Selepas fakta: semua tentang Pluto dan misi New Horizons

Selepas fakta: semua tentang Pluto dan misi New Horizons

Alexey Paevsky
"Mekanik Popular" №9, 2015

Untuk kali pertama (dan satu-satunya masa) dalam sejarah era ruang angkasa, NASA memohon kebenaran untuk melawat kawasan-kawasan sekitarnya untuk penemu. Kebenaran diberikan, dan kini kita dapat melihat gambar-gambar yang menakjubkan di dunia yang jauh – bekas planet Pluto, yang paling jauh dari Matahari.

Dalam pandangan artis, satelit terbesar Pluto Charon naik di atas permukaan kutub selatan Pluto yang beku, menyebabkan cahaya perak cahaya. Foto: JHUAPL / SwRI

Seorang ahli astronomi Amerika, Clyde Tombo, masih seorang lelaki muda yang menemui Pluto pada tahun 1930, hampir tidak membayangkan pada ketika itu bahawa sesetengah orang akan dapat menghantar kapal angkasa ke penemuan barunya. Ide misi untuk planet kesembilan muncul pada awal 1990-an, ketika penemunya masih hidup. Hasilnya, pada tahun 1992, Tombo berusia 86 tahun menerima mesej yang tidak dijangka daripada Makmal Jet Propulsion (JPL) NASA, di mana beliau telah diminta kebenaran untuk melawat Pluto. Sudah tentu, keizinan ini tidak mempunyai status undang-undang, tetapi ia adalah satu gerakan yang sangat indah – satu penghormatan kepada lelaki yang membuka garis terjauh sistem suria.

Tombo meninggal pada tahun 1997, kurang dari sepuluh tahun sebelum permulaan misi ke planetnya. Walau bagaimanapun, beliau memenangi paling berprestij, luar biasa dan pastinya pengebumian paling jauh dalam sejarah manusia: kira-kira satu ons (31 g) abunya diletakkan di dalam kapal angkasa, yang pergi ke Pluto dan seterusnya. Bersama-sama dengan abu Tombo, beberapa lagi perkara simbolik pergi ke Pluto: CD dengan nama-nama yang direkodkan hampir setengah juta orang yang mengambil bahagian dalam tindakan "Kirim Nama Anda kepada Pluto", sebahagian daripada kulit ruang angkasa lepas SpaceShipOne pertama dan jenama 1991 dengan slogan "Pluto Belum disiasat. "

Dari kiri ke kanan: Pluto, Eclipse Solar – Pluto menutup Matahari, Charon ') "> Dari kiri ke kanan: Pluto, Eclipse Solar – Pluto menutup Matahari, Charon "border = 0> Dari kiri ke kanan: Pluto, Gerhana Matahari – Pluto menutup Matahari, Charon

Misi anatomi

Kerja-kerja di New Horizons (New Horizons) benar-benar bermula pada tahun 2000 di bawah arahan Alan Stern, pengarah Bahagian Penyelidikan Angkasa di Institut Penyelidikan Selatan-Barat (Southwest Research Institute, SwRI). Para pendahulu New Horizons adalah projek Pluto 350 dan Pluto Kuiper Express, peluncuran kedua itu pada asalnya dijadualkan pada tahun 2000 dengan planet mencapai 2012-2013.Tetapi projek itu tidak bernasib baik – pada tahun yang sama, belanjawan dipotong, kerana kos penerbangan dianggarkan pada satu bilion dolar, dan akibatnya, misi itu hanya dibatalkan. Projek baru ini dilaksanakan dalam masa yang sangat singkat – hanya lima tahun yang berlalu dari penciptaan pasukan saintifik dan kejuruteraan kepada kenderaan yang telah selesai: pada musim sejuk tahun 2005-2006, siasatan yang dipasang dan ditutup dengan penebat haba sudah di Cape Canaveral, siap untuk dilancarkan.

Apabila anda melihat kapal angkasa ini, satu terperinci penting menjadi jelas: ia tidak kelihatan seperti satelit moden dalam siluet – ia tidak mempunyai bateri solar. Ini tidak menghairankan, kerana Pluto mempunyai cahaya matahari yang sangat sedikit. Planet terjauh yang mana kapal angkasa dihantar menggunakan tenaga solar adalah Jupiter. Platform segitiga dengan antena yang sangat terarah pada salah satu pesawat berakhir dengan silinder aneh yang menonjol dari salah satu sudut. Ia adalah RTG, sebuah penjana thermoelectric radioisotop. Di dalamnya, elektrik dijana secara langsung dengan mengubah haba pelepasan isotop radioaktif. Sumber kuasa yang sama digunakan dalam alat Cassini yang terkenal, yang telah bekerja di sistem Saturnus selama lebih dari sepuluh tahun, dan di Rover penasaran.

Di dalam RTG adalah 11 kg plutonium-238. Isotop ini sangat mudah untuk tujuan sedemikian: apabila ia mereput, banyak haba dilepaskan, dan plutonium ini mengeluarkan hanya zarah alfa berat, yang mana ia agak mudah untuk dilindungi. Kekurangan utama isotop ini adalah kekurangannya: ia merupakan produk sampingan dalam pengeluaran plutonium gred senjata, dan kini proses ini dihentikan di Amerika Syarikat dan Rusia. Oleh itu, pada plutonium Horizons Baru (dan rizab tenaga) adalah tiga kali kurang daripada, katakan, Cassini.

Sembilan setengah tahun perjalanan

Enjin RD-180 Rusia dipasang di roket Atlas V membawa kenderaan di luar tapak pelancaran di Cape Canaveral. New Horizons menjadi kapal angkasa terpantas "pada permulaan": selepas enjin penggalak dimatikan, kelajuan probe relatif terhadap Bumi adalah 16.26 km / s, dan kelajuan relatif terhadap Matahari – 45 km / s. Walau bagaimanapun, kini unit terbang pada kelajuan 14.5 km / s berbanding Matahari, jadi tajuk kapal angkasa terpantas telah kembali ke Voyager-1 yang terkenal, yang bergerak jauh dari bintang kami pada kelajuan lebih daripada 17 km / s. Tetapi dengan kelajuan seperti itu untuk sampai ke Pluto akan mengambil masa yang lama.Kini isyarat dari peranti itu pergi ke Bumi selama hampir lima jam.

Sepanjang perjalanan, New Horizons menetapkan rekod dunia bukan sahaja dengan pantas bergerak jauh dari Bumi, tetapi juga dengan kelajuan perjalanan ke Bulan: hanya 8 jam dan 35 minit. Setahun kemudian, dengan alat kecil membuat gerakan graviti berhampiran Musytari. Pada masa ini, semua instrumen saintifik diuji dan satelit Galilean yang menakjubkan dari Musytari dan planet terbesar Sistem Suria dipelajari. Sebagai contoh, berjaya mendapatkan gambar-gambar gunung berapi yang paling indah di Io satelit. Pada permulaan penerbangan, New Horizons berjaya mengambil gambar asteroid kecil, juga untuk memeriksa sistem penangkapan imej. Peranti itu berjaya membuat pukulan pertama Pluto pada tahun pertama penerbangan, pada September 2006. Foto itu tidak mempunyai nilai saintifik, bagaimanapun, ia menunjukkan keupayaan kamera LORRI. Tetapi kebanyakan masa, dua pertiga daripada keseluruhan penerbangan, unit "tidur", atau, secara saintifik, berada dalam mod hibernasi – 1837 hari, dibahagikan kepada 18 tempoh dari 36 hingga 202 hari panjang, unit tidak dihubungi, tetapi hanya terbang menjimatkan tenaga.

Memprotes planet

Pada musim panas 2006, apabila peranti itu sudah terbang ke arah matlamatnya, peristiwa mercu tanda berlaku yang menyebabkan perdebatan hangat.Hakikatnya, Perhimpunan Agung Kesatuan Astronomi Antarabangsa (IAU) yang seterusnya, memutuskan untuk membawa perintah kepada istilah planet. Sesungguhnya, sejak beberapa dekad yang lalu, banyak benda yang berbeza ditemui dalam tali pinggang Kuiper di luar Neptunus, dan beberapa daripadanya adalah sebanding dengan Pluto, atau lebih daripada itu. Adakah mereka juga perlu menulis ke planet? Akibat perdebatan yang sukar, ahli astronomi memutuskan untuk menukar kata-kata dan mempertimbangkan planet ini sebagai satu-satunya badan yang memenuhi tiga syarat berikut. Pertama, ia berputar di sekitar matahari. Kedua, ia cukup besar untuk memperoleh bentuk dekat dengan sfera di bawah tindakan keseimbangan hidrodinamik. Dan ketiga, ia cukup besar bahawa ruang sekitarnya dibersihkan dari badan angkasa yang lain.

Mercury, Venus, Bumi, Marikh, Musytari, Zuhal, Uranus dan Neptunus meluluskan ujian baru dari MAC, dan Pluto telah "dipotong" pada keadaan ketiga. Sekarang dia, seperti Ceres dari tali pinggang asteroid, serta Haumea, Makemake dan Eris dari tali pinggang Kuiper, dianggap planet kerdil. Walau bagaimanapun, kini pergerakan "Kembali Pluto kepada keluarga!" Sudah tentu sebuah keluarga planet klasik.

22 jam berdiam diri

Walau bagaimanapun, meskipun objektif utama misi itu kagum, penerbangan terus berlanjut. Sejak Januari 2015, para astronom sentiasa memerhatikan Pluto yang mendekati. Pada musim bunga, dua tonggak penting telah diluluskan. Pada 12 Mac, Pluto mempunyai kurang daripada satu unit astronomi (1 AU adalah jarak dari Bumi ke Matahari), dan pada 5 Mei resolusi imej Pluto dan satelitnya melebihi nilai maksimum yang boleh diperolehi menggunakan teleskop Hubble. Sedikit kemudian, gambar dan animasi diterbitkan, menunjukkan pergerakan semua lima satelit Pluto – Charon besar dan Nikts yang sangat kecil, Hydra, Kerberus dan Stix. Imej-imej ini mengesahkan pengiraan berdasarkan pemerhatian teleskop Hubble: disebabkan oleh gangguan graviti yang disebabkan oleh Charon, satelit lain (badan-badan seperti melon kecil) jatuh dalam penerbangan dan terbang di orbit yang tidak teratur. Setiap hari, Pluto dan Charon kelihatan lebih jelas, mereka dapat melihat lebih banyak maklumat. Setiap orang sedang menunggu hari penumpuan maksimum pada 14 Julai, apabila tiba-tiba …

Sepuluh hari sebelum tarikh pendekatan terdekat, pada 4 Julai, komputer papan atas peranti gagal.Komunikasi dengan pusat kawalan di Bumi terganggu selama 81 minit. Dalam keadaan apabila isyarat kepada satu pihak berjalan empat dan setengah jam, dan sembilan perlu menunggu tindak balas, ini menyebabkan para saintis agak bimbang. Walau bagaimanapun, sistem komputer peranti tersebut telah diatasi dengan kerosakan dan persediaan untuk penyesuaian semula diteruskan.

Dan kemudian datang "hari X untuk planet X" – 14 Julai 2015, hari bahawa semua ahli astronomi telah menunggu lebih daripada sembilan tahun. Peranti dihantar ke Bumi pukulan terperinci pertama permukaan Pluto … dan jatuh senyap, kali ini – selama 22 jam. Tetapi ia adalah satu keheningan yang dirancang, untuk masa komunikasi radio misi saintifik utama dengan Bumi dimatikan. Siasatan itu terbang melalui sistem Pluto pada jarak 12,500 km dari permukaannya, berjaya menghidupkan kamera dan berjaya memotret sisi gelap Pluto, melihat halo atmosfera di sekitar cakera gelap. Dan kemudian keseronokan itu bermula.

Mereka yang menemui kemunculan Internet pada tahun 1990-an masih ingat berapa lama masa yang diambil untuk memuat turun fail video pendek menggunakan modem telefon pada kelajuan 16.600 bps ke komputer rumah. Jadi, di Pluto, keadaan lebih buruk lagi. Kadar pemindahan data hampir tidak mencapai 1000 bps.

Dan pada masa lalu Pluto, siasatan itu mengumpulkan kira-kira 50 GB maklumat saintifik yang perlu dihantar ke Bumi – inilah tujuan misi itu. Pemindahan data ini akan mengambil … hampir dua tahun, sehingga Mac 2017. Sudah tentu, gambar pertama dan data saintifik yang paling penting telah dipindahkan pada hari-hari pertama. Dan sekarang pemindahan imej baru digantung selama dua bulan penuh.


Semasa laluan lalu penyelidikan Pluto dikumpulkan kira-kira 50 gigabait maklumat saintifik yang mesti dihantar ke Bumi – inilah tujuan misi tersebut.


Jenis Pluto

Gambar utama yang telah diambil adalah gambar Pluto dan Charon dalam resolusi tinggi. Sistem Pluto-Charon umumnya unik – ia adalah satu-satunya planet dua dalam sistem solar. Ia adalah satu berganda: Charon begitu besar sehingga Pluto berputar di sekitar pusat jisim yang sama, yang terletak di luar permukaan Pluto. Untuk memudahkan bayangkan, bayangkan hammerman berputar tukul. Di sini, tukul tidak berputar di sekeliling atlet, dan mereka berdua "menari" di sekitar titik tertentu.

Pluto sendiri mengejutkan ahli astronomi. Pertama, ternyata sangat mirip dengan Triton: ini mengesahkan bahawa satelit terbesar Neptune ditangkap dari tali pinggang Kuiper. Kedua, tidak ada yang diharapkan untuk melihat hati di Pluto.Walau bagaimanapun, ia adalah tepat simbol jantung yang kelihatan seperti rantau terang di gambaran besar pertama planet kerdil. Walau bagaimanapun, para joker berjaya menulis di dalamnya potret anjing Disney Pluto.

Begitu juga kartografi plutonian. Kedua-dua formasi terbesar di Pluto dinamakan Tombo sebagai penghormatan kepada penemuan planet ini dan Sputnik sebagai penghormatan kapal angkasa Soviet pertama. By the way, Sputnik menjadi kejutan utama Pluto – selepas beberapa hari ternyata ia bukan satu dataran, tetapi lembaran ais dengan glasier bergerak. Peranti Ralf mengesahkan sejumlah besar metana dan ais nitrogen di Pluto. Dalam gambar terperinci, jelas kelihatan bagaimana gletser mengalir ke kawah lama di sempadan utara flat (tanpa kawah tunggal!) Sputnik. Para saintis telah memperhatikan bahawa imej satelit menyerupai imej satelit Antartika, dan ini tidak dijangka sepenuhnya.

Dunia yang jauh

Nikta dan hidra

Pluto-Charon adalah satu-satunya planet binari dalam sistem solar. Satelit planet kerdil Charon agak besar, sehingga mereka berputar di sekitar pusat jisim yang sama di luar permukaan Pluto.Gambar besar Pluto pertama yang membolehkan para astronom menyimpulkan bahawa ia kelihatan seperti Triton (satelit Neptunus) – ini adalah salah satu bukti bahawa Triton adalah salah satu "pribumi" tali pinggang Kuiper. Foto-foto yang dibenarkan untuk membuat peta pertama Pluto, dua formasi terbesar dinamakan "Tombo Plain" sebagai penghormatan kepada penemu planet dan "Lembaran ais Sputnik" sebagai penghormatan kapal angkasa Soviet yang pertama. Selepas laluan itu, peranti itu mengambil gambar gerhana matahari oleh Pluto (struktur aurora dapat menceritakan tentang komposisi dan dinamik atmosfera plutonium). Akhirnya, buat kali pertama, imej besar-besaran satelit Charon, serta lebih kecil Nikta dan Hydra, diambil.

Peranti itu berjaya melihat bahagian belakang Pluto dan mengambil gambar gerhana matahari di tali pinggang Kuiper. New Horizons berjaya memotret bagaimana Pluto menutup Matahari, dan melihat cahaya atmosfera di sekeliling planet kerdil. Mengikut struktur aurora, kesimpulan pertama mengenai komposisi dan dinamika suasana plutonya telah dibuat.

Gunung-gunung di Pluto juga sangat luar biasa. Ketinggian – tidak kurang dari 3.5 km – ini hampir Pergunungan Ural, tetapi mereka masih muda, di pergunungan anda tidak dapat melihat kawah kecil.Foto puncak resolusi tinggi telah dihantar ke Bumi. Mungkin ini bukan hanya gunung, tetapi cryovolcanoes.

Terdapat data pertama mengenai satelit – gambar Nyxas kecil (warna) dan Hydra (hitam dan putih) telah dipindahkan. Terdapat tempat merah misteri pada Nikta, tetapi apa yang belum jelas. Sudah tentu, Charon tidak dibiarkan tanpa perhatian. Salah satu yang pertama dihantar ke Bumi ialah gambar terperincinya, di mana banyak kawah dan jejak aktiviti geologi Charon – rifts dan gunung muda – jelas kelihatan. Mungkin, ia adalah mungkin untuk melihat cryovolcan yang semakin meningkat (bagaimanapun, setakat ini tanpa jejak aktiviti penting). Tempat gelap yang besar yang dilihat pada gambar-gambar awal ternyata berongga aneh, tidak begitu mirip dengan kesan sampingan kawah besar.

Sasaran jauh

Untuk dua tahun akan datang, tugas peranti ini adalah untuk memindahkan data dan menjadikan penduduknya gembira dengan gambar yang cantik, dan saintis dengan teka-teki baru. Dan hanya terbang. Faktanya ialah sekarang New Horizons adalah batu yang dibuang ke langit. Beliau tidak mempunyai bahan api untuk perubahan yang ketara. Maksimum yang mampu ditanggung oleh pasukan radas adalah untuk menolak trajektorinya pada sudut kecil, sehingga satu darjah.Tetapi di mana betul-betul menolak? Pada masa misi itu bermula di kawasan luar angkasa itu, tidak ada satu objek belt Kuiper diketahui. Adakah ia seluruh Pluto? Lagipun, tenaga penjana radioisotop itu sudah cukup untuk sepuluh tahun lagi. Mujurlah, seorang veteran armada astronomi, teleskop Hubble, telah lama bekerja di angkasa. Khususnya untuk misi New Horizons, carian dibuat untuk calon yang sesuai di sektor kanan langit. Ia adalah mungkin untuk mencari tiga objek – dengan kebarangkalian yang berbeza untuk mencapai mereka oleh penyelidik Pluto.

Objek MU69 (1110113Y) 2014 dengan diameter kira-kira 60 km nampaknya paling berjaya – New Horizons akan mencapainya dengan kebarangkalian 100 peratus, setelah membelanjakan hanya 35% bahan api yang tersisa di manuver. Calon kedua adalah asteroid 2014 PN70 (G12000JZ). Kebarangkalian keberhasilan untuk mendapatkannya sedikit kurang – 97%, sementara hampir semua bahan bakar akan dimakan, tetapi tujuan ini juga mempunyai kelebihan: objek ini dua kali ganda ukuran yang pertama, yang meningkatkan nilai saintifiknya. Pada mulanya, objek Hubble terbuka ketiga dianggap – asteroid 2014 OS393 (e31007AI), tetapi kemudian menjadi jelas bahawa hanya 7% kemungkinan untuk melihatnya. Sekarang dia telah dikecualikan daripada senarai calon.

Pemilihan sasaran akan dibuat tidak lama lagi – sebaik sahaja saintis mendapatkan jeda yang singkat. Oleh itu, tidak lama lagi kita akan menanti gambar-gambar dunia, yang belum pernah dilihat sebelumnya.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: