en gang deltok i Voyager-oppdraget, bemerket likhetene og forskjellene mellom Pluto og Triton, Neptuns største måne. I følge det populære synspunktet var Triton tidligere lokalisert, som Pluto, i Kuiper-beltet, men ble deretter fanget av Neptun og ble dens satellitt. På Triton foreslår forskere også eksistensen av kryovulkanisme, men som en kilde indre varme tidevannspåvirkning fra Neptun er indikert. I tillegg har Triton, som Pluto, få kratere, men Neptuns måne har ikke høye fjell.

New Horizons er et NASA-romfartøy lansert som en del av New Frontiers-programmet og designet for å studere Pluto og månen Charon. New Horizons var den første i historien som sendte fargebilder av en dvergplanet og vil være den første til å studere den grundig. Enheten forlot jordens nærhet med den raskeste hastigheten blant kjente enheter. Enheten ble lansert i januar 2006 og nesten ti år senere, til sommeren 2015, vil den nå Pluto. Totalt er oppdraget designet frem til 2026.

I begynnelsen av 2019 fløy romfartøyet New Horizons forbi det fjerneste objektet som ble studert av mennesker - . I slutten av januar viste forskere en kvalitativ en som alle var under inntrykk av at den hadde form som en manual. Det viste seg at denne ideen var feil – nye bilder viste at gjenstanden har en flat form, med en av delene mye tynnere enn den andre.

Dvergplaneten Pluto er avslørt for å være en kompleks, geologisk mangfoldig verden hvis overflate aktivt har endret seg over milliarder av år. Om dette, samlet romfartøy" ". En eklektisk blanding av fjell, daler og sletter dekker Plutos overflate. Dvergplanetens overflatesammensetning er like stor som verdens geografi. Forskere kommer gradvis til den konklusjon at Pluto kan være et av de mest unike objektene i det ytre solsystemet.