Новые горизонты космический аппарат где сейчас находится. Пролетаем Плутон с «Новыми Горизонтами

Проект «Новые горизонты» – миссия НАСА по изучению Плутона и его спутников с помощью АМС, запущенной 19 января 2006 года. Миссия является частью программы «New Frontiers» (Новые рубежи). Для получения дополнительного ускорения аппарата был использован гравитационный манёвр в поле тяготения Юпитера в 2007 году и Плутона - в 2015. К сожалению, выход на орбиту Плутона не предусматривался. к тому времени АМС набрала слишком большую скорость. После пролёта вблизи Плутона АМС продолжила свой путь в поясе Койпера. Работа станции «New Horizons» рассчитана на 15 – 17 лет.

Плутон был открыт 18 февраля 1930 года американцем Клайдом Томбо в обсерватории в городе Флагстафф. До 2006 года он считался девятой планетой Солнечной системы, пока Международный астрономический союз не «понизил» его в звании до карликовой планеты. Причиной этого стал целый ряд открытий объектов пояса Койпера, почти не уступающих, а то и превосходящих его по массе.

Окрестности Земли станция «New Horizons» покинул с самой большой скоростью среди всех существовавших до того космических аппаратов, при выключении двигателей она составляла 16,26 километра в секунду относительно Земли. Гелиоцентрическая скорость составляла 45 километров в секунду, что позволило бы не совершать гравитационный манёвр около Юпитера. Но к 2015 году гелиоцентрическая скорость аппарата упала до 14,5 километров в секунду, тогда как скорость «Вояджера-1», успешно преодолевшего притяжение Солнца, составляет 17,012 километров в секунду (для приобретения такой бо́льшой скорости аппарат совершил дополнительный гравитационный манёвр около Сатурна).

Цели миссии New Horizons

Главная задача миссии - исследовать формирование системы Плутона и Харона , пояса Койпера, процессы, сопровождавшие раннюю эволюцию Солнечной системы. Космическая станция «New Horizons» должна заняться исследованием поверхности и атмосферы объектов в системе Плутона . Расширенная миссия включает в себя аналогичные исследования некоторых объектов пояса Койпера .

К задачам миссии относятся:

• Картографирование поверхности Плутона и Харона
• Исследование геологии и морфологии Плутона и Харона
• Исследование атмосферы Плутона и её рассеяния в окружающее пространство
• Поиск атмосферы у Харона
• Построение карты температур поверхности Плутона и Харона
• Поиск колец и новых спутников Плутона
• Исследование объектов пояса Койпера

Устройство аппарата Новые Горизонты

1 - РИТЭГ, 2 - узконаправленная антенна, 3 - широконаправленная антенна, 4 - всенаправленная антенна, 5 - двигатели коррекции,6 - звёздные датчики, A - Alice,R - Ralph, L - LORRI, S - SWAP,P - PEPSSI, X - REX, D - VB-SDC.

1 - РИТЭГ, 2 - жалюзи системы обеспечения теплового режима, 3 - двигатели коррекции, 4 - всенаправленная антенна, 5 - звёздные датчики, A - Alice, R - Ralph, L - LORRI, S - SWAP, P - PEPSSI, X - REX, D - VB-SDC.

Масса аппарата - 478 кг, включая 77 кг топлива. Размеры - 2,2×2,7×3,2 метра.

Запуск был осуществлен с помощью американской ракеты-носителя «Атлас-5» в конфигурации «551» с применением российского двигателя РД-180, наиболее тяжёлого варианта этой ракеты из примененных в 2012 году, так как требовалось значительное ускорение аппарата.

Телеметрия и управление

Для связи АМС использует 4 антенны X – диапазона: узконаправленную с высоким коэффициентом усиления, широконаправленную со средним коэффициентом усиления и две всенаправленные антенны. На Земле для обмена данными используются антенны дальней космической связи, имеющие диаметр 70 метров и уже применявшиеся в проектах дальше орбиты Юпитера. Всенаправленные антенны применялись только на ранних этапах полёта АМС в околоземном пространстве и чтобы оказать помощь при аварийной ситуации (например, в случае потери ориентации).

При управлении передающим устройством допускается удвоение скорости передачи данных на Землю, такой способ передачи был успешно испытан в начале миссии и сейчас считается рабочим вариантом.

При проектировании системы связи большинство важных узлов были продублированы, чтобы при выходе из строя основного устройства его функции приняло на себя запасное. В районе Юпитера система отправляла на Землю данные со скоростью 38 килобит в секунду (4,75 кбайт/с), эта скорость, сравнима со скоростью работы устаревшего dial-upмодема. Информацию о системе Плутона аппарат передает со скоростью 768 бит в секунду (96 байт в секунду); на передачу одного мегабайта уходит примерно три часа. Хотя эта скорость и крайне мала, но она позволяет отправить на Землю бесценные научные данные и даже фотографии высокого качества. Кроме малой скорости, сложность работы с системой связи заключается в задержке сигнала, составляющей четыре с половиной часа в каждую сторону.

Полученные данные первоначально будут сохраняться в накопителях бортового компьютера. Это вызвано отчасти высокой скоростью поступления информации, существенно превышающей пропускную способность передатчика, а также тем, что для уменьшения массы станции монтаж аппаратуры выполнен прямо на корпусе АМС и для её нацеливания требуется поворот всего аппарата.

Энергообеспечение

Источником электроэнергии служит радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). Вначале миссии его мощность составляла 250 Ватт, каждые четыре года она уменьшается на 5 процентов, что обеспечивает мощность в 200 Ватт при выполнении основного этапа миссии - пролёте в системе Плутона. Это значительно уступает мощности РИТЭГов, установленных на «Вояджерах» (470 Ватт на старте, 290 Ватт по состоянию на 2006 год). Это объясняет меньшую длительность проекта, который должен завершиться в 2020-ых годах, когда АМС пролетит расстояние в 50 - 55 астрономических единиц.

Основой системы питания послужила уже опробованная в других миссиях («Улисс», «Галилео», ) модель РИТЭГа «GPHS-RTG». В генераторе содержится около 11 килограммов топлива в виде 72 капсул оксида плутония-238. Каждая капсула расположена в силовом корпусе из иридия, поверх которого находится оболочка из графита.

Этот изотоп отличается высоким тепловыделением на единицу массы, а также радиоактивным распадом, проходящим с испусканием только альфа-частиц, что позволяет использовать только лёгкую радиационную защиту. Данный изотоп можно получить лишь при выработке оружейного плутония, однако эти работы остановлены и в США, и в России, и это делает его крайне дефицитным и дорогим.

Проблемы с финансированием и задержки в производстве привели к тому, что генератор получил меньшую мощность, чем было изначально запланировано, что привело к пересмотру программы исследований. Масса плутония в РИТЭГе «NewHorizons» примерно в три раза меньше, чем было в миссии «Кассини-Гюйгенс».

Вычислительный комплекс станции

Вычислительный комплекс АМС представлен двумя системами - системой обработки команд и данных и системой навигации и управления. Каждая из них продублирована, всего вычислительный комплекс состоит из четырех компьютеров. В основе каждого лежит процессор Mongoose-V (радиационно-стойкая версия процессора R3000) с архитектурой MIPS, работающий на частоте 12 мегагерц. В сравнении с процессором RAD750, используемом в миссии , он менее производителен и работает с меньшей частотой (12 против 200 мегагерц), но его стоимость гораздо меньше. Для сохранения полученной информации служат два банка флеш-памяти (основной и запасной) объёмом по 8 гигабайт.

Платы компьютеров расположены в специальных модулях, в которых поддерживается нужный температурный режим; также там размещены электронные компоненты приборов и органов управления.

19 марта 2007 года в результате сбоя компьютер произвел перезагрузку и перешёл к защищённому режиму работы. Для полного восстановления работоспособности потребовалось двое суток, но часть собранных данных о магнитосфере Юпитера была потеряна. Данное происшествие не повлияло на основную миссию АМС.

Ориентация и стабилизация

Поскольку бортовой источник энергии АМС не располагает нужной мощностью для стабилизации посредством маховиков, ориентация и стабилизация аппарата выполняется только корректирующей двигательной установкой, топливом для которой служит метилгидразин. В топливном баке «New Horizons» помещается до 90 килограммов метилгидразина, но было загружено лишь 77 килограммов, чего достаточно для придания аппарату дополнительной скорости в 290 метров в секунду.

• АМС New Horizons сделала снимок этот снимок Европы после максимального сближения с Юпитером

• 1Юпитер и его спутник Ио. Снимок сделан АМС New Horizons в начале 2007 года.

• Комбинированный снимок северного сияния на Юпитере, сделанный New Horizons и косми́ческой рентгеновской обсерватоорией Chandra

• Изображение Малого красного пятна в атмосфере Юпитера, составленное из снимков космического телескопа Hubble и АМС New Horizons

Обеспечение теплового режима

Температура внутри АМС колеблется от 10 до 30 °C. В начале полета на стороне аппарата, обращённой к Солнцу, температура хотя и выходила из этого коридора, но не была выше 40 °C. Минимум допустимой температуры составляет 0 °C, это обусловлено температурой замерзания гидразина.

Температурный режим зависит от баланса электропитания, тепла, выделяемого РИТЭГом, выделения тепла через термоизоляцию и внешние элементы станции.

Для поддержания температурного режима аппарат обёрнут лёгкой многослойной термической изоляцией, удерживающей тепло, выделяемое работающей электроникой.

Приборы, установленные на АМС

АМС «Новые Горизонты» оснащена следующими приборами:

• ультрафиолетовым спектрометром Alice для изучения состава атмосферы и структуры поверхности Плутона. Он был разработан в Юго-западном исследовательском институте. Такой же прибор был создан для АМС «Розетта» Европейского космического агентства;
• обзорной фотокамерой Ralph, работающей в видимом и инфракрасном диапазонах;
• камерой LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) с разрешением в 5 микрорадиан, способной производить детальную съёмку и съёмку с большого расстояния. Камера была разработана в APL;
• измерителем параметров частиц солнечного ветра SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto), разработанным в Юго-западным исследовательским институтом. Он поможет установить наличие у Плутона магнитосферы, а также определить скорость, с которой он теряет атмосферу;
• спектрометром энергетических частиц PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation). Задача прибора - поиск нейтральных атомов, уходящих из атмосферы Плутона и получающих заряд от солнечного ветра;
• детектором пыли VB-SDC (Venetia Burney Student Dust Counter) для определения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера;
• радиоспектрометром REX (англ. Radio EXperiment), интегрированным с основной антенной АМС. Его задача - изучение структуры атмосферы Плутона, тепловых свойств его поверхности и измерение массы Плутона, Харона и некоторых объектов пояса Койпера).

ТАСС-ДОСЬЕ /Инна Климачева/. 14 июля 2015 г. впервые на близком расстоянии от Плутона пролетел космический аппарат с Земли. Американская автоматическая межпланетная станция New Horizons максимально приблизилась к карликовой планете на расстояние 12,5 тыс. км.

Плутон

Это небесное тело было открыто 18 февраля 1930 г. американским астрономом Клайдом Томбо (1906-1997).

Ранее Плутон считался полноценной девятой планетой Солнечной системы, однако в 2006 г. Международный астрономический конгресс объявил его карликовой планетой.

Плутон удален от Земли на расстояние приблизительно в 5,7 млрд км. До посещения New Horizons в распоряжении ученых имелись только фотографии карликовой планеты, сделанные с околоземной орбиты телескопом Hubble ("Хаббл"; совместный американо-европейский проект). Однако эти снимки позволяли различить лишь самые общие детали поверхности.

История проекта

Автоматическая межпланетная станция New Horizons (с англ. "Новые горизонты") создана по заказу Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА; NASA) в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University; г. Балтимор, штата Мэриленд, США).

Лаборатория также осуществляет общее руководство миссией New Horizons. За научную аппаратуру, установленную на космическом аппарате, отвечает Юго-Западный исследовательский институт (Southwest Research Institute; г. Сан-Антонио, штат Техас).

Работы по проектированию аппарата начались в конце 1990-х гг., по созданию стартовали в 2001 г. Стоимость проекта в 2006 г. оценивалась в $650 млн.

Характеристики АМС

• Космический аппарат имеет форму неправильной призмы.
• Его габариты - 2,2 x 2,7 x 3,2 м, общая масса - 478 кг.
• Бортовой вычислительный комплекс состоит из двух систем - обработки команд и данных; навигации и управления. Каждая из них дублируется, в итоге на борту АМС четыре компьютера.
• Двигательная установка включает 14 двигателей (12 - для ориентации и два - для коррекции), работающих на гидразине.
• Энергообеспечение осуществляется за счет радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), использующего диоксид плутония-238 (при запуске на борту находилось 11 кг радиоактивного топлива, которое было закуплено у России).
• Мощность РИТЭГ - 240 ватт, при подлете к Плутону - около 200 ватт.
• Для хранения научной информации предусмотрено два банка флеш-памяти общим объемом 16 гигабайт - основной и резервный.

Научная аппаратура

На аппарате установлено семь научных приборов:

• ультрафиолетовая камера-спектрометр Alice ("Элис");
• обзорная камера Ralph ("Ральф");
• оптическая телескоп-камера LORRI ("Лорри") с разрешением в 5 микрорадиан (единица измерения углового разрешения в астрономии), предназначенная для детальной и дальней съемки; радиоспектрометр REX ("Рэкс");
• анализатор частиц SWAP ("Своп");
• детектор частиц PEPSSI ("Пепсси");
• детектор космической пыли SDC ("Эс-ди-си").

Помимо научного оборудования, на борту АМС находится капсула с частью праха астронома Клайда Томбо, а также компакт-диск с именами 434 тыс. 738 землян, участвующих в акции НАСА "Пошли свое имя на Плутон".

Запуск и полет

New Horizons был запущен 19 января 2006 г. ракетой-носителем Atlas V ("Атлас-5") с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида, США).

В апреле 2006 г. космический аппарат пересек орбиту Марса, в феврале 2007 г. совершил гравитационный маневр в окрестностях Юпитера, в июне 2008 г. пролетел мимо Сатурна. В июле 2010 г. провел съемку Нептуна и его спутника Тритон, в марте 2011 г. пересек орбиту Урана, в августе 2014 г. - Нептуна.

В январе-феврале 2015 г. New Horizons приступил к наблюдениям за Плутоном и его крупнейшим спутником - Хароном. В начале апреля, приблизившись к планете на расстояние в 113 млн км, автоматическая станция передала на Землю фотографии. В мае были сделаны снимки его спутников - Гидры, Никты, Кербера, Стикса, в июне - первые цветные изображения Плутона и Харона (несмотря на низкое разрешение снимков удалось рассмотреть разницу в цвете поверхностей небесных тел, цветовая гамма планеты ближе к бежево-оранжевой, спутник - серый).

4 июля 2015 г. на автоматической межпланетной станции произошел компьютерный сбой и с аппаратом была потеряна связь. АМС перешла в безопасный режим и прекратила сбор данных. Спустя два дня, 6 июля, автоматическая станция вернулась к нормальному режиму работы.

Встреча с Плутоном

14 июля 2015 г. New Horizons максимально приблизился к Плутону - на расстояние 12,5 тыс. км. Спустя 14 минут космический аппарат оказался на минимальном удалении от Харона - 28,8 тыс. км. Однако сигнал-подтверждение о достижении основной цели путешествия от него был получен Землей только на следующий день - 15 июля.

Пролетая рядом с карликовой планетой, межпланетный аппарат проводил наблюдения в течение 9 дней. Им были впервые получены детальные цветные снимки Плутона и Харона (опубликованы в сентябре 2015 г.), проведены исследования атмосферы карликовой планеты.

Новых спутников Плутона, помимо уже известных пяти, обнаружить не удалось. Все наблюдения велись с пролетной траектории, из-за чего в хорошем разрешении была сфотографирована только часть поверхности Плутона. На орбиту карликовой планеты New Horizons не мог выйти из-за своей большой скорости - примерно 14,5 тыс. км/с.

Планируется, что New Horizons будет передавать собранные данные до октября - декабря 2016 г. (сигналы от него доходят до Земли с опозданием на 4,5 часа). К июлю 2016 г. передано уже более 75% данных, собранных космическим аппаратом при пролете рядом с Плутоном.

Продолжение миссии

После исследования Плутона New Horizons отправился к другим объектам пояса Койпера, в который входит карликовая планета. Пояс находится в 5 млрд км от Солнца, за орбитой Нептуна, и состоит из малых небесных тел. Он был назван в честь американского астронома Джерарда Койпера, высказавшего в 1950 г. предположение о существовании малых тел за Нептуном.

В январе 2019 г., как ожидается, космический аппарат пролетит вблизи другого объекта пояса - небольшого астероида 2014 MU69 диаметром около 45 км. Исследование New Horizons объектов пояса Койпера продолжится до 2021 г.

По состоянию на 13 июля 2016 г., автоматическая межпланетная станция находится в полете 10 лет 5 месяцев и 25 дней.

Ожидаемое окончание работы New Horizons - 2026 г.

Полная миссия «Новых горизонтов» рассчитана на 15-17 лет.

«Новые горизонты» покинул окрестности с самой большой из всех космических аппаратов скоростью. В момент выключения двигателей она составила 16,26 км/с (относительно Земли). Гелиоцентрическая скорость составила45 км/с, что позволило бы «Новым горизонтам» уйти из даже без гравитационного манёвра около Юпитера. Однако в 2015 году гелиоцентрическая скорость аппарата составляла около 14,5 км/с, что меньше, чем скорость «Вояджера-1» - 17,012 км/с («Вояджер-1» набрал бо́льшую скорость за счёт дополнительного гравитационного манёвра у ).

Цели миссии

Основными целями миссии являются исследование формирования системы Плутона и Харона, формирования пояса Койпера, процессов, происходивших на ранних этапах эволюции Солнечной системы. Космический аппарат будет изучать поверхность и атмосферу объектов системы Плутона, ближайшее окружение Плутона. Аналогичные исследования возможны у объектов пояса Койпера в расширенной миссии.

В частности, будут произведены следующие научные наблюдения:

• Картографирование поверхности Плутона и Харона
• Исследование геологии и морфологии Плутона и Харона
• Исследование атмосферы Плутона и её рассеяния в окружающее пространство
• Поиск атмосферы у Харона
• Построение карты температур поверхности Плутона и Харона
• Поиск колец и новых спутников Плутона
• Исследование объектов пояса Койпера

На протяжении этой недели, начиная с 14 июля, нас засыпали данными о невероятном по своей эпичности событии: космический аппарат NASA «Новые горизонты» пролетел мимо одного из последних рубежей нашей Солнечной системы, Плутона.

Зонд «Новые горизонты» - это первый космический аппарат, созданный чтобы достичь Плутона, и научная информация, которую он за свой полет собрал, в конечном счете перепишет наш учебник по этому крошечному ледяному миру, о котором мы знаем так мало. Миссия «Новых горизонтов» во многом уникальна и даже имеет несколько секретов на борту.

Перед вами 11 любопытных фактов о невероятной миссии на Плутон.

Запуск «Новых горизонтов» стал самым быстрым в истории

19 января 2006 года NASA прицепило космический аппарат «Новые горизонты» на вершину ракеты «Атлас-V» и запустило в космос. Это был самый быстрый запуск в истории - была достигнута скорость свыше 58 000 км/ч. Спустя всего девять часов после запуска аппарат уже достиг Луны. Астронавтам программы «Аполлон» понадобилось три дня, чтобы до нее добраться. Зонд «Новые горизонты» долетел до нее в восемь раз быстрее.

Когда был запущен зонд «Новые горизонты», Плутон был еще планетой

Когда был запущен зонд, ученые уже обеспокоенно шептались о статусе Плутона в числе планет. Это потому, что в 2005 году был обнаружен объект Эрис, размером с Плутон, и астрономам нужно было решить, станет ли Эрис десятой планетой или же проще пересмотреть определение планеты.

В конечном итоге Плутон перестал быть планетой через пять месяцев после запуска «Новых горизонтов».

Несмотря на то, что зонд «Новые горизонты» был создан для Плутона, он заглянул и к Юпитеру

В 2007 году аппарат «Новые горизонты» провел важную встречу с Юпитером. Космическому аппарату была нужна мощная гравитация гигантской планеты, которая ускорила зонд подобно выстрелу из рогатки в направлении Плутона. Этот облет был успешным и разогнал зонд еще на 14 500 км/ч.

Зонд «Новые горизонты» сделал первое видео извержения внеземного вулкана

Один из спутников Юпитера Ио обслуживает более четырех сотен вулканов, что делает его самым геологически активным и сухим объектом в нашей Солнечной системе. Когда зонд «Новые горизонты» приближался к Юпитеру, он сделал серию снимков Ио, которые выявили вулканические всплески на поверхности.

Все вместе, эти снимки позволили создать первое видео извергающегося вулкана за пределами Земли.

«Новые горизонты» везет прах открывателя Плутона Клайда Томбо

Томбо открыл эту карликовую планету в 1930 году, а спустя 67 лет, умирая, попросил отправить свой прах в космос. NASA поместило горсть его праха в верхнюю часть аппарата «Новые горизонты», прежде чем он был запущен в 2006 году. Его останки «посетили» планету, которую он открыл. Однако пепел Томбо - это всего один из ряда секретов на борту «Новых горизонтов».

Зонд «Новые горизонты» работает на ядерном топливе

Зонд «Новые горизонты» летит так далеко от Солнца, что не может рассчитывать на солнечные батареи для генерации энергии. Вместо этого его ядерная батарея преобразует излучение от распада атомов плутония в электричество, питая таким образом его двигатель и инструменты на борту, чтобы он собрал максимум возможной информации.

Такие батареи в дефиците. У NASA, к примеру, осталось плутония на пару таких. И производить пока не собираются.

На борту «Новых горизонтов» семь инструментов, два из них названы в честь героев телесериала 50-х

Пять из семи инструментов «Новых горизонтов» представлены акронимами. Некоторые из них звучат знакомо вроде PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) и REX (Radio Science Experiment).

Два инструмента без акронимов в своих названиях - это Ralph и Alice (Ральф и Алиса). Ральф будет помогать ученым изучать геологию и состав поверхности Плутона, тогда как Алиса займется изучением атмосферы Плутона. Ральф и Алиса (или Элис) - два главных персонажа в телесериале 50-х годов «Молодожены» (Honeymooners).

Все инструменты «Новых горизонтов» работают с минимальным потреблением энергии, особенно камера Ralph

Хотя камера Ralph и была построена больше 10 лет назад, она представляет собой одну из самых хитроумных камер, когда-либо созданных. Она весит порядка 10 килограммов и требует столько же энергии при работе, как небольшая настольная лампа.

Этот мощный инструмент может разглядеть детали поверхности Плутона до 60 метров в поперечнике.

Крошечный обломок мусора может уничтожить аппарат

Сейчас «Новые горизонты» летит через космос на скорости 50 000 км/ч. Если в него попадет кусок льда или пыли, космический аппарат будет уничтожен еще до того, как получит шанс отправить данные назад, в центр управления полетами.

«Даже крошечные частицы размером с рисовое зерно могут быть смертельными для аппарата «Новые горизонты», поскольку движемся мы очень быстро», - говорит Алан Штерн, главный исследователь «Новых горизонтов».

Миссия не закончится Плутоном

Если с Плутоном все пойдет как надо или у «Новых горизонтов» останется достаточно топлива, зонд полетит дальше, чтобы изучить еще хотя бы один объект в регионе Солнечной системы за пределами наших планет в поясе Койпера.

Этот пояс находится на границе нашей Солнечной системы и в 20 раз шире, чем пояс астероидов, который отделяет Марс от Юпитера. Астрономы думают, что он может хранить обломки небесных объектов, оставшихся со времен формирования нашей Солнечной системы.

Прошло 26 лет с тех пор, как мы в последний раз «впервые» взглянули на планету

Последний раз, когда это происходило, было в 1989 году, когда «Вояджер» пролетел мимо Нептуна. С тех пор мы не исследовали новых миров. Нынешний пролет Плутона - исторический.