Zapraszamy do lektury pierwszej części publikacji związanej z sondą New Horizons:
(1) Sonda New Horizons przemierza kosmos. Niedługo minie 17 lat od jej startu. Jakie były jej początki?
Dla przypomnienia – sonda New Horizons była pierwszym statkiem kosmicznym, który przeleciał obok Plutona będącego reliktem przeszłości za czasów formowania się Układu Słonecznego. Podróż do tej planety karłowatej zajął sondzie 9 lat.
Konstrukcja satelity powstała w oparciu o linie wzorowane na statkach CONTOUR (sonda NASA w ramach programu Discovery, jej misja zakończyła się niepowodzeniem – po 6 tygodniach utracono z nią łączność, prawdopodobnie z powodu jej poważnego uszkodzenia) oraz TIMED (projekt NASA mający na celu zbadanie mezosfery oraz jonosfery ziemskiej pod kątem wpływu Słońca i działalności człowieka na nie), stworzonych także przez Laboratorium Fizyki Stosowanej im. Johnsa Hopkinsa. Prócz wymienionych w pierwszej części publikacji instrumentów zamontowanych na pokładzie New Horizons zastosowano cylindryczny radioizotopowy generator termoelektryczny (dający do 250 W mocy), pochodzący z misji Cassini.
Powinno również zainteresować …
W ciągu zaledwie 9 minut rakieta Star 48B umieściła podczas pierwszego startu satelitę New Horizons na początkowej orbicie, z kolei drugi z nich pozwolił rozpędzić statek do prędkości ponad 58 000 km/h, którego celem stały się zewnętrzne krańce Układu Słonecznego. Naukowcy wprowadzili 28 stycznia, 30 stycznia oraz 9 marca 2006 roku korekty trajektorii lotu oraz kursu sondy. Po kilku tygodniach New Horizons był już poza orbitą Czerwonej Planety.
W czasie mijania niewielkich obiektów takich jak asteroida 132524 APL (sonda minęła obiekt w odległości nieco ponad 100 tysięcy km) wykonano testy niektórych instrumentów naukowych – m.in. spektrometru oraz imagera Ralph w zakresie światła widzialnego oraz podczerwieni.
Jakie informacje znajdziemy w publikacji?
Spotkanie New Horizons z Jowiszem i jego księżycami
Sonda New Horizons przeleciała obok Jowisza (największa planeta Układu Słonecznego) 28 lutego 2007 roku, celem wykorzystania wspomagania grawitacyjnego planety. Dzięki temu manewrowi udało się zwiększyć prędkość statku do 14 000 km/h, w efekcie czego skrócono podróż do Plutona aż o 3 lata.
W czasie przelotu obok Jowisza sonda w czasie czterech miesięcy wykonała szereg dokładniejszych obserwacji o planecie, jej pierścieniach oraz naturalnych satelitach (przy wykorzystaniu danych uzyskanych z sondy Galileo). Dzięki pobieraniu danych przetestowano działanie instrumentów naukowych znajdujących się na pokładzie New Horizons.
Pomimo faktu, że sonda New Horizons obserwowała naturalne satelity Jowisza ze znacznie większej odległości w porównaniu do sondy Galileo, to jednak udało się wykonać dzięki zaawansowanej aparaturze bardzo dokładne fotografie księżyców – Io (uwieczniono również momenty erupcji na jego powierzchni), Europy oraz Ganimedesa.
25 września 2007 roku, po prawie trzech miesiącach hibernacji, nastąpiła korekta kursu sondy i wyruszyła ona w kierunku Pasa Kuipera (półmetek drogi do planety karłowatej Pluton New Horizons osiągnął 25 lutego 2010 roku). W tym czasie komputer pokładowy miał za zadanie monitorować systemy i zadania przez niego wykonywane, aby wskazać ewentualne błędy czy też usterki w ich funkcjonowaniu. W późniejszym okresie tylko kilka razy New Horizons była wprowadzana w stan hibernacji – było to 16 grudnia 2008 roku, 27 sierpnia 2009 oraz 29 sierpnia 2014.
Powinno również zainteresować …
Przygotowania do przelotu obok Plutona
Odkrycie nowych księżyców Plutona – były nimi Kerberos i Styx (odkryte odpowiednio w 2011 oraz 2012 roku przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a) – wzmocniło obawy o występowanie na orbicie tej planety karłowatej innych struktur skalistych, gruzu czy też pyłu, które mogłyby uszkodzić sondę przy ewentualnym kontakcie. Mając to na uwadze powstały plany awaryjne, które w pierwszym wariancie wykorzystałyby antenę satelity jako tarczy ochronnej przed gruzem, natomiast w drugim zakładały zmianę trajektorii lotu bliżej planety, gdzie według obliczeń odłamków skalistych powinno być mniej.
Ostatni raz z hibernacji sonda New Horizons została wybudzona 6 grudnia 2014 roku, aby mogła zarejestrować spotkanie z Plutonem. Satelita znajdował się w takiej odległości od Ziemi, że sygnał nadany z instrumentów naukowych na jego pokładzie został odebrany został przez naukowców dopiero po 4 godzinach i 25 minutach.
Fazę podejścia w kierunku Plutona sonda rozpoczęła 15 stycznia 2015 roku. 10 marca wykonano korektę trajektorii przy pomocy pędników, natomiast dwa dni później odległość New Horizons od tej planety karłowatej była już mniejsza niż 1 AU (odległość Ziemi od Słońca). Wykonane fotografie powierzchni Plutona z każdym tygodniem stawały się dokładniejsze i bardzie szczegółowe. Wykorzystując kilkudziesięciosekundowe spalanie silnika dokonano dostrojenia trajektorii lotu oraz nieznacznego przyspieszenia sondy (o 0.27 m/s).
Gdy do celu pozostało kilkanaście dni lotu, sonda z przyczyn technicznych musiała wejść w bezpieczny tryb spowodowany błędem czasowym w sekwencji poleceń. Nie trwało to jednak długo (od 4 do 7 lipca 2015) i statek New Horizons mógł kontynuować misję bez przeszkód. 10 lipca sonda dokonała weryfikacji wcześniejszych pomiarów i ustaliła, że Pluton ma około 2370 km średnicy, natomiast jego naturalny satelita Charon ma średnicę 1208 km.
Spotkanie z Plutonem i jego księżycami
Przelot sondy New Horizons obok Charona nastąpił w odległości 28 800 km. Zadaniem satelity, oprócz badania Plutona, było oczywiście zebranie informacji na temat innych jego naturalnych satelitów – Nix, Hydra, Kerberos oraz Styx.
W czasie przelotu obok Plutona oraz jego księżyców New Horizons zebrał ogromne ilości danych – aż 6.25 GB, których pobieranie zajęło ponad 15 miesięcy. Ze względu na odległość od powierzchni Ziemi (już 4.5 godziny świetlnej) transfer oscylował jedynie wokół 1-2 kb/s. Zakończenie pobierania danych nastąpiło 25 października 2016 roku.
Uzyskane dane wskazały na znacznie większą niż się początkowo wydawało aktywność powierzchni Plutona oraz jego naturalnych satelitów. Dostrzeżone zostały m.in. zamglenia atmosferyczne oraz niższa od prognozowanej prędkość ucieczki. Ta planeta karłowata wykazuje ogromne zmiany w ciśnieniu atmosferycznym, istnieją hipotezy na obecność w przeszłości lotnych substancji w stanie płynnym na powierzchni. Sugerowane jest również duże prawdopodobieństwo występowania pod skalistym płaszczem wodno-lodowego oceanu.
Zdjęcia wykonane przez sondę New Horizons ukazały na powierzchni Plutona ogromny lodowiec azotowy Sputnik Planitia (nazwany na cześć Sputnika 1) o wymiarach 1050 km na 800 km, według obecnych danych największy w całym Układzie Słonecznym. Na Charonie z kolei uwieczniono mocno rozciągnięty w okolicy równika pas tektoniczny, stanowiący według hipotez prawdopodobnie pozostałość po oceanie wodno-lodowym.
Powinno również zainteresować …
Kierunek na 2014 MU69
Jesienią 2015 roku rozpoczęto procedurą przekierowywania sondy w kierunku obiektu transneptunowego Arrokoth (zwanego inaczej 2014 MU69) zlokalizowanego w Pasie Kuipera i położonego około 6.4 mld km od Ziemi. Celem tego etapu misji było przede wszystkim zbadanie geologii powierzchni, stworzenie jej mapy, pomiary temperatury, poszukiwanie wszelkich przejawów aktywności, oszacowanie masy, a także wykrycie potencjalnych satelitów czy też pierścieni.
Dokładnie 3 kwietnia 2017 roku New Horizons znalazł się w połowie drogi z Plutona do Arrokoth, a tydzień później sonda weszła w tryb hibernacji, podczas którego znaczna część systemów została planowo pozbawiona zasilania. „Wybudzenie” nastąpiło dopiero 11 września 2017 roku. W tym okresie komputer pokładowy przekazywał raporty i przesyłał comiesięczne podsumowania dotyczące stanu sondy oraz bezpieczeństwa danych.
Przelot obok Arrokoth nastąpił 1 stycznia 2019 roku. Początkowo zarejestrowane obrazy wskazywały, że 2014 MU69 przypomina kształtem bałwana o czerwonawym zabarwieniu, jednakże dalsze obserwacje skorygowały nieco te doniesienia. W kulminacyjnym momencie sonda zbliżyła się do tego obiektu transneptunowego na zaledwie 3500 km. Dzięki tak bliskiemu przelotowi udało się precyzyjnie ustalić podstawowe parametry fizyczne Arrokoth – jego długość szacuje się na 20 km, szerokość to 20 km, natomiast grubość 10 km. Większy z płatów (jego wymiary to 22 x 20 x 7 km) jest nieco spłaszczony, z kształtem przypominającym dwie soczewki skierowane tyłem do siebie. Mniejszy płat ma bardziej okrągły kształt, z wymiarami 14 x 14 x 10 km.
(2) space.com / „Far beyond Pluto: What’s next for NASA’s New Horizons probe?”
