Noi orizonturi. De ce misiunea New Horizons la Pluto este atât de importantă pentru umanitate
Misiunea completă New Horizons este de așteptat să dureze 15-17 ani.
New Horizons a părăsit zona cu cea mai rapidă viteză a oricărei nave spațiale. În momentul în care motoarele au fost oprite, era de 16,26 km/s (față de Pământ). Viteza heliocentrică a fost de 45 km/s, ceea ce ar permite lui New Horizons să scape chiar și fără o manevră de asistență gravitațională în apropierea lui Jupiter. Cu toate acestea, în 2015, viteza heliocentrică a dispozitivului era de aproximativ 14,5 km/s, ceea ce este mai mică decât viteza lui Voyager 1 - 17,012 km/s (Voyager 1 a câștigat viteză mai mare datorită manevrei gravitaționale suplimentare y).
Obiectivele misiunii
Obiectivele principale ale misiunii sunt de a studia formarea sistemului Pluto-Charon, formarea centurii Kuiper și procesele care au avut loc în stadiile incipiente ale evoluției. sistem solar. Nava spațială va studia suprafața și atmosfera obiectelor din sistemul Pluto, mediul imediat al lui Pluto. Studii similare sunt posibile pentru obiectele centurii Kuiper din misiunea extinsă.
În special, se vor face următoarele observații științifice:
- Cartografierea suprafeței lui Pluto și Charon
- Studiul geologiei și morfologiei lui Pluto și Charon
- Studiul atmosferei lui Pluto și al dispersării acesteia în spațiul înconjurător
- În căutarea atmosferei lui Charon
- Construirea unei hărți a temperaturii de suprafață a lui Pluto și Charon
- Căutați inele și noi sateliți ai lui Pluto
- Studiul obiectelor Centura Kuiper
Ştiinţă
Cu o zi înainte, nava spațială New Horizons a făcut primul zbor al lui Pluto, colectând date de pe această planetă pitică și de pe lunile sale.
După ce a petrecut mai bine de 9,5 ani în spațiu, dispozitivul și-a făcut cea mai apropiată apropiere de Pluto, aflându-se la o distanță de 12.500 km de suprafața sa.
Acest eveniment va rămâne pentru totdeauna în istorie ca momentul în care umanitatea a vizitat pentru prima dată Pluto. Iată câteva fapte interesante despre misiunea New Horizons la Pluto.
Nava spațială „New Horizons”
1. New Horizons este cea mai rapidă navă spațială lansată vreodată.
În 2006, racheta Atlas 5 a lansat New Horizons în spațiu. La a treia etapă de separare, dispozitivul s-a deplasat cu o viteză de 16 km pe secundă. Pentru a pune această viteză în perspectivă, astronauților Apollo au avut nevoie de 3 zile pentru a ajunge pe Lună, dar New Horizons ar fi parcurs aceeași distanță în 9 ore.
2. Când s-a lansat New Horizons, Pluto era încă o planetă.
Când nava spațială a fost lansată, oamenii de știință își exprimau deja îndoieli Statutul lui Pluto ca planetă. Acest lucru a fost determinat de descoperirea unui obiect similar ca dimensiune cu Pluto, Eris, descoperit în 2005.
Oamenii de știință au trebuit să decidă dacă Eris va deveni a zecea planetă sau dacă ar trebui făcute modificări în definiția termenului „planetă”.
În cele din urmă, Pluto a fost declasificat ca planetă la 8 luni după lansarea New Horizons.
3. Gravitația lui Jupiter a avut un efect de praștie asupra sondei.
Manevra gravitațională implică faptul că o navă spațială care zboară în apropierea unei planete folosește gravitația planetei pentru a schimba viteza sau direcția, ca și cum ar fi lansată cu o praștie uriașă.
Gravitația lui Jupiter a lansat New Horizons, crescându-și viteza până la 83.700 km pe oră. Trecând prin sistemul Jovian, dispozitivul a surprins pentru prima dată un astfel de fenomen precum fulgerul în apropierea polilor lui Jupiter.
4. La bord se află cenușa omului care l-a descoperit pe Pluto.
În 1930 Clyde Tombaugh(Clyde Tombaugh) - un astronom american de la Observatorul Lowell a descoperit o planetă care a fost numită mai târziu Pluto. Tombaugh a murit în 1997, iar o parte din cenușa lui se află la bordul New Horizons. Lui ultima dorință era să-și trimită cenușa în spațiu.
Când nava spațială va trece dincolo de Centura Kuiper, cenușa astronomului va fi prima care va traversa sistemul solar. Tot la bordul sondei se afla un CD cu nume de 434.000 de persoane, care a participat la campania „Trimite-ți numele lui Pluto”.
Fotografie cu Pluto din New Horizons
5. Oamenii de știință îl consideră pe Pluto „lumea științifică a minunilor”.
Echipa de oameni de știință de la Universitatea Johns Hopkins care gestionează misiunea New Horizons pentru NASA descrie sistemul Pluto drept o „lume științifică a minunilor”.
Pe lângă cartografierea geologiei și morfologiei, analizând atmosfera și vremea, sonda va explora și cea mai mare lună a lui Pluto, Charon. Aceste două corpuri cerești care se rotesc în jurul aceluiași centru de greutate constituie singurul sistem binarîn sistemul solar. Pentru prima dată, vom putea studia această nouă clasă de planete cunoscută sub numele de „pitici de gheață”.
6. Întreaga misiune a folosit mai puțină energie decât un bec de 100 de wați.
Această navă spațială folosește generator termoelectric radioizotop(RTG) este un fel de centrală electrică cu plutoniu.
La fel ca un termos, dispozitivul este învelit într-un strat de protecție termică pentru a capta căldura generată de electronica sondei și a o menține la o temperatură stabilă. RTG nu oferă propulsie cu reacție, iar sonda zboară cu viteza creată la lansare și cu ajutorul gravitației lui Jupiter.
7. Datele sunt trimise pe Pământ cu o viteză de 2 kbit/sec.
Nava spațială folosește o antenă uriașă pentru a comunica Rețea de comunicații în spațiul adânc NASA. Nu este așa sarcină simplă: Un fascicul cu lățimea de doar 0,3 grade ar trebui să lovească Pământul de la Pluto și nu numai. Este nevoie de 4 ore pentru ca datele să ajungă la navă spațială, iar când zborul se termină, va fi nevoie de mai multe 16 luni pentru a trimite toate datele pe Pământ.
Misiunea New Horizons la Pluto 2015
8. Practic nu există loc pentru eroare.
New Horizons a parcurs o distanță de aproape 4,8 miliarde de kilometri, călătorind cu o viteză de aproximativ 50.000 km pe oră. Dacă, din cauza mecanicii orbitale, se abate doar cu 100 de secunde în lateral, nu va putea colecta toate datele științifice necesare. Gândește-te: o mică abatere care ar putea șterge 9,5 ani de zbor.
9. Noii sateliți pot prezenta noi pericole.
În 2011, New Horizons a descoperit o a doua lună care orbitează în jurul lui Pluto - Kerberși după al treilea an - Styx. Aceasta a fost o descoperire interesantă și tulburătoare.
Acești sateliți nu au suficientă masă și gravitație pentru a conține resturile rezultate în urma coliziunilor planetare care pot cădea pe navă spațială. Cu toate acestea, resturile nu trebuie să fie mari pentru a reprezenta un pericol. Chiar și o particulă de dimensiunea unui bob de orez poate fi catastrofală pentru sondă, deoarece se mișcă la viteze atât de mari.
10. Misiunea New Horizons nu se oprește la Pluto.
Odată ce nava spațială trece de Pluto, va avea suficientă energie pentru a-și continua călătoria Centuri Kuiper- o regiune uriașă de corpuri înghețate și obiecte mici misterioase care orbitează dincolo de Neptun.
Aceste obiecte sunt material de constructie pentru Pluto și planete similare. New Horizons va trebui să călătorească mai mult de un miliard de kilometri dincolo de Pluto.
New Horizons poate fi considerată una dintre cele mai ambițioase misiuni ale NASA din ultima vreme. Stația interplanetară a fost lansată în ianuarie 2006, iar un an mai târziu a ajuns lângă Jupiter. Manevra gravitațională din jurul planetei gigantice a permis dispozitivului să accelereze și, ca urmare, în aproape 8 ani, New Horizons a zburat spre Pluto, acoperind o distanță de 32 de ori mai mare decât de la Pământ la Soare. Distanța este cu adevărat colosală, iar informațiile de la dispozitivele de transmisie ale dispozitivului ajung foarte lent: aproximativ 1 kilobyte pe secundă. Potrivit experților NASA, toate datele spectografice, fotografice, izometrice despre Pluto și sateliții săi, care s-au acumulat pe două unități flash de la bord, vor fi transmise timp de mai bine de un an (aproximativ 470 de zile).
Dimensiunea sa este mai mare decât era de așteptat
Foto: NASA/JHUAPL/SWRI
Din cauza atmosferei sale (deși destul de subțire), oamenii de știință nu au putut determina dimensiunea exactă a lui Pluto. Datele adecvate au fost obținute numai atunci când este suficient de aproape de planetă. New Horizons și-a indicat diametrul exact - 2370 km (pentru comparație: aceasta este mai mică decât distanța de la Moscova la Omsk). Dar s-a dovedit a fi în mod clar mai mare decât se credea anterior. Descoperirea i-a entuziasmat imediat pe susținătorii ideii că Pluto ar trebui din nou recunoscut ca o planetă cu drepturi depline (și nu o pitică, așa cum este considerată acum).
Susținătorii recunoașterii lui Pluto ca planetă pitică, la rândul lor, au susținut că este doar unul dintre multele obiecte similare din centura Kuiper (o zonă similară cu centura de asteroizi, unde s-a acumulat materialul rămas după formarea sistemului solar) și nici măcar. cel mai mare dintre ei – Eris în acel moment era considerat mai mare. Prin urmare, numirea ei planetă în sensul deplin al cuvântului, cum ar fi, de exemplu, Mercur, este inadecvată. Dar faptul că Pluto este mai mare decât Eris este puțin probabil să submineze argumentul și să ofere o oportunitate de a contesta statutul. Mai mult, în centura Kuiper există noi planete pitice din când în când, iar unele se pot dovedi a fi mai mari decât Pluto și Eris. În plus, Eris este încă mai mare decât Pluto în masă, deoarece este mult mai dens.
Culoarea reală a suprafeței sale
Foto: NASA/APL/SWRI
Puțini oameni și-au dat seama că fotografiile cu Pluto care au devenit virale pe rețelele de socializare nu reflectă culorile realiste ale peisajelor planetei. Culorile din fotografii au fost special îmbunătățite folosind filtre pentru a arăta diferența în structura suprafeței. Acest lucru i-a ajutat pe oamenii de știință să înțeleagă compozitia chimica gheață și, de asemenea, estimați vârsta obiectelor geologice. Toate acestea le pot arăta în continuare oamenilor de știință cum vremea spațială a afectat dinamica suprafeței.
Ce culoare are de fapt suprafața lui Pluto? În 2002, când telescopul spațial Hubble a făcut fotografii ale planetei îndepărtate, cercetătorii au sugerat că are o culoare roșu-maro. După ce detectoarele instalate pe New Horizons au produs imagini color mai detaliate, aceste presupuneri au fost confirmate. Au apărut și posibile explicații: culoarea maro-roșcată este cel mai probabil rezultatul unui proces chimic între moleculele de metan din atmosfera lui Pluto și anumite radiații ultraviolete, emisă de Soare și galaxii îndepărtate. Același fenomen se observă și pe luna lui Saturn, Titan, și pe luna lui Neptun, Triton.
Lipsa ciudată de cratere
Foto: NASA/JHUAPL/SWRI
La o examinare mai atentă a primelor imagini ale suprafeței, cercetătorii au fost surprinși în special de absența craterelor de pe Pluto. Se știe că majoritatea planetelor din sistemul solar sunt complet înțepate de adâncituri formate ca urmare a bombardamentelor asteroizilor. Planetele fără cratere (sau cu un număr minim de acestea) - Pământul, Venus și Marte - sunt active din punct de vedere geologic, astfel că craterele rezultate sunt acoperite cu tot mai multe straturi noi de rocă. Astfel, oamenii de știință au sugerat că suprafața lui Pluto nu poate fi mai veche de 100 de milioane de ani, ceea ce după standardele geologice (planeta însăși s-a format acum 4,5 miliarde de ani) este o perioadă relativ scurtă.
Activitate geologică posibilă
Foto: NASA/JHUAPL/SWRI
Activitatea geologică trebuie să fie alimentată de ceva. Dar ce poate încălzi Pluto? Pe multe planete (inclusiv Pământul), există un proces lent de descompunere a materialelor radioactive, care furnizează căldură interiorului. Dar Pluto este prea mic pentru a găzdui suficiente din aceste materiale. De obicei, planetele mici cu geologie activă, cum ar fi luna Europa a lui Jupiter, se încălzesc din interior din cauza fenomenului de accelerare a mareelor. Planeta se contractă și se desprinde ca o minge de tenis, apropiindu-se și mai departe de obiecte mai mari. Dar acest lucru este puțin probabil să se întâmple cu Pluto, deoarece nu există planete majore, capabil să-l influențeze.
Ipoteze alternative sugerează că Pluto ar putea avea un ocean subteran care se răcește, eliberând căldură foarte, foarte lent. De asemenea, s-ar putea ca gheața de suprafață găsită pe planetă să fie un fel de pătură care încetinește rata cu care se pierde căldura internă.
Toate aceste întrebări prezintă un interes deosebit, deoarece răspunsurile la ele se pot aplica multor alte planete.
Inima Natura pe Pluto
Foto: dorkly.com
Camerele New Horizons au făcut posibil să se vadă un loc pe Pluto sub forma unei inimi uriașe. Acest detaliu romantic a contribuit la răspândirea virală a imaginii în rețele. S-a descoperit că pata inimii s-a format ca urmare a unei puternice coliziuni cu multe milioane de ani în urmă. Depresiunea gigantică este probabil umplută cu gaze înghețate - azot, metan și dioxid de carbon.
De asemenea, cercetătorii au fost foarte surprinși de vastele lanțuri muntoase de gheață. Înălțimea unor vârfuri ajunge la 3 km, iar acesta este un alt indiciu al posibilei activități geologice.
Atmosferă neobișnuită
Animație care simulează un zbor al munților lui Pluto, care a fost creată din fotografiile New Horizons
Spectrometrul New Horizons a fost capabil să capteze atomi de azot care făceau parte din atmosfera lui Pluto. Mai mult, ele au fost localizate la o distanță care depășește șapte raze ale planetei pitice - aceasta este mult mai departe decât arată calculele. Nu au putut fi detectate alte elemente, din aceasta s-a concluzionat că Pluto are cea mai pură atmosferă de azot dintre toate planetele din sistemul solar.
Studiul particulelor a condus, de asemenea, la concluzia că acestea scapă din atmosferă mai repede decât se aștepta. Ieșirea unei părți din atmosferă a fost cunoscută mai devreme, același proces a avut loc cu Pământul cu miliarde de ani în urmă. Se crede că eliminarea excesului de azot a contribuit la dezvoltarea vieții pe planeta noastră.
Sateliți
Foto: NASA/JHUAPL/SWRI
Zborul New Horizons a colectat date și imagini detaliate ale celor cinci luni ale lui Pluto, inclusiv Charon, cel mai mare. Înainte de aceasta, obiectele apăreau doar ca puncte slabe de lumină.
Charon, considerat o minge de gheață fără chip, s-a dovedit a fi o lume întreagă cu roci, depresiuni și crăpături adânci (una dintre ele mai adâncă decât Marele Canion). Deși satelitul are cratere, există și mai puține dintre ele decât se aștepta, ceea ce înseamnă că există șanse de activitate geologică. Satelitul are o pată întunecată mare, misterioasă, despre care cercetătorii au considerat că este o surpriză completă. Acesta este probabil un crater format cu mult timp în urmă și pentru o lungă perioadă de timp s-ar putea umple cu gaze.
Foto: NASA/JHUAPL/SWRI
S-au cunoscut detalii curioase despre Nix și Hydra, încă doi dintre cei cinci sateliți. Nikta, care seamănă cu guma de fructe care măsoară 42 pe 36 km, are o pată roșie misterioasă (după presupuneri - un crater), iar Hydra are forma unei mănuși gri gigantice de 55 pe 40 km. Fotografiile celorlalți doi sateliți, Kerberos și Styx, nu vor fi primite până la jumătatea lunii octombrie.
Echipa misiunii New Horizons a organizat o conferință de presă pe 17 iulie 2015 la ora 20:00 ora Moscovei, la care au raportat cele mai recente date despre Pluto și sistemul său primite de la stația interplanetară automată. Oamenii de știință de pe planeta pitică au descoperit o câmpie înghețată cu geologie neobișnuită, posibile dovezi ale prezenței vântului și gheizerelor pe fosta a noua planetă, precum și o coadă de plasmă și au estimat dimensiunea a ceea ce s-a dovedit a fi o atmosferă gigantică a lui Pluto. . Împreună cu NASA, Science și New Scientist, Lenta.ru vorbește despre aceasta și despre viitoarea explorare a lumilor îndepărtate.
Geologie
Oamenii de știință au prezentat fotografii de înaltă rezoluție ale suprafeței lui Pluto. Ele prezintă trăsături geologice interesante ale planetei pitice - dealuri cocoloase deasupra câmpiilor, o suprafață nervură a câmpurilor de gheață, probabil din cauza eroziunii, precum și canale care delimitează câmpiile de gheață. O atenție deosebită a atras dungi întunecate pe gheață - posibile urme de criovulcanism, erupții de gheizere, la fel ca cele observate în 1989 pe satelitul lui Neptun, Triton.
Se acumulează din ce în ce mai multe dovezi care indică faptul că procesele geologice încă au loc activ pe Pluto, și nu doar simple fluctuații de temperatură și modificări ale vitezei vântului în atmosfera sa rarefiată. Dacă planeta pitică ar fi o lume liniștită, munții înalți de gheață nu s-ar forma pe câmpiile sale, dar ar fi vizibile urme de cratere de impact.
Aceste roci de gheață, potrivit oamenilor de știință, s-ar fi putut forma în urmă cu o sută de milioane de ani și cu câteva săptămâni înainte de apropierea stației de Pluto. Ceva face ca gheața de apă din care sunt formați în mare parte munții să se ridice, sfidând gravitația. Și oamenii de știință nu se așteptau să vadă o astfel de câmpie ca aceasta.
Când stația New Horizons a zburat în umbra unei planete pitice, a fost posibil să se analizeze atmosfera acesteia. În special, s-a descoperit că dintre cele două modele ale sale - turbulent și calm, cel mai probabil cel de-al doilea corespunde realității. Datele obținute indică faptul că viteza vântului la suprafața lui Pluto este de 1-2 metri pe secundă. Acest lucru este suficient pentru a muta cele mai mici particule de gheață.
Imagine: NASA/JHUAPL/SWRI
Vântul probabil contribuie la eroziunea suprafeței lui Pluto. Cu toate acestea, acest lucru nu răspunde la întrebarea cum, de exemplu, s-a format Muntele Norgay, un videoclip al unui zbor peste care a fost prezentat de NASA. Este înconjurat de o câmpie înghețată și nu este clar cât de susceptibil este muntele la procesele de eroziune.
Natura canalelor poligonale care delimitează segmentele câmpiei de gheață este, de asemenea, neclară. Ele ar fi putut apărea ca urmare a răcirii și comprimării ulterioare sau s-ar fi format ca urmare a convecției materiei din interiorul planetei pitice în atmosfera sa.
Oamenii de știință au fost, de asemenea, surprinși să descopere că Podișul Sputnik este acoperit cu un strat de gheață monoxid de carbon. Grosimea sa exactă este necunoscută, cu toate acestea, conform datelor disponibile, este în mod clar mai mare de un centimetru. Dacă nu mult mai mult, atunci cel mai probabil este un analog al zăpezii de apă.
Cu toate acestea, nu a căzut neapărat de sus. Oamenii de știință nu exclud că „zăpada” ar fi putut ajunge pe platou din intestinele planetei, în special din gheizere. Vântul ar putea răspândi uniform substanța din gheizere pe platou.
Imaginile NASA publicate pe 15 iulie arată un munte înalt de 3,5 kilometri pe suprafața planetei pitice. Este situat în mijlocul unei câmpii și nu există urme vizibile de cratere de impact în jur. Acest lucru indică, de asemenea, procese geologice active pe suprafața lui Pluto.
Anterior, astronomii credeau că munții înalți pe mici corpuri cerești(în special, sateliții planetelor gigantice) se formează ca urmare a interacțiunii lor gravitaționale cu corpuri mai mari. Deoarece nu există astfel de asemenea în imediata apropiere a lui Pluto, acest mecanism nu funcționează pentru el. Aceasta înseamnă că s-ar putea să nu funcționeze pentru alte corpuri din Sistemul Solar.
Oamenii de știință credeau că procesele geologice active nu pot avea loc într-un obiect atât de îndepărtat și rece precum Pluto, care a apărut cu miliarde de ani în urmă. Probabil, sursa de energie pentru ei este căldura internă eliberată ca urmare a reacțiilor radioactive din intestinele corpului ceresc.
Larry Cederbloom de la US Geological Survey din Flagstaff din nordul Arizonei, care a participat cândva la misiunea Voyager, a remarcat asemănările și diferențele dintre Pluto și Triton, cea mai mare lună a lui Neptun. După punctul de vedere popular, Triton a fost anterior localizat, ca și Pluto, în centura Kuiper, dar a fost apoi capturat de Neptun și a devenit satelitul său. Pe Triton, oamenii de știință sugerează și existența criovulcanismului, dar ca sursă căldură internă este indicată influența mareelor de la Neptun. În plus, Triton, ca și Pluto, are puține cratere, dar luna lui Neptun nu are munți înalți.
New Horizons este o navă spațială NASA lansată ca parte a programului New Frontiers și concepută pentru a studia Pluto și luna sa Charon. New Horizons a fost primul din istorie care a transmis imagini color ale unei planete pitice și va fi primul care o va studia în detaliu. Dispozitivul a părăsit vecinătatea Pământului cu cea mai rapidă viteză dintre dispozitivele cunoscute. Dispozitivul a fost lansat în ianuarie 2006 și aproape zece ani mai târziu, până în vara lui 2015, va ajunge la Pluto. În total, misiunea este proiectată până în 2026.
La începutul anului 2019, nava spațială New Horizons a zburat pe lângă cel mai îndepărtat obiect studiat de oameni - . La sfârșitul lunii ianuarie, cercetătorii au arătat una calitativă din care toată lumea avea impresia că are forma unei gantere. S-a dovedit că această idee era greșită - fotografii noi au arătat că obiectul are o formă aplatizată, cu una dintre părți mult mai subțire decât cealaltă.
Planeta pitică Pluto se dezvăluie a fi o lume complexă, diversă din punct de vedere geologic, a cărei suprafață s-a schimbat activ de-a lungul miliardelor de ani. Despre asta, adunat nava spatiala" ". Un amestec eclectic de munți, văi și câmpii acoperă suprafața lui Pluto. Compoziția suprafeței planetei pitice este la fel de vastă ca geografia lumii. Oamenii de știință ajung treptat la concluzia că Pluto ar putea fi unul dintre cele mai unice obiecte din sistemul solar exterior.