Новые горизонты

Эта статья о космическом зонде. Чтобы узнать о других значениях, см. «Новые горизонты» (значения) .

Новые горизонты

«Новые горизонты» Космический зонд
Имена	Новые рубежи 1
Тип миссии	Плутона / Аррокота Пролет
Оператор	НАСА
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ	2006-001А
САТКАТ нет.	28928
Веб-сайт	Плутон .jhuapl .edu science.nasa.gov
Продолжительность миссии	Основная миссия: 9,5 лет. Прошло: 18 лет, 7 месяцев, 2 дня
Свойства космического корабля
Производитель	APL / SWRI
Стартовая масса	478 кг (1054 фунта)
Сухая масса	401 кг (884 фунта)
Масса полезной нагрузки	30,4 кг (67 фунтов)
Размеры	2,2 × 2,1 × 2,7 м (7,2 × 6,9 × 8,9 футов)
Власть	245 Вт
Начало миссии
Дата запуска	19 января 2006 г., 19:00:00.221 ( 2006-01-19UTC19 ) UTC
Ракета	Atlas V (551) АВ-010
Запуск сайта	Мыс Канаверал SLC-41
Подрядчик	Международные пусковые услуги
Орбитальные параметры
Эксцентриситет	1.41905
Наклон	2.23014°
Эпоха	1 января 2017 г. ( JD 2457754,5)
Пролет 132524 APL (случайный)
Ближайший подход	13 июня 2006 г., 04:05 UTC
Расстояние	101 867 км (63 297 миль)
Облет Юпитера (гравитационная помощь)
Ближайший подход	28 февраля 2007 г., 05:43:40 UTC
Расстояние	2300000 км (1400000 миль)
Пролет Плутона
Ближайший подход	14 июля 2015 г., 11:49:57 UTC
Расстояние	12500 км (7800 миль)
Пролет Харона (спутника)
Ближайший подход	14 июля 2015 г., 12:02:22 UTC
Расстояние	29 431 км (18 288 миль)
Облет 486958 Аррокота
Ближайший подход	1 января 2019 г., 05:33:00 UTC
Расстояние	3500 км (2200 миль)
showИнструменты Alice Ultraviolet Imaging Spectrometer LORRI Long-Range Reconnaissance Imager SWAP Solar Wind Around Pluto PEPSSI Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation REX Radio Science Experiment Ralph Ralph Telescope SDC Venetia Burney Student Dust Counter
Новые рубежи

«Новые горизонты» перед запуском

«Новые горизонты» — межпланетный космический зонд, запущенный в рамках программы НАСА » «Новые рубежи . Университета Джонса Хопкинса Разработан Лабораторией прикладной физики (APL) и Юго-западным исследовательским институтом (SwRI) под руководством Алана Стерна . Космический корабль был запущен в 2006 году с основной миссией по изучению системы Плутона в 2015 году и вторичной миссией по пролету и изучению одного или нескольких других объектов пояса Койпера (KBO) в последующее десятилетие, что стало Миссия в 486958 Аррокот . Это пятый космический зонд , достигший скорости, необходимой для выхода за пределы Солнечной системы .

19 января 2006 года «Новые горизонты» был запущен с базы ВВС на мысе Канаверал ракетой Атлас V аппарат от Земли и Солнца прямо на траекторию отхода со скоростью около 16,26 км/с (10,10 миль/с; 58 500 км/ч). ; 36 400 миль в час). Это был самый быстрый (средняя скорость относительно Земли) искусственный объект, когда-либо запускавшийся с Земли. Это не самая высокая скорость, зарегистрированная для космического корабля, которым по состоянию на 2023 год является скорость солнечного зонда Паркер . После непродолжительной встречи с астероидом 132524 APL « Новые горизонты» направились к Юпитеру , максимально приблизившись к нему 28 февраля 2007 года на расстоянии 2,3 миллиона километров (1,4 миллиона миль). Облет Юпитера обеспечил гравитацию , которая увеличила «Новых горизонтов » скорость ; пролет также позволил провести общую проверку научных возможностей «Новых горизонтов » , вернув данные об планеты атмосфере , лунах и магнитосфере .

Большая часть путешествия после Юпитера прошла в режиме гибернации для сохранения бортовых систем, за исключением кратких ежегодных проверок. 6 декабря 2014 года аппарат «Новые горизонты» был снова подключен к сети для встречи с Плутоном, и началась проверка инструментов. 15 января 2015 года космический корабль начал этап сближения с Плутоном.

14 июля 2015 года в 11:49 UTC он пролетел на высоте 12 500 км (7 800 миль) над поверхностью Плутона. который в то время находился на расстоянии 34 а.е. от Солнца, что сделало его первым космическим кораблем, исследовавшим карликовую планету. Сообщалось, что в августе 2016 года New Horizons двигался со скоростью более 84 000 км/ч (52 000 миль в час). были получены последние зарегистрированные данные облёта Плутона 25 октября 2016 года в 21:48 UTC с аппарата New Horizons . Завершив облет Плутона, Затем «Новые горизонты» совершил маневр для облета объекта пояса Койпера 486958 Аррокот (тогда его называли Ультима Туле ). которое произошло 1 января 2019 года, когда он находился на расстоянии 43,4 а.е. (6,49 миллиарда   км ; 4,03 миллиарда миль ) от Солнца . В августе 2018 года НАСА процитировало результаты « Алисы на новых горизонтах» , подтверждающие существование « водородной стены » на внешних краях Солнечной системы . Эта «стена» была впервые обнаружена в 1992 году двумя космическими кораблями «Вояджер» .

По состоянию на июль 2024 года «Новые горизонты» проходит через пояс Койпера; это 58,3 а.е. (8,72 миллиарда   км ; 5,42 миллиарда миль ) от Земли и 59,3 а.е. (8,87 миллиарда   км ; 5,51 миллиарда миль ) от Солнца. НАСА объявило, что продлит работу «Новых горизонтов» до тех пор, пока космический корабль не выйдет из пояса Койпера, что, как ожидается, произойдет между 2028 и 2029 годами.

История

Основная статья: Исследование Плутона

Ранний концепт-арт космического корабля «Новые горизонты» . Миссия, возглавляемая Лабораторией прикладной физики и Аланом Стерном , в конечном итоге стала первой миссией на Плутон.

В августе 1992 года ученый Лаборатории реактивного движения Роберт Сталь позвонил первооткрывателю Плутона Клайду Томбо и попросил разрешения посетить его планету. «Я сказал ему, что он рад этому, — вспоминал позже Томбо, — хотя ему придется отправиться в одно долгое и холодное путешествие». Этот призыв в конечном итоге привел к серии предложенных миссий на Плутон, ведущих к «Новым горизонтам» .

Стаматиос «Том» Кримигис , руководитель космического отдела Лаборатории прикладной физики , один из многих участников конкурса программы «Новые рубежи», сформировал «Новые горизонты» команду вместе с Аланом Стерном проекта назначен главным исследователем в декабре 2000 года. Стерн был . Кримигисом как «олицетворением миссии Плутона». «Новые горизонты» во многом основывались на работах Стерна, начиная с «Плутона 350» , и в нем участвовала большая часть команды из «Плутон Койпер Экспресс» .

Предложение « Новые горизонты» было одним из пяти, официально представленных НАСА. Позже он был выбран в качестве одного из двух финалистов для трехмесячного концептуального исследования в июне 2001 года. Другой финалист, POSSE (Pluto and Outer Solar System Explorer), представлял собой отдельную, но похожую концепцию миссии на Плутон, разработанную Университетом Колорадо. Боулдер под руководством главного исследователя Ларри Эспозито при поддержке JPL, Lockheed Martin и Калифорнийского университета .

Однако APL, помимо поддержки со стороны разработчиков Pluto Kuiper Express из Центра космических полетов Годдарда и Стэнфордского университета, были в преимуществе; недавно они разработали NEAR Shoemaker для НАСА, который ранее в том же году успешно вышел на орбиту около 433 Эроса , а позже приземлился на астероиде под шум научной и инженерной помпы.

В ноябре 2001 года New Horizons был официально выбран для финансирования в рамках программы New Frontiers. Однако новый администратор НАСА, назначенный администрацией Буша , Шон О'Киф , не поддержал проект «Новые горизонты» и фактически отменил его, не включив его в бюджет НАСА на 2003 год. Заместитель администратора НАСА по управлению научными миссиями Эд Вейлер подсказал Стерна лоббировать финансирование « Новых горизонтов» в надежде, что миссия появится в «Декадном обзоре планетарной науки» , приоритетном «списке пожеланий», составленном Национальный исследовательский совет США , отражающий мнение научного сообщества.

После интенсивной кампании за поддержку New Horizons летом 2002 года был опубликован Планетарный научный обзор за 2003–2013 годы. New Horizons возглавил список проектов среднего размера, считающихся наиболее приоритетными среди научного сообщества; перед миссиями на Луну и даже на Юпитер. Вейлер заявил, что это произошло из-за того, что «[его] администрация не собиралась бороться». Финансирование миссии было наконец обеспечено после публикации отчета. Команда Стерна наконец смогла приступить к созданию космического корабля и его инструментов: запуск запланирован на январь 2006 года, а прибытие на Плутон — на 2015 год. Элис Боуман стала менеджером по операциям миссии (MOM).

Профиль миссии

Впечатление художника о близком столкновении «Новых горизонтов » с плутонической системой.

«Новые горизонты» — первая миссия в категории миссий НАСА «Новые рубежи», более крупная и дорогая, чем миссии «Дискавери», но меньшая, чем миссии флагманской программы. Стоимость миссии, включая разработку космического корабля и приборов, ракеты-носителя, эксплуатацию миссии, анализ данных, а также образование и работу с общественностью, составляет примерно 700 миллионов долларов в течение 15 лет (2001–2016 гг.). Космический корабль был построен в основном Юго-Западным исследовательским институтом (SwRI) и Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса . Главным исследователем миссии является Алан Стерн из Юго-Западного исследовательского института (бывший заместитель администратора НАСА).

После отделения от ракеты-носителя общее управление взял на себя Центр управления миссией (MOC) в Лаборатории прикладной физики в округе Ховард, штат Мэриленд . Научные инструменты эксплуатируются в Центре научных операций Клайда Томбо (T-SOC) в Боулдере, штат Колорадо . Навигация осуществляется на различных объектах подрядчика, тогда как навигационно-позиционные данные и соответствующие небесные системы отсчета предоставляются станцией Флагстафф военно-морской обсерватории через штаб-квартиры НАСА и Лаборатории реактивного движения .

KinetX возглавляет навигационную группу New Horizons и отвечает за планирование корректировок траектории по мере того, как космический корабль движется к внешней части Солнечной системы . По совпадению, на станции Флагстафф военно-морской обсерватории были сделаны фотографические пластинки, посвященные открытию спутника Плутона Харона . Сама Военно-морская обсерватория находится недалеко от обсерватории Лоуэлла , где был открыт Плутон.

Изначально «Новые горизонты» планировались как путешествие к единственной неисследованной планете Солнечной системы. Когда космический корабль был запущен, Плутон все еще классифицировался как планета , которая позже была реклассифицирована (МАС) как карликовая планета Международным астрономическим союзом . Некоторые члены команды New Horizons , в том числе Алан Стерн, не согласны с определением МАС и до сих пор называют Плутон девятой планетой. Спутники Плутона Никс и Гидра также имеют связь с космическим кораблем: первые буквы их названий (N и H) — это инициалы New Horizons . По этой причине первооткрыватели спутников выбрали эти названия, а также связь Никс и Гидры с мифологическим Плутоном .

Помимо научного оборудования, на космическом корабле путешествуют несколько культурных артефактов. К ним относятся коллекция из 434 738 имен, хранящаяся на компакт-диске. кусок Scaled Composites от SpaceShipOne , штамп USPS «Еще не исследовано», и флаг Соединенных Штатов вместе с другими сувенирами.

Около 30 граммов (1 унция) праха Клайда Томбо находится на борту космического корабля в память об открытии им Плутона в 1930 году. Флорида Четвертная монета штата , дизайн которой напоминает об исследованиях человечества, официально включена в комплект как уравновешивающая монета. Один из научных пакетов (пылемер) назван в честь Венеции Берни , которая в детстве предложила название «Плутон» после его открытия.

Цель

Вид на работу миссии в Лаборатории прикладной физики в Лореле, штат Мэриленд (14 июля 2015 г.)

Цель миссии — понять формирование Плутоновой системы, пояса Койпера и трансформацию ранней Солнечной системы. Космический корабль собрал данные об атмосферах, поверхностях, недрах и окружающей среде Плутона и его спутников. Он также будет изучать другие объекты пояса Койпера. «Для сравнения: « Новые горизонты» собрали на Плутоне в 5000 раз больше данных, чем «Маринер» на Красной планете ».

Некоторые из вопросов, на которые миссия пытается ответить: Из чего состоит атмосфера Плутона и как она себя ведет? Как выглядит его поверхность? Существуют ли крупные геологические структуры? Как частицы солнечного ветра взаимодействуют с атмосферой Плутона?

В частности, научные цели миссии заключаются в следующем:

• Составьте карту состава поверхности Плутона и Харона
• Охарактеризуйте геологию и морфологию Плутона и Харона.
• Охарактеризуйте нейтральную атмосферу Плутона и скорость ее побега.
• Поиск атмосферы вокруг Харона
• Карта температуры поверхности Плутона и Харона
• Поиск колец и дополнительных спутников вокруг Плутона
• Провести аналогичные исследования одного или нескольких пояса Койпера. объектов

Проектирование и строительство

Интерактивная 3D-модель « Новых горизонтов» .

Подсистемы космического корабля

«Новые горизонты» в чистой комнате Космического центра Кеннеди в 2005 году.

Космический корабль по размеру и общей форме сравним с роялем , а его сравнивают с пианино, приклеенным к спутниковой тарелке размером с коктейль-бар. В качестве отправной точки команда вдохновилась космическим кораблем «Улисс» . который также пронес радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ) и тарелку на конструкции «коробка в коробке» через внешнюю Солнечную систему. Многие подсистемы и компоненты унаследованы от космического корабля APL CONTOUR , который, в свою очередь, унаследован от космического корабля APL TIMED .

Тело New Horizons образует треугольник толщиной почти 0,76 м (2,5 фута). ( Пионеры имеют шестиугольные корпуса, тогда как «Вояджеры » , «Галилео» и «Кассини-Гюйгенс» имеют десятиугольные полые корпуса.) Трубка из алюминиевого сплава 7075 образует основную конструктивную колонну между переходным кольцом ракеты-носителя «сзади» и 2.1. м (6 футов 11 дюймов), Параметрическая радиоантенна прикрепленная к «передней» плоской стороне. топливный титановый В этой трубке находится бак. RTG крепится с помощью четырехстороннего титанового крепления, напоминающего серую пирамиду или табуретку.

Титан обеспечивает прочность и теплоизоляцию. Остальная часть треугольника представляет собой в основном сэндвич-панели из тонкого алюминиевого лицевого листа (менее 1 ⁄ 64 дюйма или 0,40 мм), прикрепленный к алюминиевому сотовому сердечнику. Конструкция больше, чем это необходимо, внутри пустое пространство. Конструкция предназначена для защиты , уменьшая ошибки электроники, вызванные излучением РИТЭГ. Кроме того, распределение массы, необходимое для вращающегося космического корабля, требует более широкого треугольника.

Внутренняя конструкция окрашена в черный цвет для выравнивания температуры за счет лучистой теплопередачи. В целом космический корабль тщательно укрыт для сохранения тепла. В отличие от «Пионеров» и «Вояджеров» , радиоантенна также заключена в одеяла, доходящие до тела. Тепло от РИТЭГ согревает космический корабль, пока он находится за пределами Солнечной системы. Находясь внутри Солнечной системы, космический корабль должен предотвращать перегрев, поэтому электронная активность ограничивается, энергия перенаправляется на шунты с прикрепленными радиаторами, а жалюзи открываются для излучения избыточного тепла. Пока космический корабль бездействует в холодной внешней части Солнечной системы, жалюзи закрыты, а шунтирующий регулятор перенаправляет энергию на электрические нагреватели .

Управление движением и ориентацией

New Horizons имеет как стабилизированный по вращению (крейсерский), так и трехосный стабилизированный (научный) режимы, полностью управляемые гидразиновым монотопливом . запуска, Дополнительная разность скоростей после превышающая 290 м/с (1000 км/ч; 650 миль в час), обеспечивается внутренним баком массой 77 кг (170 фунтов). Гелий используется в качестве давления, а эластомерная диафрагма способствует вытеснению. Масса космического корабля на орбите, включая топливо, составляет более 470 кг (1040 фунтов) на траектории облета Юпитера, но для резервного варианта прямого полета к Плутону она составила бы всего 445 кг (981 фунт). Примечательно, что если бы был выбран резервный вариант, это означало бы меньше топлива для последующих операций в поясе Койпера.

16 двигателей На «Новых горизонтах» : четыре по 4,4 Н (1,0 фунта-силы ) и двенадцать по 0,9 Н (0,2 фунта-силы), подключенные к резервным ветвям. Двигатели большего размера используются в основном для коррекции траектории, а маленькие (ранее использовавшиеся на космических кораблях Кассини и Вояджер ) используются в основном для управления ориентацией и маневров раскрутки / замедления. Две звездные камеры используются для измерения положения космического корабля. Они устанавливаются на лицевой стороне космического корабля и предоставляют информацию об ориентации в режиме стабилизации вращения или в трехосном режиме. В промежутках между показаниями звездной камеры ориентация космического корабля обеспечивается двойными резервными миниатюрными инерциальными измерительными блоками . Каждый блок содержит три твердотельных гироскопа и три акселерометра . Два датчика Adcole Sun обеспечивают определение ориентации. Один определяет угол к Солнцу, тогда как другой измеряет скорость вращения и синхронизацию.

Власть

« Новые горизонты » РТГ

Цилиндрический радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ) выступает в плоскости треугольника из одной вершины треугольника. РИТЭГ при запуске составляла 245,7 Вт Мощность , и, согласно прогнозам, она будет падать примерно на 3,5 Вт каждый год, снизившись до 202 Вт к моменту встречи с системой Плутона в 2015 году и затухнет слишком сильно, чтобы обеспечить питание передатчиков в 2030-х годах. Встроенные батареи отсутствуют, поскольку выходная мощность РИТЭГ предсказуема, а переходные процессы нагрузки обрабатываются батареей конденсаторов и быстродействующими автоматическими выключателями. По состоянию на январь 2019 года выходная мощность РИТЭГ составляет около 190 Вт .

РИТЭГ модели « GPHS-RTG » изначально был запасным от миссии «Кассини» . РИТЭГ содержит 9,75 кг (21,5 фунта) таблеток оксида плутония-238 . Каждая таблетка покрыта иридием , а затем заключена в графитовую оболочку. Он был разработан Министерством энергетики США на Комплексе материалов и топлива, входящем в состав Национальной лаборатории Айдахо . Первоначальная конструкция РИТЭГ предусматривала использование 10,9 кг (24 фунта) плутония, но из-за задержек в Министерстве энергетики США, включая мероприятия по обеспечению безопасности, которые задержали производство плутония, был произведен блок менее мощный, чем первоначально предполагалось. Параметры миссии и последовательность наблюдений пришлось изменить с учетом уменьшенной мощности; тем не менее, не все инструменты могут работать одновременно. Министерство энергетики перенесло программу космических батарей из Огайо в Аргонн в 2002 году из соображений безопасности.

Количество радиоактивного плутония в ритэге составляет примерно одну треть от количества на борту зонда «Кассини-Гюйгенс», когда он был запущен в 1997 году. Запуск «Кассини» вызвал протест со стороны нескольких организаций из-за риска попадания такого большого количества плутония в выбрасывается в атмосферу в случае аварии. Министерство энергетики США оценило вероятность аварии при запуске, которая приведет к выбросу радиации в атмосферу, в 1 к 350 и контролировало запуск. из-за включения на борту РИТЭГа. Было подсчитано, что наихудший сценарий полного рассеяния бортового плутония приведет к распространению эквивалентного излучения, составляющего 80% средней годовой дозы фонового излучения в Северной Америке, на территорию радиусом 105 км (65 миль).

Бортовой компьютер

На космическом корабле установлены две компьютерные системы: система управления и обработки данных и процессор наведения и управления. Каждая из двух систем дублируется для резервирования , всего четыре компьютера. В бортовых компьютерах используется процессор Mongoose-V , с тактовой частотой 12 МГц радиационно-стойкая версия MIPS R3000 процессора . Несколько резервных часов и процедур синхронизации реализованы в аппаратном и программном обеспечении, чтобы помочь предотвратить сбои и простои. Для сохранения тепла и массы космический корабль и приборная электроника размещаются вместе в IEM (интегрированные электронные модули). Есть два резервных IEM. С учетом других функций, таких как приборостроение и радиоэлектроника, каждый ИЭМ содержит 9 плат. Программное обеспечение зонда работает под управлением операционной системы Nucleus RTOS .

Произошло два «безопасных» события, которые перевели космический корабль в безопасный режим :

• 19 марта 2007 года в компьютере управления и обработки данных возникла неисправимая ошибка памяти, и он перезагрузился, в результате чего космический корабль перешел в безопасный режим. Юпитера Корабль полностью восстановился в течение двух дней, с некоторой потерей данных о хвосте магнитосферы . Никакого влияния на последующую миссию не ожидалось.
• 4 июля 2015 года произошло событие безопасности ЦП, вызванное чрезмерным назначением командованных научных операций при подходе корабля к Плутону. К счастью, корабль смог восстановиться в течение двух дней без каких-либо серьезных последствий для выполнения своей миссии. Поэтому ученые НАСА сократили количество научных операций на корабле, чтобы предотвратить будущие события, которые могут произойти во время сближения с Плутоном.

Телекоммуникации и обработка данных

New Horizons с Антенна прикрепленным испытательным оборудованием.

Связь с космическим кораблем осуществляется через X-диапазон . Скорость связи корабля составляла 38 кбит/с с Юпитером скорость примерно 1 кбит/с ; на расстоянии от Плутона ожидалась на передатчик. Помимо низкой скорости передачи данных, расстояние до Плутона также приводит к задержке около 4,5 часов (в одну сторону). (DSN) длиной 70 м (230 футов) Тарелки НАСА Deep Space Network используются для передачи команд, когда космический корабль находится за пределами Юпитера. В космическом корабле используются передатчики и приемники с двойным модульным резервированием , а также правая или левая круговая поляризация .

Сигнал нисходящей линии связи усиливается двойными резервными 12-ваттными усилителями на лампах бегущей волны (TWTA), установленными на корпусе под тарелкой. Приемники представляют собой конструкции малой мощности. Системой можно управлять для одновременного питания обоих TWTA и передачи сигнала нисходящей линии связи с двойной поляризацией на DSN, что почти удваивает скорость нисходящей линии связи. Испытания DSN на ранних этапах миссии с использованием этого метода объединения двойной поляризации прошли успешно, и эта возможность была объявлена ​​работоспособной (когда бюджет мощности космического корабля позволяет питать оба TWTA).

Помимо антенны с высоким коэффициентом усиления имеются две резервные антенны с низким коэффициентом усиления и тарелка среднего усиления. Тарелка с высоким коэффициентом усиления имеет композитную конструкцию отражателя Кассегрена диаметром 2,1 метра (7 футов), обеспечивающую усиление более 42 дБи и ширину луча на половинной мощности около градуса. Антенна со средним коэффициентом усиления и прямым фокусом, апертурой 0,3 метра (1 фут) и шириной луча половинной мощности 10° устанавливается на обращенной вперед стороне вторичного отражателя антенны с высоким коэффициентом усиления. Передняя антенна с низким усилением устанавливается поверх облучателя антенны со средним усилением. Задняя антенна с низким коэффициентом усиления установлена ​​внутри пускового адаптера в задней части космического корабля. Эта антенна использовалась только на ранних этапах миссии вблизи Земли, сразу после запуска и в экстренных случаях, если космический корабль потерял управление ориентацией.

«Новые горизонты» записывали данные научных приборов в свой буфер твердотельной памяти при каждом столкновении, а затем передавали данные на Землю. Хранение данных осуществляется на двух маломощных твердотельных регистраторах (основной и резервный) емкостью до 8 ГБ каждый. Из-за огромного расстояния от Плутона и пояса Койпера при этих встречах можно спасти только одну буферную нагрузку. Это связано с тем, что «Новым горизонтам» потребуется примерно 16 месяцев после выхода из окрестностей Плутона, чтобы передать буферную нагрузку обратно на Землю. На расстоянии Плутона радиосигналам космического зонда, вернувшимся на Землю, потребовалось четыре часа 25 минут, чтобы преодолеть 4,7 миллиарда километров космоса.

Частично причина задержки между сбором и передачей данных заключается в том, что все приборы New Horizons установлены на корпусе. Чтобы камеры могли записывать данные, весь зонд должен повернуться, а луч антенны с высоким коэффициентом усиления шириной в один градус не был направлен на Землю. Предыдущие космические корабли, такие как зонды программы «Вояджер» , имели вращающуюся инструментальную платформу («платформу сканирования»), которая могла проводить измерения практически под любым углом, не теряя радиосвязи с Землей. New Horizons был механически упрощен для снижения веса, сокращения сроков и повышения надежности в течение расчетного 15-летнего срока службы.

Платформа сканирования « Вояджера -2» застряла на Сатурне, а требования длительных выдержек на внешних планетах привели к изменению планов, так что весь зонд был повернут, чтобы сделать фотографии Урана и Нептуна, аналогично тому, как «Новые горизонты» вращался .

Инструменты

«Новые горизонты» оснащены семью приборами: тремя оптическими приборами, двумя плазменными приборами, датчиком пыли и радионаучным приемником-радиометром. Эти инструменты будут использоваться для исследования глобальной геологии, состава поверхности, температуры поверхности, атмосферного давления, атмосферной температуры и скорости ускользания Плутона и его спутников. Номинальная мощность составляет 21 Вт , однако не все приборы работают одновременно. Кроме того, New Horizons имеет подсистему Ultrastable Oscillator, которую можно использовать для изучения и тестирования аномалии Pioneer ближе к концу срока службы космического корабля.

Аппарат для разведки дальнего действия (LORRI)

ЛОРРИ — камера дальнего действия.

Основная статья: Тепловизор-разведчик дальнего действия

Аппарат для разведки дальнего действия (LORRI) — это формирователь изображений с длинным фокусным расстоянием, разработанный для обеспечения высокого разрешения и чувствительности в видимых длинах волн. Прибор оснащен монохроматическим ПЗС- изображением с разрешением 1024×1024 пикселей и разрешением 12 бит на пиксель, дающим разрешение 5 мкрад (~ 1 угловая секунда ). ПЗС-матрица охлаждается намного ниже нуля с помощью пассивного радиатора на антисолнечной стороне космического корабля. Этот перепад температур требует утепления и изоляции от остальной конструкции. апертурой 208,3 мм (8,20 дюйма) Зеркала Ричи – Кретьена с и измерительная конструкция изготовлены из карбида кремния для повышения жесткости, уменьшения веса и предотвращения деформации при низких температурах. Оптические элементы заключены в композитный световой экран и закреплены титаном и стекловолокном для теплоизоляции. Общая масса составляет 8,6 кг (19 фунтов), узел оптической трубки (OTA) весит около 5,6 кг (12 фунтов). для одного из крупнейших телескопов из карбида кремния, существовавших в то время (сейчас его превосходит Гершель ). Для просмотра на общедоступных веб-сайтах изображения LORRI с разрешением 12 бит на пиксель преобразуются в изображения JPEG с разрешением 8 бит на пиксель . Эти общедоступные изображения не содержат полного динамического диапазона информации о яркости, доступной из файлов необработанных изображений LORRI.

Главный исследователь: Энди Ченг, Лаборатория прикладной физики . Данные: поиск изображений LORRI на jhuapl.edu.

Солнечный ветер вокруг Плутона (SWAP)

SWAP – Солнечный ветер вокруг Плутона

Основная статья: SWAP (Новые горизонты)

Солнечный ветер вокруг Плутона (SWAP) — это тороидальный электростатический анализатор и анализатор замедляющего потенциала (RPA), который составляет один из двух инструментов, включающих New Horizons , комплект спектрометров плазмы и частиц высоких энергий (PAM) второй — PEPSSI. SWAP измеряет частицы с энергией до 6,5 кэВ, и из-за слабого солнечного ветра на расстоянии от Плутона прибор спроектирован с самой большой апертурой среди всех когда-либо использовавшихся подобных приборов.

Главный исследователь: Дэвид МакКомас, Юго-Западный исследовательский институт.

Научные исследования спектрометра энергетических частиц Плутона (PEPSSI)

Основная статья: Научное исследование спектрометра энергетических частиц Плутона

Научные исследования спектрометра энергетических частиц Плутона (PEPSSI) — это датчик времени пролета ионов и электронов , который составляет один из двух инструментов, входящих в и частиц высоких энергий (PAM) New Horizons комплект спектрометров плазмы , а другой — SWAP. В отличие от SWAP, который измеряет частицы до 6,5 кэВ, PEPSSI достигает 1 МэВ. Датчик PEPSSI был разработан для измерения массы, энергии и распределения заряженных частиц вокруг Плутона, а также способен различать протоны , электроны и другие тяжелые ионы .

Главный исследователь: Ральф МакНатт младший, Лаборатория прикладной физики.

Алиса

Основная статья: Алиса (инструмент космического корабля)

«Алиса» , который является — это ультрафиолетовый спектрометр одним из двух фотографических инструментов, входящих в состав New Horizons компании программы дистанционного зондирования Плутона (PERSI) ; второй — телескоп «Ральф» . Он разрешает 1024 диапазона длин волн в дальнем и крайнем ультрафиолете (от 50 до 180 нм ) в 32 полях обзора. Его цель — определить состав атмосферы Плутона. Этот инструмент «Алиса» создан на основе другой «Алисы» на борту ЕКА » космического корабля «Розетта . Прибор имеет массу 4,4 кг и потребляет мощность 4,4 Вт. Его основная роль — определение относительных концентраций различных элементов и изотопов в атмосфере Плутона.

Главный исследователь: Алан Стерн, Юго-Западный исследовательский институт.

В августе 2018 года НАСА подтвердило, основываясь на результатах «Алисы» на космическом корабле «Новые горизонты» , « водородную стену » на внешних краях Солнечной системы , которая была впервые обнаружена в 1992 году двумя космическими кораблями «Вояджер» .

Ральф телескоп

Ральф — телескоп и цветная камера.

Основная статья: Ральф (Новые горизонты)

Телескоп Ральф, 75 мм. в апертуре — один из двух фотографических инструментов, входящих в состав New Horizons компании программы дистанционного зондирования Плутона (PERSI) , а второй — инструмент Алисы. У Ralph есть два отдельных канала: MVIC (мультиспектральная камера видимого изображения), ПЗС- аппарат видимого света с широкополосным и цветным каналами; и LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array), спектрометр для формирования изображений в ближнем инфракрасном диапазоне . LEISA создан на основе аналогичного прибора на космическом корабле Earth Observing-1 . Ральф был назван в честь мужа Алисы из сериала «Молодожены» и был создан в честь Алисы.

23 июня 2017 года НАСА объявило, что переименовало прибор LEISA в «Инфракрасный картографический спектрометр Лизы Хардуэй» в честь Лизы Хардуэй , менеджера программы Ralph в Ball Aerospace , которая умерла в январе 2017 года в возрасте 50 лет.

Главный исследователь: Алан Стерн, Юго-Западный исследовательский институт.

Студенческий пылесчетчик Венеции Берни (VBSDC)

VBSDC — Счетчик пыли для студентов Венеции Берни

( Студенческий пылемер Venetia Burney VBSDC), построенный студентами Университета Колорадо в Боулдере, периодически работает для измерения пыли . Он состоит из детекторной панели размером примерно 460 × 300 мм (18 × 12 дюймов), установленной на антисолнечной стороне космического корабля (в направлении плунжера), и блока электроники внутри космического корабля. Детектор содержит четырнадцать панелей из поливинилидендифторида (ПВДФ), двенадцать научных и две эталонные, которые при ударе генерируют напряжение. Эффективная площадь сбора 0,125 м2. ² (1,35 кв. футов). Ни один счетчик пыли не работал за пределами орбиты Урана ; модели пыли во внешней Солнечной системе, особенно в поясе Койпера, носят умозрительный характер. VBSDC постоянно включен для измерения масс частиц межпланетной и межзвездной пыли (в диапазоне нано- и пикограмм) при их столкновении с панелями ПВДФ, установленными на космическом корабле «Новые горизонты» . Ожидается, что полученные данные внесут большой вклад в понимание пылевых спектров Солнечной системы. Затем спектры пыли можно будет сравнить со спектрами наблюдений других звезд, что даст новые подсказки о том, где во Вселенной можно найти планеты земного типа. Счетчик пыли назван в честь Венеции Бёрни , которая впервые предложила название «Плутон» в возрасте 11 лет. Тринадцатиминутный короткометражный фильм о VBSDC получил премию «Эмми» за достижения студентов в 2006 году.

Главный исследователь: Михай Хораньи, Университет Колорадо в Боулдере

Радионаучный эксперимент (REX)

Основная статья: REX (Новые горизонты)

Радионаучный эксперимент (REX) использовал сверхстабильный кварцевый генератор (по сути, калиброванный кристалл в миниатюрной печи ) и некоторую дополнительную электронику для проведения радионаучных исследований с использованием каналов связи. Они достаточно малы, чтобы поместиться на одной карте. Поскольку имеются две резервные подсистемы связи, имеются две идентичные печатные платы REX.

Основные исследователи: Лен Тайлер и Иван Линскотт, Стэнфордский университет.

Путешествие на Плутон

Основная статья: Хронология новых горизонтов

Запуск

Запуск «Новых горизонтов» . Ракета Atlas V на стартовой площадке (слева) и старт с мыса Канаверал.

24 сентября 2005 года космический корабль прибыл в Космический центр Кеннеди на борту C-17 Globemaster III для подготовки к запуску. Запуск New Horizons первоначально был запланирован на 11 января 2006 года, но первоначально был отложен до 17 января 2006 года, чтобы дать возможность провести бороскопическую проверку Atlas V. керосинового бака Дальнейшие задержки, связанные с низким потолком облаков на нижней дистанции , а также сильным ветром и техническими трудностями, не связанными с самой ракетой, препятствовали запуску еще на два дня.

Зонд наконец стартовал с площадки 41 на базе ВВС на мысе Канаверал , штат Флорида , прямо к югу от космических кораблей стартового комплекса № 39 , в 19:00 по всемирному координированному времени 19 января 2006 года. Вторая ступень « Кентавра » загорелась в 19:04:43 UTC и горела 5 минут 25 секунд. Он снова вспыхнул в 19:32 UTC и горел 9 минут 47 секунд. Третья ступень ATK Star 48 B загорелась в 19:42:37 UTC и горела 1 минуту 28 секунд. В совокупности эти ожоги успешно отправили зонд на траекторию ухода от Солнца со скоростью 16,26 километров в секунду (58 536 км/ч; 36 373 миль в час). «Новым горизонтам» потребовалось всего девять часов, чтобы пройти орбиту Луны. Хотя в феврале 2006 и феврале 2007 года были возможности резервного запуска, только первые двадцать три дня окна 2006 года позволили пролететь мимо Юпитера. Любой запуск вне этого периода заставил бы космический корабль лететь по более медленной траектории прямо к Плутону, что задержало бы его встречу на пять-шесть лет.

Зонд был запущен ракетой Lockheed Martin Atlas V 551 с добавленной третьей ступенью для увеличения гелиоцентрической (убегающей) скорости. Это был первый запуск конфигурации Atlas V 551, в которой используются пять твердотопливных ускорителей , и первый Atlas V с третьей ступенью. В предыдущих полетах использовалось ноль, два или три твердотопливных ускорителя, но никогда — пять. Транспортное средство AV-010 при взлете весило 573 160 кг (1 263 600 фунтов). и ранее был слегка поврежден, когда ураган Вильма пронесся по Флориде 24 октября 2005 года. Один из твердотопливных ракетных ускорителей попал в дверь. Усилитель был заменен на идентичный блок вместо проверки и повторной квалификации оригинала.

Запуск был посвящен памяти дирижера запуска Даниэля Сарокона , которого представители космической программы назвали одним из самых влиятельных людей в истории космических путешествий.

Внутренняя Солнечная система

Коррекция траектории

28 и 30 января 2006 г. диспетчеры миссии провели первый маневр коррекции траектории (TCM), который был разделен на две части (TCM-1A и TCM-1B). Общее изменение скорости этих двух поправок составило около 18 метров в секунду (65 км/ч; 40 миль в час). TCM-1 был достаточно точен, чтобы позволить отменить TCM-2, вторую из трех первоначально запланированных коррекций. 9 марта 2006 г. диспетчеры выполнили TCM-3, последнюю из трех запланированных корректировок курса. Двигатели работали 76 секунд, корректируя скорость космического корабля примерно на 1,16 м/с (4,2 км/ч; 2,6 миль в час). Дальнейшие маневры по траектории не потребовались до 25 сентября 2007 г. (через семь месяцев после пролета Юпитера), когда двигатели заработали на 15 минут 37 секунд, изменив скорость космического корабля на 2,37 м/с (8,5 км/ч; 5,3 мили в час). , за ним последовал еще один TCM, почти три года спустя, 30 июня 2010 года, который длился 35,6 секунды, когда «Новые горизонты» уже достигли половины пути (по пройденному времени) к Плутону.

Летные испытания и пересечение орбиты Марса

В течение недели с 20 февраля 2006 г. диспетчеры провели первоначальные летные испытания трех бортовых научных приборов: ультрафиолетового спектрометра Alice, плазменного датчика PEPSSI и камеры видимого спектра дальнего действия LORRI. Никаких научных измерений или изображений сделано не было, но электроника приборов, а в случае с Алисой, некоторые электромеханические системы работали правильно.

7 апреля 2006 года космический корабль облетел орбиту Марса, двигаясь со скоростью примерно 21 км/с (76 000 км/ч; 47 000 миль в час) от Солнца на солнечном расстоянии 243 миллиона километров.

Астероид 132524 APL

Астероид 132524 APL, просмотренный аппаратом New Horizons в июне 2006 г.

Первые изображения Плутона в сентябре 2006 г.

Из-за необходимости экономить топливо на случай возможных встреч с объектами пояса Койпера после пролета Плутона преднамеренные встречи с объектами в поясе астероидов не планировались. После запуска команда New Horizons просканировала траекторию космического корабля, чтобы определить, не окажутся ли случайно какие-либо астероиды достаточно близко для наблюдения. В мае 2006 года было обнаружено, что «Новые горизонты» пройдут вблизи крошечного астероида 132524 APL 13 июня 2006 года. Максимальное сближение произошло в 4:05 UTC на расстоянии 101 867 км (63 297 миль) (около четверти среднего земного расстояния). - Расстояние до Луны ). Изображение астероида было сделано Ральфом (использование LORRI было невозможно из-за близости к Солнцу), что дало команде возможность проверить возможности Ральфа и провести наблюдения за составом астероида, а также кривыми блеска и фазы. Диаметр астероида оценивался в 2,5 км (1,6 мили). Космический корабль успешно отследил быстро движущийся астероид 10–12 июня 2006 года.

Первое наблюдение Плутона

Первые изображения Плутона с аппарата New Horizons были получены 21–24 сентября 2006 г. во время испытаний LORRI. Они были освобождены 28 ноября 2006 года. Изображения, полученные с расстояния примерно 4,2 миллиарда км (2,6 миллиарда миль; 28 а.е.), подтвердили способность космического корабля отслеживать удаленные цели, что имеет решающее значение для маневрирования к Плутону и другим объектам пояса Койпера.

Встреча с Юпитером

Основная статья: Исследование Юпитера

Инфракрасное изображение Юпитера от New Horizons

Компания New Horizons использовала LORRI, чтобы сделать свои первые фотографии Юпитера 4 сентября 2006 года с расстояния 291 миллион километров (181 миллион миль). Более детальное исследование системы началось в январе 2007 года с инфракрасного изображения луны Каллисто , а также нескольких черно-белых изображений самого Юпитера. «Новые горизонты» получили гравитационную помощь от Юпитера при максимальном приближении в 05:43:40 UTC 28 февраля 2007 года, когда он находился на расстоянии 2,3 миллиона километров (1,4 миллиона миль) от Юпитера. Облет увеличил скорость New Horizons на 4 км/с (14 000 км/ч; 9 000 миль в час), разогнав зонд до скорости 23 км/с (83 000 км/ч; 51 000 миль в час) относительно Солнца и сократив его путешествие. до Плутона на три года.

Облет стал центром четырехмесячной интенсивной кампании наблюдения, продолжавшейся с января по июнь. Будучи постоянно меняющейся научной целью, Юпитер периодически наблюдался с момента окончания миссии Галилео в сентябре 2003 года. Знаниям о Юпитере способствовал тот факт, что инструменты «Новых горизонтов » были построены с использованием новейших технологий, особенно в области камер, представляет собой значительное улучшение по сравнению с Galileo камерами , которые представляли собой модифицированные версии камер Voyager , которые, в свою очередь, были модифицированными Mariner камерами . Встреча с Юпитером также послужила генеральной репетицией встречи с Плутоном. Поскольку Юпитер находится намного ближе к Земле, чем Плутон, канал связи может передавать несколько загрузок буфера памяти; таким образом, миссия вернула из системы Юпитера больше данных, чем ожидалось передать с Плутона.

Одной из основных целей встречи с Юпитером было наблюдение за его атмосферными условиями и анализ структуры и состава его облаков. Были обнаружены и измерены вызванные теплом удары молний в полярных регионах и «волны», указывающие на сильную штормовую активность. Маленькое Красное Пятно , занимающее до 70% диаметра Земли, было впервые получено с близкого расстояния. Сделав запись под разными углами и в условиях освещения, аппарат «Новые горизонты» Юпитера сделал подробные изображения слабой системы колец , обнаружив обломки, оставшиеся от недавних столкновений внутри колец или от других необъяснимых явлений. Поиски неоткрытых спутников внутри колец не дали результатов. Юпитера Путешествуя по магнитосфере , аппарат New Horizons собрал ценные данные о частицах. были замечены «пузыри» плазмы, которые, как полагают, образовались из материала, выброшенного луной Ио В хвосте магнитосферы .

спутники Юпитера

Четыре крупнейших спутника Юпитера находились в неудачных для наблюдения местах; необходимый путь гравитационного маневра означал, что «Новые горизонты» прошли в миллионах километров от любой из галилеевых лун . Тем не менее, его инструменты были предназначены для небольших, тусклых целей, поэтому они были полезны с научной точки зрения на больших, далеких лунах. Особое внимание было уделено самому внутреннему галилееву спутнику Юпитера, Ио , активные вулканы которого выбрасывают тонны материала в магнитосферу Юпитера и далее. Из одиннадцати наблюдавшихся извержений три наблюдались впервые. Тваштар . достиг высоты до 330 км (210 миль) Это событие дало ученым беспрецедентную возможность взглянуть на структуру и движение поднимающегося шлейфа и его последующее падение обратно на поверхность. Были замечены инфракрасные сигнатуры еще 36 вулканов. Поверхность Каллисто была проанализирована с помощью LEISA, что показало, как освещение и условия наблюдения влияют на показания инфракрасного спектра ее поверхностного водяного льда. У малых спутников, таких как Амальтея, были уточнены решения по орбитам. Камеры определяли свое положение, действуя как «обратная оптическая навигация».

Спутники Юпитера, полученные с помощью New Horizons

Изображение Ио сделано 28 февраля 2007 года. Объект возле северного полюса Луны представляет собой шлейф высотой 290 км (180 миль) от вулкана Тваштар .

Фотография Европы сделана 27 февраля 2007 года с расстояния 3,1 миллиона км (1,9 миллиона миль). Масштаб изображения составляет 15 км на пиксель (9,3 мили/пиксель).

Изображение Ганимеда сделано 27 февраля 2007 года с расстояния 3,5 миллиона км (2,2 миллиона миль). Масштаб изображения составляет 17 км на пиксель (11 миль/пикселей).

Каллисто было сделано 27 февраля 2007 года с расстояния 4,7 миллиона км (2,9 миллиона миль).

СМИ, связанные с фотографиями системы Юпитера, сделанными New Horizons, на Викискладе?

Внешняя Солнечная система

Гелиоцентрические положения пяти межзвездных зондов (квадраты) и других тел (круги) до 2020 года с указанием дат запуска и пролета. Маркеры обозначают позиции на 1 января каждого года, причем отмечен каждый пятый год.
График 1 виден с северного полюса эклиптики в масштабе.
Графики 2–4 представляют собой проекции под третьим углом в масштабе 20%.
В файле SVG наведите указатель мыши на траекторию или орбиту, чтобы выделить ее и связанные с ней запуски и пролеты.

Пройдя Юпитер, «Новые горизонты» большую часть пути к Плутону провели в режиме гибернации. Резервные компоненты, а также системы наведения и контроля были отключены, чтобы продлить их жизненный цикл, снизить эксплуатационные расходы и освободить сеть дальнего космоса для других миссий. В режиме гибернации бортовой компьютер контролировал системы зонда и передавал сигнал обратно на Землю; «зеленый» код, если все работало как положено, или «красный» код, если требовалась помощь центра управления полетами. Зонд активировался примерно на два месяца в году, чтобы можно было откалибровать инструменты и проверить системы. Первый цикл режима гибернации начался 28 июня 2007 г. второй цикл начался 16 декабря 2008 г., третий цикл 27 августа 2009 г., и четвертый цикл 29 августа 2014 г. после 10-недельного теста.

Аппарат «Новые горизонты» пересек орбиту Сатурна 8 июня 2008 года. и Уран 18 марта 2011 г. После того, как астрономы объявили об открытии двух новых лун в системе Плутона, Кербера и Стикса , планировщики миссий начали рассматривать возможность того, что зонд наткнется на невидимые обломки и пыль, оставшиеся от древних столкновений между лунами. Исследование, основанное на 18-месячном компьютерном моделировании, наблюдениях наземных телескопов и затмениях системы Плутона, показало, что вероятность катастрофического столкновения с обломками или пылью на запланированном курсе зонда составляла менее 0,3%. Если бы опасность возросла, New Horizons могла бы использовать один из двух возможных планов действий в чрезвычайных ситуациях, так называемые SHBOT (Безопасное убежище по другим траекториям). Либо зонд мог бы продолжить движение по своей нынешней траектории с антенной, обращенной к прибывающим частицам, чтобы защитить более важные системы, либо он мог бы расположить свою антенну так, чтобы произвести коррекцию курса, которая переместила бы его всего на 3000 км от поверхности Плутона. где ожидалось, что сопротивление атмосферы очистит окружающее пространство от возможного мусора.

В июле 2012 года, находясь в режиме гибернации, New Horizons начал сбор научных данных с помощью SWAP, PEPSSI и VBSDC. Хотя изначально планировалось активировать только VBSDC, другие инструменты были включены для сбора ценных гелиосферных данных. Прежде чем активировать два других инструмента, были проведены наземные испытания, чтобы убедиться, что расширенный сбор данных на этом этапе миссии не ограничит доступную энергию, память и топливо в будущем и что все системы функционируют во время пролета. Первый набор данных был передан в январе 2013 года во время трехнедельной активации из спящего режима. Программное обеспечение команд и обработки данных было обновлено для решения проблемы перезагрузки компьютера.

Возможные цели трояна Neptune

Другими возможными целями были трояны Нептуна . Траектория зонда к Плутону проходила вблизи точки Лагранжа Нептуна (« L ₅ »), которая может содержать сотни тел в резонансе 1:1 . В конце 2013 года аппарат «Новые горизонты» прошел на расстоянии 1,2 а.е. (180 миллионов км; 110 миллионов миль) от трояна L5 Neptune 2011 HM 102 с большим наклонением . который был обнаружен незадолго до этого в рамках задачи New Horizons KBO Search — исследования с целью поиска дополнительных удаленных объектов , мимо которых New Horizons может пролететь после встречи с Плутоном в 2015 году. На этом расстоянии HM ₁₀₂ 2011 года была бы достаточно яркой, чтобы ее можно было обнаружить New Horizons станции прибором LORRI ; однако команда New Horizons в конечном итоге решила, что они не будут нацеливаться на HM ₁₀₂ 2011 года для наблюдений, поскольку подготовка к сближению с Плутоном имеет приоритет. 25 августа 2014 года аппарат «Новые горизонты» пересек орбиту Нептуна , ровно через 25 лет после того, как планету посетил зонд «Вояджер-2» . Это было последнее пересечение орбиты крупной планеты перед пролетом Плутона. В то время космический корабль находился на расстоянии 3,99 миллиарда км (2,48 миллиарда миль; 26,7 а.е.) от Нептуна и 4,51 миллиарда км (2,80 миллиарда миль; 30,1 а.е.) от Солнца.

Наблюдения Плутона и Харона 2013–2014 гг.

Изображения, сделанные LORRI с 1 по 3 июля 2013 года, были первыми, полученными зондом, на которых удалось различить Плутон и Харон как отдельные объекты. 14 июля 2014 года диспетчеры миссии выполнили шестой маневр коррекции траектории (TCM) с момента запуска, чтобы позволить кораблю достичь Плутона. В период с 19 по 24 июля 2014 года New Horizons аппарат LORRI компании сделал 12 изображений Харона, вращающегося вокруг Плутона, охватывая почти один полный оборот на расстояниях от 429 до 422 миллионов километров (от 267 до 262 миллионов миль). В августе 2014 года астрономы провели высокоточные измерения местоположения Плутона и его орбиты вокруг Солнца, используя Большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку Атакамы ( ALMA ), группу радиотелескопов, расположенных в Чили, чтобы помочь космическому кораблю НАСА « Новые горизонты» точно направиться на Плутон. . 6 декабря 2014 года диспетчеры миссии послали кораблю сигнал «пробудиться» от последней спячки при подходе к Плутону и начать регулярные операции. Ответ корабля о том, что он «проснулся», достиг Земли 7 декабря 2014 года в 02:30 по всемирному координированному времени.

Подход к Плутону

Плутон и Харон сфотографированы 9 апреля 2015 г. (слева) Ральфом и 29 июня 2015 г. (справа) фотографом LORRI .

Операции по дальним встречам с Плутоном начались 4 января 2015 года. В этот день изображения целей с помощью бортового тепловизора LORRI и телескопа «Ральф» имели всего несколько пикселей ширину . Исследователи начали делать изображения Плутона и фоновые изображения звездного поля, чтобы помочь навигаторам миссии в разработке маневров корректирующих курс двигателей, которые точно изменяли бы траекторию « Новых горизонтов» для нацеливания на заход на посадку.

12 февраля 2015 года НАСА опубликовало новые изображения Плутона (сделанные с 25 по 31 января) с приближающегося зонда. «Новые горизонты» находились на расстоянии более 203 миллионов километров (126 миллионов миль) от Плутона, когда начали делать фотографии, на которых были показаны Плутон и его самый большой спутник Харон. Время экспозиции было слишком коротким, чтобы увидеть меньшие и гораздо более тусклые спутники Плутона.

Исследователи собрали серию изображений спутников Никс и Гидры, сделанных с 27 января по 8 февраля 2015 года, начиная с расстояния 201 миллион километров (125 миллионов миль). Плутон и Харон выглядят как один переэкспонированный объект в центре. Правое изображение было обработано для удаления фонового звездного поля. Два других, еще меньших спутника — Кербер и Стикс — были видны на фотографиях, сделанных 25 апреля. Начиная с 11 мая, проводился поиск опасных объектов в поисках неизвестных объектов, которые могли бы представлять опасность для космического корабля, таких как кольца или до сих пор неоткрытые спутники, которых затем можно было бы избежать, изменив курс. Никаких колец или дополнительных спутников обнаружено не было.

Также, что касается фазы подхода в январе 2015 г., 21 августа 2012 г. группа объявила, что они потратят время миссии на попытки наблюдения на большом расстоянии за объектом пояса Койпера, временно обозначенным VNH0004 (теперь обозначенным 2011 KW 48 ), когда объект находился на расстоянии 75 миллионов км (0,50 а.е.; 47 миллионов миль) от «Новых горизонтов» . Объект будет слишком далек, чтобы можно было определить особенности поверхности или провести спектроскопию, но он сможет проводить наблюдения, которые невозможно сделать с Земли, а именно фазовую кривую и поиск небольших спутников. Второй объект планировалось наблюдать в июне 2015 года, а третий - в сентябре после пролета; команда надеялась наблюдать дюжину таких объектов в течение 2018 года. 15 апреля 2015 года было получено изображение Плутона, демонстрирующее возможную полярную шапку.

Программный сбой

4 июля 2015 года на аппарате New Horizons возникла программная аномалия, и он перешел в безопасный режим, не позволяя космическому кораблю проводить научные наблюдения до тех пор, пока инженеры не смогут решить проблему. 5 июля НАСА объявило, что проблема связана с ошибкой времени в последовательности команд, используемой для подготовки космического корабля к пролету, и 7 июля космический корабль возобновит запланированные научные операции. Научные наблюдения, потерянные из-за аномалии, были потеряны. оценивается как не оказывающее влияния на основные цели миссии и минимальное влияние на другие цели.

Ошибка синхронизации заключалась в одновременном выполнении двух задач — сжатии ранее полученных данных для освобождения места для дополнительных данных и создании второй копии последовательности команд захода на посадку — которые вместе перегружали основной компьютер космического корабля. После обнаружения перегрузки космический корабль повел себя так, как было задумано: он переключился с основного компьютера на резервный, перешел в безопасный режим и отправил сигнал бедствия обратно на Землю. Сигнал бедствия был получен во второй половине дня 4 июля и предупредил инженеров, что им необходимо связаться с космическим кораблем, чтобы получить дополнительную информацию и решить проблему. Решение заключалось в том, что проблема возникла в рамках подготовки к заходу на посадку и не ожидалось, что она повторится, поскольку на оставшуюся часть встречи подобные задачи не планировались.

Встреча с системой Плутона

Алан Стерн и команда New Horizons празднуют успешное пролет космического корабля над Плутоном.

Ближайший подход космического корабля New Horizons к Плутону произошел в 11:49 UTC 14 июля 2015 года на расстоянии 12 472 км (7750 миль) от поверхности. и 13 658 км (8 487 миль) от центра Плутона. Телеметрические данные, подтверждающие успешный пролет и исправность космического корабля, были получены на Земле из окрестностей системы Плутона 15 июля 2015 г., 00:52:37 UTC, после 22 часов запланированного радиомолчания из-за того, что космический корабль был направлен в сторону системы Плутона . Руководители миссии оценили вероятность того, что обломки могли разрушить зонд или его системы связи во время пролета, составляла один из 10 000, не позволяя ему отправлять данные на Землю. Первые подробности встречи были получены на следующий день, но загрузка полного набора данных по нисходящей линии связи со скоростью 2 кбит/с заняла чуть более 15 месяцев.

Цели

Научные цели миссии были сгруппированы в три отдельных приоритета. Требовались «основные цели». Ожидалось, что «вторичные цели» будут достигнуты, но этого не требовали. «Третичные цели» были желательны. Эти цели можно было бы пропустить в пользу вышеупомянутых целей. От цели измерить любое магнитное поле Плутона отказались из-за массы и затрат, связанных с включением магнитометра в космический корабль. Вместо этого SWAP и PEPSSI могли бы косвенно обнаружить магнитные поля вокруг Плутона.

• Основные цели (обязательно)
  • Охарактеризуйте глобальную геологию и морфологию Плутона и Харона.
  • Карта химического состава поверхностей Плутона и Харона
  • Охарактеризуйте нейтральную (неионизированную ) атмосферу Плутона и скорость ее ухода.
• Второстепенные цели (ожидаемые)
  • Охарактеризовать временную изменчивость поверхности и атмосферы Плутона.
  • Изображение выбранных областей Плутона и Харона в стереорежиме
  • Нанесите на карту терминаторы (граница дня и ночи) Плутона и Харона с высоким разрешением.
  • Нанесите на карту химический состав избранных областей Плутона и Харона с высоким разрешением.
  • Плутона Охарактеризуйте ионосферу (верхний слой атмосферы) и ее взаимодействие с солнечным ветром.
  • Поиск молекулярно-нейтральных частиц, таких как молекулярный водород , углеводороды , цианистый водород и другие нитрилы. в атмосфере
  • Найдите любую атмосферу Харона.
  • Определить болометрические альбедо Бонда для Плутона и Харона.
  • Карта температуры поверхности Плутона и Харона
  • Нанесите на карту любые дополнительные поверхности самых дальних спутников: Никс , Гидра , Кербер и Стикс.
• Третичные цели (желательные)
  • Охарактеризуйте среду энергетических частиц на Плутоне и Хароне.
  • Уточнить объемные параметры (радиусы, массы) и орбиты Плутона и Харона.
  • Поиск дополнительных лун и любых колец

«Облет системы Плутона на корабле «Новые горизонты» прошел полностью успешно, достигнув, а во многих случаях и превысив цели Плутона, поставленные перед ним НАСА и Национальной академией наук».

Подробности облета

«Встречное полушарие» Плутона, просмотренное аппаратом New Horizons 14 июля 2015 г.

Противоположное полушарие Плутона, обращенное к Харону, вид 11 июля 2015 г.

Анимация New Horizons аппаратом облёта Плутона в фильме «Глаза Солнечной системы» .

«Новые горизонты» прошли на расстоянии 12 500 км (7 800 миль) от Плутона, при максимальном приближении 14 июля 2015 года в 11:50 по всемирному координированному времени. «Новые горизонты» имели относительную скорость 13,78 км/с (49 600 км/ч; 30 800 миль в час) при самом близком сближении и приблизились к Харону на расстояние 28 800 км (17 900 миль). Начиная за 3,2 дня до самого близкого сближения, изображения на большом расстоянии включали картографирование Плутона и Харона с разрешением 40 км (25 миль). Это половина периода вращения системы Плутон-Харон, что позволило получить изображения всех сторон обоих тел. Снимки с близкого расстояния повторялись дважды в день для поиска изменений поверхности, вызванных локализованным снегопадом или поверхностным криовулканизмом . Из-за наклона Плутона часть северного полушария всегда будет находиться в тени. Во время облета инженеры ожидали, что LORRI сможет получить избранные изображения с разрешением до 50 м на пиксель (160 футов/пикселей), если ближайшее расстояние составит около 12 500 км (7 800 миль), а MVIC должна была получить четырехцветную Дневные карты мира с разрешением 1,6 км (1 миля). LORRI и MVIC попытались перекрыть зоны своего покрытия, чтобы сформировать стереопары. LEISA получила гиперспектральные карты ближнего инфракрасного диапазона со скоростью 7 км/пиксель (4,3 мили/пиксель) во всем мире и 0,6 км/пиксель (0,37 мили/пиксель) для выбранных областей.

Узоры из сине-серых хребтов и красноватого материала, наблюдавшиеся в районе Тартар-Дорса 14 июля 2015 г.

Тем временем Алиса охарактеризовала атмосферу как выбросами атмосферных молекул ( свечение воздуха ), так и затемнением фоновых звезд при их прохождении за Плутоном ( затмение ). Во время и после наибольшего сближения SWAP и PEPSSI исследовали верхние слои атмосферы и ее влияние на солнечный ветер. VBSDC искал пыль, определяя частоту столкновений метеороидов и наличие невидимых колец. REX занимался активной и пассивной радионаукой. Тарелка связи на Земле замеряла исчезновение и повторное появление радиозатменного сигнала , когда зонд пролетал мимо Плутона. Результаты определили диаметр Плутона (по времени), а также плотность и состав атмосферы (по характеру их ослабления и усиления). (Алиса может выполнять аналогичные затмения, используя солнечный свет вместо радиомаяков.) В предыдущих миссиях космический корабль передавал информацию через атмосферу на Землю («нисходящая линия связи»). Масса и распределение массы Плутона были оценены с помощью гравитационного рывка космического корабля. По мере того, как космический корабль ускорялся и замедлялся, радиосигнал проявлял Допплеровский сдвиг . Доплеровский сдвиг измерялся в сравнении с ультрастабильным генератором в коммуникационной электронике.

Отраженный от Харона солнечный свет позволил провести некоторые визуальные наблюдения за ночной стороной. Подсветка Солнцем давала возможность выделить любые кольца или атмосферные дымки. REX выполнил радиометрию ночной стороны.

Спутниковые наблюдения

New Horizons составляет Наилучшее пространственное разрешение небольших спутников 330 м на пиксель (1080 футов/пикселей) на Никсе, 780 м/пикселей (2560 футов/пикселей) на Гидре и примерно 1,8 км/пиксель (1,1 мили/пикселей) на орбите. Керберос и Стикс. Оценочные размеры этих тел: Никс - 49,8 × 33,2 × 31,1 км (30,9 × 20,6 × 19,3 мили); Гидра на размерах 50,9 × 36,1 × 30,9 км (31,6 × 22,4 × 19,2 миль); Керберос размером 19 × 10 × 9 км (11,8 × 6,2 × 5,6 миль); и Стикс размером 16 × 9 × 8 км (9,9 × 5,6 × 5,0 миль).

Первоначальные прогнозы предполагали, что Керберос будет относительно большим и массивным объектом, темная поверхность которого привела к появлению слабого отражения. Это оказалось ошибочным, поскольку изображения, полученные «Новыми горизонтами» 14 июля и отправленные обратно на Землю в октябре 2015 года, показали, что Кербер был меньше по размеру, 19 км (12 миль) в поперечнике, с высокоотражающей поверхностью, что позволяет предположить наличие относительно чистого водяного льда. как и остальные меньшие спутники Плутона.

Спутники Плутона на снимках New Horizons

Харон

Стикс

Никс

Керберос

Гидра

СМИ, связанные с фотографиями системы Плутона, сделанными New Horizons, на Викискладе?

События после Плутона

Вид на Плутон, когда аппарат «Новые горизонты» покинул систему, ловя солнечные лучи, проходящие через атмосферу Плутона, образуя кольцо.

Вскоре после пролета Плутона, в июле 2015 года, New Horizons сообщила, что космический корабль исправен, траектория его полета находится в пределах допустимых значений, а научные данные системы Плутон-Харон записаны. Непосредственной задачей космического корабля было начать возврат собранных 6,25 гигабайт информации. Потери на трассе в свободном пространстве на расстоянии 4,5 световых часов (3 миллиарда км, или 20 а.е., или 1,9 миллиарда миль) составляют примерно 303 дБ на частоте 7 ГГц. При использовании антенны с высоким коэффициентом усиления и передаче на полную мощность сигнал от EIRP составляет +83 дБм, а на этом расстоянии сигнал, достигающий Земли, составляет -220 дБм. Уровень принимаемого сигнала (RSL) с использованием одной ненаправленной антенны Deep Space Network с прямым усилением 72 дБи равен -148 дБм. Из-за чрезвычайно низкого уровня RSL он мог передавать данные только со скоростью от 1 до 2 килобит в секунду .

К 30 марта 2016 года, примерно через девять месяцев после пролета, «Новые горизонты» достигли половины пути передачи этих данных. Передача была завершена 25 октября 2016 года в 21:48 по всемирному координированному времени, когда последний фрагмент данных — часть последовательности наблюдений Плутона и Харона с помощью имидж-сканера Ralph/LEISA — был получен Лабораторией прикладной физики Университета Джона Хопкинса .

По состоянию на ноябрь 2018 года на расстоянии 43 а.е. (6,43 миллиарда км; 4,00 миллиарда миль) от Солнца и 0,4 а.е. (60 миллионов км; 37 миллионов миль) от 486958 Аррокота, «Новые горизонты» направился в сторону созвездия Стрельца. на скорости 14,10 км/с (8,76 миль/с ; 2,97 а.е./год ) относительно Солнца. Яркость Солнца с космического корабля составила звездной величины . −18,5

17 апреля 2021 года « Новые горизонты» достигли расстояния в 50 а.е. от Солнца, оставаясь при этом полностью работоспособными.

Продление миссии

Общая картина: от внутренней части Солнечной системы до облака Оорта с поясом Койпера между ними.

Команда New Horizons запросила и получила продление миссии до 2021 года для исследования дополнительных объектов пояса Койпера (KBO). Финансирование было обеспечено 1 июля 2016 года. Во время этой расширенной миссии пояса Койпера (KEM) космический корабль совершил близкий облет 486958 Аррокота и проведет более отдаленные наблюдения еще двух десятков объектов. и возможно совершить облет другого КБО.

Миссия объекта пояса Койпера

Целевой фон

Планировщики миссии искали один или несколько дополнительных объектов пояса Койпера (KBO) диаметром около 50–100 км (31–62 миль) в качестве целей для пролетов, аналогичных встрече космического корабля с Плутоном. Однако, несмотря на большую численность ОПК, многие факторы ограничивали количество возможных целей. Поскольку траектория полета определялась пролетом Плутона, а у зонда оставалось всего 33 килограмма гидразинового топлива , объект, который нужно было посетить, должен был находиться в пределах конуса шириной менее градуса, простирающегося от Плутона. Цель также должна была находиться в пределах 55 а.е., потому что за пределами 55 а.е. линия связи становится слишком слабой, а выходная мощность РИТЭГ падает достаточно значительно, чтобы затруднить наблюдения. Желательные ОПК имеют диаметр более 50 км (30 миль), нейтральный цвет (чтобы контрастировать с красноватым Плутоном) и, если возможно, имеют луну, вызывающую колебание.

КБО Поиск

Траектория «Новых горизонтов» и других близлежащих объектов пояса Койпера

В 2011 году учёные миссии начали поиск New Horizons KBO Search — специального исследования подходящих ОПК с использованием наземных телескопов. Большие наземные телескопы с широкоугольными камерами, в частности, два 6,5-метровых Магеллановых телескопа в Чили, 8,2-метровая обсерватория Субару на Гавайях и канадско-французско-гавайский телескоп. использовались для поиска потенциальных целей. Участвуя в общественно-научном проекте под названием «Ледяные охотники» , общественность помогла сканировать телескопические изображения в поисках возможных подходящих кандидатов на миссию. В результате наземных поисков было обнаружено около 143 объектов потенциального интереса. но ни один из них не находился достаточно близко к траектории полета «Новых горизонтов» . Считалось, что только космический телескоп Хаббл сможет вовремя найти подходящую цель для успешной миссии KBO. 16 июня 2014 года на Хаббле было предоставлено время для поисков. У «Хаббла» гораздо больше возможностей находить подходящие ОПК, чем у наземных телескопов. Вероятность того, что цель « Новых горизонтов» будет найдена, заранее оценивалась примерно в 95%.

Подходящие ОПК

486958 Аррокот, объявленная цель миссии пояса Койпера.

15 октября 2014 года стало известно, что в ходе поисков Хаббла были обнаружены три потенциальные цели: временно обозначила PT1 («потенциальная цель 1»), PT2 и PT3 команда New Horizons . В конечном итоге в качестве цели был выбран PT1, который получил название 486958 Arrokoth .

Все объекты имели предполагаемый диаметр в диапазоне 30–55 км (19–34 миль) и были слишком малы, чтобы их можно было увидеть наземными телескопами. Цели находились на расстояниях от Солнца от 43 до 44 а.е., что соответствует периоду 2018–2019 годов. Первоначальные расчетные вероятности того, что эти объекты будут достижимы в рамках топливного бюджета New Horizons , составляли 100%, 7% и 97% соответственно. Все они были членами «холодных» (с малым наклоном и низким эксцентриситетом ) классических объектов пояса Койпера и, таким образом, сильно отличались от Плутона.

PT1 (имеет временное обозначение «1110113Y» на веб-сайте HST). ), наиболее удачно расположенный объект, имел звездную величину 26,8, диаметр 30–45 км (19–28 миль) и был обнаружен в январе 2019 года. Чтобы изменить курс, чтобы достичь его, потребовалось около 35% у «Новых горизонтов » имеющегося запаса топлива для корректировки траектории . Миссия к PT3 была в некотором смысле предпочтительнее, поскольку она ярче и, следовательно, вероятно, больше, чем PT1, но более высокие потребности в топливе для ее достижения оставили бы меньше средств для маневрирования и непредвиденных событий.

После того, как была предоставлена ​​достаточная орбитальная информация, Центр малых планет дал предварительные обозначения трем целевым ОПК: 2014 MU 69 (позже 486958 Аррокот) (PT1), 2014 OS 393 (PT2) и 2014 PN 70 (PT3). К осени 2014 года возможная четвертая цель, 2014 MT69 , была исключена в результате последующих наблюдений. PT2 выбыл из строя перед пролетом Плутона.

Выбор КБО

28 августа 2015 года 486958 Аррокот (тогда известный как (486958)2014 MU ₆₉ и по прозвищу Ultima Thule в качестве цели облета был выбран ) (PT1). Необходимая корректировка курса была произведена четырьмя запусками двигателей в период с 22 октября по 4 ноября 2015 года. Облет произошел 1 января 2019 года в 00:33 UTC.

Наблюдения других ОПК

Помимо облета 486958 Аррокота, расширенная миссия « Новые горизонты» предполагает, что космический корабль будет проводить наблюдения и искать системы колец вокруг 25-35 различных ОПК. Кроме того, он продолжит изучение состава газа, пыли и плазмы пояса Койпера до завершения продления миссии в 2021 году.

2 ноября 2015 года аппарат New Horizons сфотографировал KBO 15810 Араун с помощью инструмента LORRI с расстояния 280 миллионов километров (170 миллионов миль; 1,9 а.е.). Этот ОПК был снова получен прибором LORRI 7–8 апреля 2016 г. с расстояния 111 миллионов км (69 миллионов миль; 0,74 а.е.). Новые изображения позволили научной группе уточнить местоположение 15810 Араун с точностью до 1000 км (620 миль) и определить период ее вращения, равный 5,47 часа.

В июле 2016 года камера LORRI сделала несколько отдаленных изображений Квавара на расстоянии 2,1 миллиарда километров (1,3 миллиарда миль; 14 а.е.); наклонный вид дополнит наземные наблюдения для изучения светорассеивающих свойств объекта.

5 декабря 2017 года, когда « Новые горизонты» находились на расстоянии 40,9 а.е. от Земли, калибровочное изображение скопления Колодца желаний стало самым далеким изображением, когда-либо сделанным космическим кораблем (побив 27-летний рекорд, установленный «Вояджера-1 ») знаменитой «Бледно-голубой точкой» . ). Двумя часами позже аппарат New Horizons побил свой собственный рекорд, получив изображения объектов пояса Койпера 2012 HZ ₈₄ и 2012 HE ₈₅ с расстояния 0,50 и 0,34 а.е. соответственно. Это были самые близкие изображения объекта пояса Койпера, не считая Плутона и Аррокота, по состоянию на февраль 2018 года. .

Карликовая планета Хаумеа наблюдалась издалека космическим кораблем New Horizons в октябре 2007, январе 2017 и мае 2020 года с расстояний 49, 59 и 63 а.е. соответственно. Аппарат «Новые горизонты» наблюдал карликовые планеты Эрида (2020 г.), Хаумеа (2007, 2017, 2020 г.), Макемаке (2007, 2017 г.) и Квавар (2016, 2017, 2019 г.), а также крупные ОПК Иксион (2016), 2002 г. МС ₄ (2016, 2017, 2019 г.) и ОЕ ₃₉₄ 2014 г. (2017, 2018 г.). В 2019 году он также наблюдал крупнейший спутник Нептуна Тритон (который имеет сходство с Плутоном и Эридой).

Цели визуализации расширенной миссии

15810 Получено в апреле.

50000 Квавар в июле 2016 г. на расстоянии около 14 а.е.

Калибровочное изображение кластера «Колодец желаний» за декабрь 2017 г.

Ложное цветное изображение HZ 84 2012 г. , декабрь 2017 г.

Изображение HE 85 в искусственных цветах 2012 г. , декабрь 2017 г.

СМИ, связанные с фотографиями объектов пояса Койпера, сделанными New Horizons , на Викискладе?

К декабрю 2023 года аппарат «Новые горизонты» обнаружил в общей сложности около 100 ОПК и подлетел достаточно близко примерно к 20 из них, чтобы уловить такие характеристики, как форма, период вращения, возможные спутники и состав поверхности. Кроме того, с 2021 года канадские исследователи смогли использовать программное обеспечение машинного обучения для ускорения процессов идентификации потенциальных целей ОПК для третьего пролета, сократив недельные усилия до часов.

Встреча с Аррокотом

Анимация пролета корабля «Новые горизонты» над Аррокотом в фильме « Глаза Солнечной системы» .

Анимация траектории движения «Новых горизонтов » с 19 января 2006 г. по 30 декабря 2030 г.
   Новые горизонты   ·   486958 Аррокот   ·   Земля   ·   132524 АПЛ   ·   Юпитер   ·   Плутон

полученное с помощью New Horizons Изображение Аррокота,

См. также: 486958 Аррокот § Исследование.

Цели

Научные цели облета включали характеристику геологии и морфологии Аррокота. и картографирование состава поверхности (путем поиска аммиака, угарного газа, метана и водяного льда). Будут проводиться поиски орбитальных спутников, комы, колец и окружающей среды. Дополнительные цели включают в себя:

• Картирование геологии поверхности, чтобы узнать, как она формировалась и развивалась.
• Измерение температуры поверхности
• Картирование трехмерной топографии и состава поверхности, чтобы узнать, чем она похожа и отличается от комет, таких как 67P/Чурюмова-Герасименко, и карликовых планет, таких как Плутон.
• Поиск любых признаков активности, например облачной комы.
• Поиск и изучение любых спутников или колец
• Измерение или ограничение массы

Прицельные маневры

Аррокот — первый объект, выбранный для облета, который был обнаружен после запуска космического корабля. «Новые горизонты» Планировалось, что пройдут на расстоянии 3500 км (2200 миль) от Аррокота, что в три раза ближе, чем предыдущая встреча космического корабля с Плутоном. Ожидались изображения с разрешением до 30 м (98 футов) на пиксель.

Новая миссия началась 22 октября 2015 года, когда «Новые горизонты» выполнили первый из четырех первоначальных маневров наведения, призванных направить его в сторону Аррокота. Маневр, который начался примерно в 19:50 по всемирному координированному времени и в котором использовались два небольших двигателя космического корабля, работающих на гидразине, длился примерно 16 минут и изменил траекторию космического корабля примерно на 10 метров в секунду (33 фута / с). Остальные три маневра по наведению состоялись 25, 28 октября и 4 ноября 2015 г.

Этап подхода

Корабль был выведен из спящего режима примерно в 00:33 UTC SCET 5 июня 2018 года (06:12 UTC ERT , время приема Земли). для подготовки к этапу подхода. После проверки состояния работоспособности космический корабль 13 августа 2018 года перешел из режима стабилизации вращения в режим трехосной стабилизации. Официальная фаза захода на посадку началась 16 августа 2018 года и продолжалась до 24 декабря 2018 года.

Аппарат New Horizons впервые обнаружил Аррокот 16 августа 2018 года на расстоянии 107 миллионов миль (172 миллиона км). В то время Аррокот был виден с магнитудой 20 на густонаселенном звездном фоне в направлении созвездия Стрельца .

Облет

Фаза ядра началась за неделю до столкновения и продолжалась в течение двух дней после столкновения. Космический корабль пролетел мимо объекта со скоростью 51 500 км/ч (32 000 миль в час; 14,3 км/с) и на расстоянии 3 500 км (2 200 миль). Большая часть научных данных была собрана в течение 48 часов после наибольшего сближения на этапе, называемом «Внутреннее ядро». Максимальное сближение произошло 1 января 2019 г. в 05:33 UTC. SCET, в этот момент зонд находился на расстоянии 43,4 а.е. от Солнца . На таком расстоянии время прохождения радиосигналов в одну сторону между Землей и «Новыми горизонтами» составляло шесть часов. Подтверждение того, что кораблю удалось заполнить свои цифровые самописцы, произошло, когда данные прибыли на Землю десять часов спустя, в 15:29 UTC.

Загрузка данных

После встречи предварительные высокоприоритетные данные были отправлены на Землю 1 и 2 января 2019 года. 9 января « Новые горизонты» вернулись в режим стабилизации вращения, чтобы подготовиться к отправке оставшейся части своих данных обратно на Землю. Ожидалось, что эта загрузка займет 20 месяцев при скорости передачи данных 1–2 килобита в секунду . По состоянию на июль 2022 года еще оставалось получить около 10% данных.

События после Аррокота

Параллакс Проксимы Центавра, наблюдаемый с корабля «Новые горизонты» и с Земли.

В апреле 2020 года аппарат «Новые горизонты» использовался совместно с телескопами на Земле для съемки близлежащих звезд Проксима Центавра и Вольф 359 ; изображения с каждой точки обзора — на расстоянии более 4 миллиардов миль (6,4 миллиарда км) друг от друга — сравнивались, чтобы создать «первую демонстрацию легко наблюдаемого звездного параллакса ».

Изображения, полученные камерой LORRI, когда «Новые горизонты» находились на расстоянии от 42 до 45 а.е. от Солнца, использовались для измерения космического оптического фона, видимого света, аналога космического микроволнового фона , в семи полях высоких галактических широт. На этом расстоянии «Новые горизонты» увидели небо в десять раз темнее, чем небо, видимое космическим телескопом «Хаббл», из-за отсутствия рассеянной фоновой яркости неба от зодиакального света во внутренней части Солнечной системы. Эти измерения показывают, что общее количество света, излучаемого всеми галактиками в ультрафиолетовом и видимом диапазонах волн, может быть ниже, чем считалось ранее.

« Новых горизонтов » Позиция

Космический корабль достиг расстояния 50 а.е. (7,5 миллиардов км; 4,6 миллиардов миль) 17 апреля 2021 года в 12:42 по всемирному координированному времени. До этого этот подвиг совершался всего четыре раза: «Пионер-10» , «Пионер-11» , «Вояджер-1» и «Вояджер-2». . «Вояджер-1» — самый дальний космический корабль от Солнца, находящийся на расстоянии более 152 а.е. (22,7 миллиарда км; 14,1 миллиарда миль), когда «Новые горизонты» достигли своей ориентиры в 2021 году. Команда поддержки продолжила использовать космический корабль в 2021 году для изучения гелиосферной среды (плазмы, пыли и газа) и изучения других объектов пояса Койпера.

Планы

После того, как космический корабль пролетел над Аррокотом, мощность приборов по-прежнему будет достаточной для работы до 2030-х годов.

Руководитель группы Алан Стерн заявил, что существует вероятность третьего пролета в 2020-х годах на внешних краях пояса Койпера. Это зависит от того, будет ли подходящий объект пояса Койпера найден или подтвержден достаточно близко к текущей траектории космического корабля. С мая 2020 года команда New Horizons использует время телескопа Subaru для поиска подходящих кандидатов в непосредственной близости от космического корабля. По состоянию на июнь 2024 года подходящих целей обнаружено не было. Начиная с 2025 года, « Новые горизонты» сосредоточатся на конкретных гелиофизических данных, как заявило НАСА в сентябре 2023 года. Они будут доступны для облета другой цели до тех пор, пока она не покинет пояс Койпера в 2028 году.

«Новые горизонты» также могут сфотографировать Землю с ее расстояния в поясе Койпера, но только после завершения всех запланированных облетов КБО и получения изображений Урана и Нептуна. Это связано с тем, что направление камеры на Землю может привести к повреждению камеры солнечным светом. поскольку ни одна из камер New Horizons не имеет механизма активного затвора.

Скорость

Скорость и расстояние от Солнца

New Horizons назвали «самым быстрым космическим кораблем, когда-либо запускавшимся» потому что он покинул Землю со скоростью 16,26 километров в секунду (58 536 км / ч; 36 373 миль в час). Это также первый космический корабль, запущенный непосредственно по траектории отхода от Солнца, для которой около Земли требуется приблизительная скорость 16,5 км / с (59 000 км / ч; 37 000 миль в час). плюс дополнительная дельта- v для компенсации сопротивления воздуха и силы тяжести , и все это должно обеспечиваться ракетой-носителем. По состоянию на 2 мая 2024 года космический корабль находится на расстоянии 58,80 а.е. (8,796 миллиарда км; 5,466 миллиарда миль) от Солнца и движется со скоростью 13,68 километров в секунду (49 200 км/ч; 30 600 миль в час).

Однако это не самый быстрый космический корабль, покинувший Солнечную систему. По состоянию на июль 2023 г. Этот рекорд принадлежит «Вояджеру-1» , путешествующему со скоростью 16,985 км/с (61 146 км/ч; 37 994 миль в час) относительно Солнца. «Вояджер-1» достиг большей гиперболической избыточной скорости , чем «Новые горизонты», благодаря гравитационной помощи Юпитера и Сатурна. Когда «Новые горизонты» достигнут расстояния в 100 а.е. (15 миллиардов км; 9,3 миллиарда миль), он будет двигаться со скоростью около 13 км/с (47 000 км/ч; 29 000 миль в час), около 4 км/с (14 000 км/ч; 8900 миль в час) медленнее, чем «Вояджер-1» на этом расстоянии. Солнечный зонд Паркер также можно считать самым быстрым объектом из-за его орбитальной скорости относительно Солнца в перигелии : 95,3 км/с (343 000 км/ч; 213 000 миль в час). Поскольку он остается на солнечной орбите, его удельная орбитальная энергия относительно Солнца ниже, чем у «Новых горизонтов» и других искусственных объектов, покидающих Солнечную систему .

Третья ступень New Horizons Star 48B также находится на гиперболической траектории выхода из Солнечной системы и достигла Юпитера раньше космического корабля New Horizons ; Ожидалось, что он пересечет орбиту Плутона 15 октября 2015 года. Поскольку он не находился в управляемом полете, он не получил правильной гравитационной помощи и пролетел в пределах 200 миллионов км (120 миллионов миль) от Плутона. Вторая ступень «Кентавра» не достигла скорости убегания от Солнца и остается на гелиоцентрической орбите.

Галерея

Изображения запуска

Ракета Atlas V 551 , использованная для запуска New Horizons , проходит обработку за месяц до запуска.

Вид на стартовый комплекс 41 на мысе Канаверал которого находится корабль «Атлас V», несущий корабль « Новые горизонты» . , на стартовой площадке

Вид на мыс Канаверал вдалеке во время запуска « Новых горизонтов» 19 января 2006 года.

Продолжительность: 4 минуты и 1 секунда. 4:01 Доступны субтитры. СС

НАСА Телевизионные кадры запуска корабля «Новые горизонты » с мыса Канаверал. (4:00)

Видео

Продолжительность: 30 секунд. 0:30

(00:30; выпущено 18 сентября 2015 г. )

Продолжительность: 51 секунда. 0:51

(00:50; выпущено 5 декабря 2015 г. )

См. также

• 2006 год в космическом полете
• Исследование Плутона
• Исследование карликовых планет
• Список искусственных объектов, покидающих Солнечную систему
• Список миссий на внешние планеты
• Список «Новых горизонтов» тем
• Mariner Mark II , планируемое семейство космических кораблей НАСА, включая миссию к Плутону.
• New Horizons 2 , предлагаемая миссия по облету транснептунового объекта.
• Пионер 10
• Пионер 11
• Pluto Kuiper Express , отмененная миссия НАСА по облету Плутона.
• ТАУ , предлагаемая миссия по облету Плутона
• Хронология исследования Солнечной системы
• Вояджер-1
• Вояджер 2

Дальнейшее чтение

• Го, Яньпин; Фаркуар, Роберт В. (февраль 2005 г.). «Миссия New Horizons Плутон-Койпер: проектирование и моделирование встречи Плутона и Харона» (PDF) . Акта Астронавтика . 56 (3): 421–429. Бибкод : 2005AcAau..56..421G . дои : 10.1016/j.actaastro.2004.05.076 .
• Нойфельд, Майкл Дж. (ноябрь 2012 г.). «Первая миссия на Плутон: политика, политика, наука и технологии у истоков новых горизонтов, 1989–2003 гг.» (PDF) . Исторические исследования в естественных науках . 44 (3): 234–276. дои : 10.1525/hsns.2014.44.3.234 . Архивировано из оригинала (PDF) 7 сентября 2015 г.
• Рассел, Кристофер Т. (2009). Новые горизонты: разведка системы Плутон-Харон и пояса Койпера . Спрингер. ISBN  978-0-387-89517-8 .
• Стерн, Алан; Гринспун, Дэвид (2018). В погоне за новыми горизонтами: внутри эпической первой миссии на Плутон . Пикадор. ISBN  978-125009896-2 .

Внешние ссылки

• «Новые горизонты Сайт » НАСА
• New Horizons Веб-сайт Лаборатории прикладной физики
• New Horizons Профиль НАСА Отдела планетарных наук
• New Horizons Профиль Национального центра данных космических наук
• Новые горизонты» Облет « Ultima Thule — лучшие места для отслеживания будущих новостей.
• New Horizons Облет - Музыкальная дань астрофизика Брайана Мэя (который консультировал проект ) и группа Queen .
• New Horizons Архив миссии в системе планетарных данных НАСА, узел малых тел
• Новые горизонты: Архив миссии расширенной миссии пояса Койпера (KEM) в Системе планетарных данных НАСА, узел малых тел