New Horizons

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
New Horizons
New Horizons (from Launch Press Kit).jpg
Zaangażowani NASA
Indeks COSPAR 2006-001A
Indeks NORAD 28928
Rakieta nośna Atlas V 551 z dodatkowym stopniem Star-48B
Miejsce startu Cape Canaveral Air Force Station, Stany Zjednoczone
Cel misji Jowisz
Cel misji Pluton
Orbita (docelowa, początkowa)
Czas trwania
Początek misji 19 stycznia 2006 (19:00 UTC)
Koniec misji 11 czerwca 2022
Wymiary
Wymiary kadłub: 0,7 m × 2,1 m × 2,7 m
Masa całkowita 478 kg
Masa aparatury naukowej 30 kg
Sonda New Horizons podczas przygotowań przedstartowych
Rozmieszczenie instrumentów pokładowych
Start sondy New Horizons
Start sondy New Horizons

Start sondy z Cape Canaveral Air Force Station - 19 stycznia 2006

Pomoc
Trajektoria New Horizons na tle Układu Słonecznego
Io z widocznymi erupcjami wulkanicznymi. Fotografia wykonana 28 lutego 2007 r. przez sondę New Horizons.
Zdjęcie Plutona wykonane przez sondę 13 lipca 2015 roku, gdy znajdowała się w odległości 768 tys. km
Zdjęcie powierzchni Plutona zrobione podczas największego zbliżenia sondy 14 lipca 2015 roku

New Horizonssonda kosmiczna amerykańskiej agencji NASA, której celem jest zbadanie Plutona (planety karłowatej na krańcach Układu Słonecznego), jego księżyca Charona oraz co najmniej jednego innego obiektu pasa Kuipera. W związku z odkryciem czterech małych księżyców Plutona (Nixa, Hydry, Kerberosa i Styxa), do celów misji zostały dodane zadania związane z badaniem tych obiektów. W drodze do Plutona, sonda wykonała manewr asysty grawitacyjnej podczas przelotu, 28 lutego 2007 roku, obok Jowisza. Sonda nie została wprowadzona na orbitę Plutona, lecz przeleciała obok niego 14 lipca 2015 roku. Na styczeń 2019 planowany jest przelot obok obiektu pasa Kuipera 2014 MU69.

Misja New Horizons realizowana jest w ramach programu New Frontiers. Jest ona piątą sondą w historii eksploracji przestrzeni kosmicznej, która znalazła się na trajektorii ucieczkowej z Układu Słonecznego. Cztery poprzednie sondy, które opuściły już Układ Słoneczny to Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 i Voyager 2.

Całkowity koszt misji wynosi około 720 milionów USD. W sumie tej zawarty jest koszt budowy sondy, jej instrumentów naukowych, rakiety nośnej, analizy zebranych danych oraz koszty operacyjne misji w latach 2001–2017[1].

Cele misji[edytuj]

  • Wykonanie map składu powierzchni Plutona i Charona.
  • Zbadanie budowy geologicznej i morfologicznej Plutona i Charona.
  • Zbadanie atmosfery Plutona i tempa jej utraty.
  • Poszukiwanie atmosfery wokół Charona.
  • Pomiary temperatury powierzchni Plutona i Charona.
  • Poszukiwanie pierścieni i nowych księżyców Plutona.
  • Obserwacja zmian w czasie występujących na powierzchni i w atmosferze Plutona.
  • Wykonanie stereoskopowych zdjęć Plutona i Charona.
  • Obserwacja jonosfery Plutona i jej interakcji z wiatrem słonecznym.
  • Poszukiwanie pola magnetycznego Plutona i Charona.
  • Uzyskanie dokładniejszych wartości podstawowych parametrów fizycznych (promień, masa, gęstość) i elementów orbity Plutona i Charona.

W przypadku przedłużenia misji i skierowania sondy do kolejnych ciał pasa Kuipera zostaną przeprowadzone analogiczne obserwacje mijanych obiektów.

Cele podczas przelotu koło Jowisza[edytuj]

  • Wykonanie manewru asysty grawitacyjnej w locie ku Plutonowi.
  • Przeprowadzenie testów i kalibracji systemów sondy i instrumentów naukowych.
  • Przeprowadzenie obserwacji magnetosfery Jowisza, w tym podczas pierwszego w historii wielomiesięcznego przelotu sondy wewnątrz ogona magnetosfery tej planety.
  • Obserwacje struktury i dynamiki atmosfery Jowisza.
  • Obserwacje pierścieni planety.
  • Wykonanie badań składu powierzchni i obserwacje śladowych atmosfer największych księżyców Jowisza (Io, Europy, Ganimedesa i Kallisto).

Konstrukcja sondy[edytuj]

Kadłub sondy wykonany jest z aluminium i ma kształt graniastosłupa trójkątnego o długości 2,11 m, maksymalnej szerokości 2,74 m i wysokości 0,68 m. Do boku kadłuba przymocowany jest generator radioizotopowy (RTG) zawierający 11 kg ditlenku plutonu 238. Na początku misji generator dostarczał energii o mocy około 240 W i napięciu 30 V. Podczas przelotu koło Jowisza dostarczana moc wynosiła 234 W, a podczas przelotu koło Plutona spadła do około 200 W. Łączność z sondą zapewniają: antena główna o średnicy 2,1 m, mniejsza antena o średnicy 0,3 m oraz dwie anteny pomocnicze, które używane były tylko do odległości 5 AU od Ziemi. Prędkość przesyłania danych na Ziemię z okolic Plutona wynosi od 600 do 1200 bitów na sekundę. Sonda wyposażona jest w zestaw 4 silników o ciągu 4,4 N i 12 silników o ciągu 0,8 N. Służą one do wykonywania korekt kursu i do kontroli położenia sondy. Materiał pędny dla silników stanowi hydrazyna. Sonda przez większą część lotu jest stabilizowana obrotowo, natomiast podczas przelotów obok planet używana jest stabilizacja trójosiowa. Całkowita wysokość sondy od podstawy kadłuba do szczytu zestawu anten wynosi 2,2 m. Całkowita masa startowa wynosiła 478 kg, w tym 77 kg hydrazyny i 30 kg masy aparatury naukowej.

Instrumenty naukowe[edytuj]

  • Ultraviolet Imaging Spectrometer (Alice) – spektrometr obrazujący w ultrafiolecie badający skład i strukturę atmosfery; obserwacje w zakresie długości fal 465–1880 Å
  • Visible Imager and Imaging Spectrometer (Ralph) – instrument składający się z dwóch części:
    • Multispectral Visible Imaging Camera (Ralph/MVIC) – kamera multispektralna w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni wykona panchromatyczne i barwne mapy powierzchni badanych ciał; obserwacje w zakresie długości fal 400–975 nm
    • Linear Etalon Imaging Spectral Array (Ralph/LEISA) – spektrometr mapujący w bliskiej podczerwieni wykonujący mapy mineralogiczne i pomiary temperatury powierzchni; obserwacje w zakresie długości fali 1250–2500 nm
  • Radio Science Experiment (REX) – pomiary ciśnienia i temperatury atmosfery oraz gęstości jonosfery, pomiary masy i rozmiarów badanych ciał
  • Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) – kamera panchromatyczna wysokiej rozdzielczości; obserwacje w zakresie długości fal 350–850 nm
  • Solar Wind at Pluto (SWAP) – detektor cząstek wiatru słonecznego; wykona pomiary prędkości i gęstości wiatru słonecznego oraz tempa ucieczki atmosfery Plutona
  • Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI) – spektrometr cząstek naładowanych
  • Venetia Burney Student Dust Counter (VB-SDC) – czujnik cząstek pyłowych

Przebieg misji[edytuj]

Sonda New Horizons została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną z przylądka Canaveral na Florydzie, przy użyciu rakiety nośnej Atlas V 551, 19 stycznia 2006 roku.

Bezpośrednio po starcie sonda została wprowadzona na trajektorię transferową do Plutona, będącą jednocześnie trajektorią ucieczkową z Układu Słonecznego. Po zakończeniu pracy silników rakietowych oraz głównego silnika (łącznie 47 min 22 s), sonda opuściła okolice Ziemi z prędkością wynoszącą 16,26 km/s (58 536 km/h), co czyni ją pojazdem kosmicznym opuszczającym Ziemię z największą w historii startów uzyskaną prędkością[2]. Z tą prędkością opuszczenie układu Ziemia – Księżyc zajęło sondzie około 9 godzin. Dla porównania loty translunarne programu Apollo zajmowały około 3 doby.

Aby ograniczyć grawitacyjne oddziaływanie Słońca, powodujące stopniowe zmniejszanie prędkości sondy w czasie opuszczania przez nią Układu Słonecznego, trajektorię zaplanowano w taki sposób, aby wykorzystać asystę grawitacyjną Jowisza, ponownie zwiększyć prędkość sondy i skrócić tym samym czas lotu do Plutona. 28 lutego 2007 sonda przeleciała koło Jowisza, wykonując obserwacje tej planety, jej księżyców i pierścieni.

Około dwie trzecie czasu lotu sonda spędziła w hibernacji – była 18 razy wprowadzana i potem wybudzana. Najkrócej „spała” 36 dni, najdłużej 202[3].

Na pokładzie sondy została umieszczona płyta CD z nazwiskami 435 000 osób, które wpisały się na listę chętnych. Na pokładzie znajduje się także amerykańska flaga, niewielki kawałek kadłuba samolotu rakietowego SpaceShipOne oraz mały aluminiowy pojemnik z prochami odkrywcy Plutona, Clyde’a Tombaugha[4][5].

Jeszcze zanim sonda przeleciała obok Plutona poszukiwano potencjalnych kolejnych obiektów do badań. Znaleziono 5 ewentualnych kandydatów, spośród których odrzucono trzy, a ostateczny wybór miał dokonać się pomiędzy 2014 MU69 a 2014 PN70. 28 sierpnia 2015 roku NASA poinformowała, że to właśnie 2014 MU69 zostało wybrane jako kolejny cel sondy New Horizons. Decyzja taka została podjęta z uwagi na najmniejsze zużycie paliwa, które będzie potrzebne, by dostać się do obiektu, według szacunków sonda miałaby zużyć na to około 1/3 paliwa pozostałego jej po przelocie obok Plutona[6][7].

Wydarzenia minione[edytuj]

  • 17 stycznia 2006 – odwołanie zaplanowanego na ten dzień startu z powodu porywistego wiatru.
  • 18 stycznia 2006 – odwołanie drugiego zaplanowanego terminu startu z powodu przerwy w dostawie prądu.
  • 19 stycznia 2006 – udany start o 19:00 UTC (14:00 EST), po krótkim opóźnieniu spowodowanym silnym wiatrem i przerwą w zasilaniu[8].
  • 20 stycznia 2006 – przelot poza orbitę Księżyca. Odległość od Ziemi wyniosła 413 892 km.
  • 7 kwietnia 2006 – minięcie przez sondę orbity Marsa. Odległość od Ziemi wyniosła 93 541 123 km.
  • 13 czerwca 2006 – przelot w odległości około 102 000 km od planetoidy (132524) APL, o średnicy około 5 km, orbitującej dookoła Słońca między orbitami Marsa i Jowisza w pasie planetoid.
  • 28 lutego 2007 – przelot koło Jowisza celem przyspieszenia sondy przy wykorzystaniu asysty grawitacyjnej. Minięcie planety nastąpiło o godzinie 05:43:40 UTC w odległości 2 304 537 km (poza orbitą jowiszowego księżyca Kallisto). Podczas wykonywania tego manewru sonda została przyspieszona do maksymalnej prędkości podczas misji wynoszącej 22,85 km/s, czyli 82 260 km/h (jest to prędkość sondy względem Słońca)[9]. W tym czasie sonda wykonała badania magnetosfery i atmosfery planety oraz kilku księżyców. Zrobiła między innymi bardzo dobre zdjęcia księżyca Io i jego aktywności wulkanicznej[3].
  • 25 września 2007 – dokonano korekty trajektorii sondy. O godzinie 20:04 na 15,37 s uruchomiony został silnik, co spowodowało przyrost prędkości o 2,37 m/s.
  • 8 czerwca 2008 – sonda z prędkością 18,26 km/s (65 736 km/h) minęła orbitę Saturna. Po 870 dniach lotu sondy odległość od Słońca wyniosła 10,06 j.a., czyli ponad 1,5 mld kilometrów. Sonda, po wzbudzeniu i serii testów została ponownie wyłączona, aż do momentu mijania orbity Urana w roku 2011.
  • 29 grudnia 2009 – sonda znalazła się bliżej Plutona niż Ziemi.
  • 18 marca 2011 – minięcie przez sondę orbity Urana.
  • 10 lipca 2013 – wykonanie i przesłanie pierwszego zdjęcia Plutona i Charona.
  • 25 października 2013 – sonda znalazła się w odległości 5 AU od Plutona[10].
  • 24 sierpnia 2014 – minięcie przez sondę orbity Neptuna.
  • 6 grudnia 2014 – sonda została wybudzona, co oznacza, że rozpoczęła się realizacja głównej misji. W tym czasie New Horizons dzieliła od Plutona odległość 260 mln km. Informacja o udanym wybudzeniu dotarła do kontrolerów w stacji Deep Space Network w Australii po czterech godzinach i 26 minutach[3].
  • 15 stycznia 2015 – sonda rozpoczęła obserwację Plutona[11].
  • 25-27 stycznia 2015 – przy pomocy kamery LORRI wykonano pierwsze w 2015 roku zdjęcia Plutona z odległości 203 mln km. Na zdjęciach widoczny był Pluton i jego największy księżyc Charon. Sonda pędziła w kierunku Plutona z prędkością prawie 50 tys. km/h, zbierając informacje o przestrzeni międzyplanetarnej[11].
  • 10 marca 2015 – został wykonany manewr korygujący trajektorię lotu[11].
  • 12 kwietnia 2015 – rozpoczęcie operacji zbliżania do układu Plutona.
  • pierwsza połowa kwietnia 2015 – sonda wykonała zdjęcia, na których są widoczne struktury powierzchni Plutona. Zdjęcia były wykonane z odległości 110 milionów km. Widoczne są jasne i ciemne plamy. Jasny obszar w okolicach jednego z biegunów może być czapą polarną. Na zdjęciach widoczny był księżyc Charon[12][13].
  • od połowy maja 2015 układ Plutona i jego pięciu księżyców widać lepiej niż na zdjęciach wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a[11].
  • 14 lipca 2015 – przelot koło Plutona o godzinie 11:49:57 UTC (13:49:57 czasu polskiego)[14] w odległości około 12 500 km od jego powierzchni[15][16] przy prędkości 13,78 km/s.
  • 14 lipca 2015 – przelot koło Charona około godziny 12:04 (UTC)[14] w odległości około 27 000 km[17] przy prędkości 13,87 km/s.
  • 15 lipca 2015 – do centrum kontroli lotów dotarł sygnał z sondy potwierdzający dobry stan New Horizons po przelocie obok Plutona. Przekazanie wszystkich danych może potrwać około 16 miesięcy[18].
  • 5 września 2015 – początek przesyłania danych zgromadzonych przez sondę w trakcie przelotu obok Plutona. Przesyłanie danych zapisanych na kartach pamięci potrwa około szesnastu miesięcy. Od końca lipca sonda przesyłała tylko informacje zebrane przez instrumenty badające cząsteczki energetyczne, wiatr słoneczny i pył kosmiczny[19].
  • 22 października 2015 – pierwszy manewr mający na celu skierowanie sondy w kierunku 2014 MU69[20].
  • 25 października 2015 – drugi manewr[20].
  • 28 października 2015 – kolejny , trzeci, manewr kierujący New Horizons w kierunku planetoidy z pasa Kuipera[20].
  • 4 listopada 2015 – zakończył się sukcesem czwarty, ostatni, manewr sondy, który miał na celu skierowanie New Horizons w kierunku obiektu 2014 MU69. Przeprowadzone manewry „popchnęły” sondę trochę w bok z prędkością 57 m/s. Naukowcy mają nadzieję na przelot w pobliżu 2014 MU69 w odległości jeszcze mniejszej niż to miało miejsce w przypadku przelotu obok Plutona. Manewr miał miejsce gdy sonda znajdowała się 135 milionów kilometrów za Plutonem i ponad 5,1 mld km od Ziemi. W tym czasie poruszała się z prędkością 50 tysięcy km/godz i znajdowała się około 1,44 mld km od 2014 MU69. Wszystkie systemy sondy pracują prawidłowo i New Horizons kontynuuje przesyłanie danych zgromadzonych podczas przelotu obok Plutona[20].

Wydarzenia planowane[edytuj]

  • 2016 – na początku roku zespół misji New Horizons planuje złożenie do NASA wniosku o przedłużenie misji do 2014 MU69[20]
  • 1 stycznia 2019 – przelot w pobliżu 2014 MU69,[6] obiektu znajdującego się w odległości 43,4 au. Swój kolejny cel sonda dostrzeże zapewne około 80. dni przed przelotem[21].
  • 2016-2020 – badanie pasa Kuipera. W czasie przelotu sonda ma z daleka obserwować około dziesięciu do dwudziestu obiektów pasa Kuipera, widocznych dla sondy jako niepozorne punkciki. Mimo to sonda będzie w stanie badać ich ruchy oraz oceniać jasność i kolor[21].

Oficjalnie sonda ma zakończyć misję w czerwcu 2022 roku, ale jeśli przetrwa w dobrym stanie, obserwacja kolejnych mijanych obiektów pasa Kuipera będzie kontynuowana[3].

Przypisy

  1. NASA: New Horizons Pluto Flyby Press Kit (ang.). [dostęp 2015-07-10].
  2. New Horizons Mission Guide (ang.). NASA, styczeń 2006. [dostęp 2015-07-17].
  3. a b c d Przemek Berg. Katedra na końcu świata. „Wiedza i Życie”. 2 (962), s. 30-35, 2015. Warszawa: Prószyński Media. ISSN 0137-8929. 
  4. Pluto mission lifts off after days of delay. MSNBC, 2006-01-26.
  5. Alan Stern: Happy 100th Birthday, Clyde Tombaugh. JHU Applied Physics Laboratory, 2006-02-03.
  6. a b NASA’s New Horizons Team Selects Potential Kuiper Belt Flyby Target (ang.). nasa.gov, 2015-08-28. [dostęp 2015-09-01].
  7. 2014 MU69 – cel przelotu New Horizons. kosmonauta.net, 2015-08-30. [dostęp 2015-09-01].
  8. New Horizons Launch Information (ang.). NASA (www.nasa.gov).
  9. Passing the Planets (ang.). W: Oficjalna strona sondy New Horizons [on-line]. The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. [dostęp 2015-07-17].
  10. JHU/APL: On the Path to Pluto, 5 AU and Closing (ang.). JHU/APL, 2013-10-25. [dostęp 2013-11-25].
  11. a b c d Hubert Siejkowski. New Horizons! Pobudka!. „Urania-Postępy Astronomii”. 775 (1), s. 42, 2015-01-01. Polskie Towarzystwo Astronomiczne. Polskie Towarzystwo Miłośników Astronomii. ISSN 1689-6009 (pol.). 
  12. Krzysztof Czart: Sonda New Horizons sfotografowała struktury na powierzchni Plutona. (pol.). Urania-Postępy Astronomii, 2015-04-30. [dostęp 2015-04-30]. s. 1.
  13. Dwayne Brown, Michael Buckley: NASA’s New Horizons Detects Surface Features, Possible Polar Cap on Pluto (ang.). nasa.gov, 201-04-29. [dostęp 2015-05-04].
  14. a b New Horizons, pluto.jhuapl.edu (ang.)
  15. Mike Wall: Hello, Pluto! NASA Spacecraft Makes Historic Dwarf Planet Flyby (ang.). W: Space.com [on-line]. 2015-07-14. [dostęp 2015-07-17].
  16. New Horizons najbliżej Plutona. Historyczny moment. (pol.). tvn meteo, 2015-07-14. [dostęp 2015-07-14].
  17. New Horizons Web Site (ang.)
  18. Krzysztof Czart: Sonda New Horizons skontaktowała się z Ziemią po przelocie koło Plutona. (pol.). Urania -Postępy Astronomii, 2015-07-15. [dostęp 2015-07-16].
  19. Kosarzycki: New Horizons wznawia transmisję danych. (pol.). Urania -Postępy Astronomii, 2015-09-05. [dostęp 2015-11-09].
  20. a b c d e Kosarzycki: New Horizons zmierza do obiektu Pasa Kuipera 2014 MU69. (pol.). Urania -Postępy Astronomii, 2015-11-06. [dostęp 2015-11-08].
  21. a b Weronika Śliwa. Skarb na krańcu Układu Słonecznego. „Wiedza i Życie”. 2 (974), s. 18-23, luty 2016. Prószyński Media Sp. z o.o.. ISSN 0137-8929 (pol.). 

Linki zewnętrzne[edytuj]