"Új horizontok" | |
---|---|
New Horizons | |
A New Horizons folyamatban van | |
Vevő | NASA |
Gyártó | APL |
Operátor | NASA |
Feladatok | A Plútó rendszer , valamint a Kuiper-öv Arrokoth aszteroida tanulmányozása |
span | Jupiter , Plútó |
Indítóállás | SLC-41 , Cape Canaveral |
hordozórakéta | " Atlasz-5 " 551 |
dob | 2006. január 19. 19:00:00 UTC |
A repülés időtartama | 16 év 9 hónap 11 nap |
COSPAR ID | 2006-001A |
SCN | 28928 |
Műszaki adatok | |
Súly | 478 kg (üzemanyag - 77 kg) |
Méretek | 0,69×2,11×2,74 m |
Erő | 245 W |
Áramforrás | RITEG |
Az aktív élet élettartama | 30 év felett (tervezett) |
célfelszerelés | |
Alice | Faj ultraibolya spektrométer |
Ralph | Látható és IR spektrométer kamera |
LORRI | HD kamera |
CSERE | Napszél elemző |
PEPSSI | Energetikai részecske spektrométer |
REX | rádióspektrométer |
VBSDC | Porérzékelő |
A küldetés logója | |
pluto.jhuapl.edu | |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A New Horizons ( New Horizons ) egy amerikai automatikus bolygóközi állomás (AMS), amelyet a NASA New Frontiers programjának ( New Frontiers ) részeként indítottak útjára . Az állomás lett a történelem első űrhajója, amely közelről fedezte fel a Plútó -rendszert és a Kuiper-övben található Arrokoth aszteroidát , valamint az ötödik AMS, amely elérte a harmadik űrsebességet és elhagyta a Naprendszert .
A New Horizons AMS-t 2006. január 19-én indították útjára egy Atlas-5 hordozórakéta a Canaveral-fokon lévő amerikai űrbázisról . Ezzel egy időben az állomás lett az űrhajó, amely a legnagyobb sebességet kapta az indításkor. 2007. február 28-án a New Horizons gravitációs manővert hajtott végre a Jupiter közelében , növelve sebességét, és tudományos megfigyeléseket végzett az óriásbolygóról és rendszeréről. Az állomás a következő nyolc év nagy részét alvó üzemmódban töltötte, hogy megtakarítsa az erőforrásokat és a kezelési költségeket. A Plútó rendszer elrepülése 2015. július 14-én történt , képeket és nagy mennyiségű egyéb tudományos adatot kapott a Plútóról, annak Charonról és négy kis műholdjáról. Négy évvel később, 2019. január 1-jén a New Horizons közelről tanulmányozta a transz- neptuni Kuiper-övben található Arrokoth aszteroidát , amelyet az állomás indításakor még nem fedeztek fel. Elrepülése volt az első olyan kis naprendszeri test vizsgálata az aszteroidaövön kívül .
2021-ben a New Horizons több mint 50 AU távolságra van a Naptól. Az állomás továbbra is folytat űrkutatást és asztrofizikai megfigyeléseket. A feltételezések szerint legalább 2035-ig működőképes marad, és a Naptól több mint 90 csillagászati egységnyi távolságban képes lesz tudományos kutatásokat folytatni.
Az első lehetőség a Plútó bolygóközi állomás segítségével történő tanulmányozására az 1970-es években jelent meg, amikor a Voyager 1 űrszondát a Szaturnusz elrepülése után a Plútó elrepülését biztosító pályára lehetett irányítani, amelyről akkor még keveset lehetett tudni. De előnyben részesítették a Titán , a Szaturnusz legnagyobb holdja sűrű légkörének közeli vizsgálatait. A Titán elrepülését biztosító pálya kizárta a Voyager 1 további irányát a Plútó felé [1] [2] .
Miután 1989-ben a Voyager 2 AMS tanulmányozta a Neptunusz rendszert, a Plútó maradt az egyetlen bolygó a Naprendszerben [kb. 1] , amelyet nem tártak fel automatikus bolygóközi állomások, ami nyilvánvaló célpontjává tette ígéretes küldetések számára. További ösztönzőként 1978-ban felfedezték a Charont - a Plútó egyik nagy műholdját, 1985-ben pedig a Plútó légkörét . 1989-ben a tudósok megnövekedett érdeklődése arra késztette a NASA-t, hogy finanszírozást biztosítson egy lehetséges bolygóra irányuló küldetés első tervezési tanulmányaihoz. 1989-1990-ben Alan Stern vezette tudósok és mérnökök egy csoportja kidolgozta a Pluto 350 néven ismert Plútói küldetés első koncepcióját. Egy 350 kg tömegű készülék elindítását írta elő minimális tudományos felszereléssel, amely négy eszközt tartalmazott. A repülési terv gravitációs manővereket tartalmazott a Vénusznál, a Földön és a Jupiternél, ami lehetővé tette, hogy egy könnyű és olcsó Delta-2 rakétával 15 év alatt elérjék a Plútót. A küldetés koncepcióját 1991-ben hagyta jóvá a NASA Naprendszer-kutatási Albizottsága, amely biztosította elsőbbségét a megvalósításra javasolt új küldetések listáján. A NASA létrehozta a Külső Bolygók Tudományos Munkacsoportját Stern vezetésével a küldetés továbbfejlesztésére. Ezt követően javaslat született arra, hogy a Mariner Mark II program részeként egy sokkal nagyobb járművet küldjenek a Plútónak, több tudományos műszerrel, hasonlóan a Cassini Szaturnusz-misszióhoz. De egy ilyen eszköz becsült költsége meghaladta a 2 milliárd dollárt, amit elfogadhatatlannak tartottak, és 1992 elején a projekt további fejlesztését elhagyták, visszatérve a Pluto-350 koncepcióhoz. Később, 1992-ben a Jet Propulsion Laboratory (JPL) a Stern csoporttól függetlenül javasolta a Pluto Fast Flyby (PFF) küldetést, amely két kicsi (mindössze 35-50 kg tömegű) egyforma jármű 1998-ban történő felbocsátását irányozza elő. aki felfedezné a bolygónak az ő oldalát. A számítások szerint a Plútóba való repülés 7-8 évig tartana (szemben a korábbi tanulmányok szerint 12-15 évvel), a küldetés költségvetését legfeljebb 400-500 millió dollárra becsülték.A NASA új vezetője, Daniel Goldin támogatta a küldetés koncepcióját a további kidolgozás érdekében. 1992 augusztusában a JPL munkatársa, Dr. Robert Staele, aki a PFF projektet vezette, felhívta a Plútó felfedezőjét, Clyde Tombaugh - t, és engedélyt kért, hogy meglátogassa "a" bolygóját. „Mondtam neki, hogy a küldetés üdvözlendő, bár ez egy hosszú hideg út lesz” – válaszolta Tombo [3] [4] [5] [2] [6] [7] .
A Stele csoport már 1992-ben elkészítette a készülék teljes méretű modelljét, de a PFF koncepció kidolgozása során kiderült, hogy az eszközök tömegére és a küldetés összköltségére vonatkozó kezdeti becslések túl optimista. Mindegyik AMS tömege gyorsan 140-164 kg-ra nőtt, és a küldetés becsült költsége meghaladta az 1 milliárd dollárt, amelyből 800 millió dollár volt két Titan IV hordozórakéta költsége . A komplex Mars Observer küldetés 1993-as elvesztése után a NASA-ban eluralkodott a költséges programokkal szembeni negatív hozzáállás, és új , kisebb és drágább járművek sorozatával induló Mars -kutatási program indult, amely kiemelt finanszírozást kapott. Ráadásul az elnöki adminisztráció nem támogatta a NASA költségvetésének növelését, ami miatt új kutatásokat terveztek, és a Plútói küldetés költségeit 400 millió dollárra kellett csökkenteni.A természetes döntés az volt, hogy a másodikat elhagyták. berendezés. Vizsgálták a költségek külföldi partnerekkel való megosztásának lehetőségét is. 1994 óta, miután Stern találkozott az Orosz Tudományos Akadémia Űrkutatási Intézetének igazgatójával, Albert Galejevvel , fontolóra vették egy közös küldetés lehetőségét Oroszországgal , a Proton hordozórakéta kilövésével és az orosz szonda bevonásával. tanulmányozza a Plútó légkörét, amelynek tudományos adatokat kellett volna sugároznia, amíg a felszínre nem kerül. Kezdetben az ötlet felkeltette az orosz fél érdeklődését, de 1995-ben Oroszország fizetést követelt a rakétáért, ami akkoriban az amerikai törvények szerint nem volt lehetséges. Ezt követően fontolóra vették a német küldetés finanszírozásában való részvételt, amely kifizetheti a "Protont" cserébe egy német szondának a küldetésbe való bevonása ellenében, amelyet a Jupiter műholdjára, az Io - ra dobnak le a 2010-es átrepülés során. a Jupiter rendszer úton a Plútó felé. A küldetés összetettebbé vált, és kétségek merültek fel azzal kapcsolatban, hogy az egyesült államokbeli kormányhivatalok jóváhagyják-e az atomenergia-forrással ellátott amerikai készülék orosz hordozórakétán való indítását. Ennek eredményeként 1996-ban úgy döntöttek, hogy elvetik a nemzetközi részvételű Plútói küldetés koncepcióját. Ugyanakkor 1994-1995-ben tanulmányozták egy könnyű berendezés létrehozásának lehetőségeit atomenergia-forrás felhasználása nélkül, valamint egy kisebb hasznos (és olcsóbb) rakéta alkalmazását, ami nem vezetett pozitív eredményre. Ennek eredményeként a Pluto-350 és a PFF küldetések soha nem fogadták el a megvalósítást, mivel az 1990-es évek közepére a NASA vezetése már nem tartotta prioritásnak a Plútó kutatását [5] [1] [2] [7] .
Az 1990-es évek elején fedezték fel az első Kuiper-öv objektumokat, és a tudományos közösségben kérés érkezett az objektumok részletes tanulmányozására. Válaszul a JPL 1996-ra újraformázta a PFF projektet, hogy a Plútó elrepülése után lehetővé tegye a Kuiper-öv bármely objektumának tanulmányozását. Az új küldetés a Pluto Kuiper Express nevet kapta , 2004-ben egy AMS felbocsátását irányozta elő, amely egy 2006-os Jupiter melletti gravitációs manőver után 2012-ben elérheti a Plutót. A 220 kg tömegű és 600 millió dolláros becslések szerint az állomáson 7 kg tudományos felszerelést kellett volna szállítani - kamerát, infravörös és ultraibolya spektrométereket , valamint a légkör rádiós áttetszőségének kísérletéhez szükséges berendezéseket. A küldetés eredetileg a Deep Space System Program része volt, majd 1998-ban az Europa Orbiter és a Solar Probe küldetésekkel egyesítették az Outer Planets/Solar Probe Project-be. 1999-ben a NASA megkezdte a projekt gyakorlati megvalósítását, és felkérést adott ki tudományos berendezések fejlesztésére. 2000 szeptemberében azonban a NASA leállította a projektet, hivatkozva a küldetés becsült költségének növekedésére (amely elérte az 1,5 milliárd dollárt), és arra hivatkozva, hogy az AMC nagyobb prioritást élvez Európa számára . A Plútói küldetésre tervezett pénzeszközöket a Mars-kutatási programba utalták át. A NASA ugyanakkor kijelentette, hogy elvileg nem mond le a küldetésről, és 2020-ig tervezi annak megvalósítását, de a következő tíz évben nem tervezi újraindítani a munkát. A JPL Stehle csoportja, amely részt vett a Pluto Kuiper Express projektben, feloszlott. A leálláskor a küldetéstervezési tanulmányokra 1989 óta költött teljes összeg körülbelül 300 millió dollár volt [5] [1] [8] [9] [7] .
A NASA döntése a küldetés leállításáról felháborodást váltott ki a tudományos közösségben és a közvéleményben. A kilövés időpontjának elhalasztása miatt meg kellett volna várni a Jupiter következő, gravitációs manőverre alkalmas helyzetét 2014-2015 között. Ugyanakkor a 247 év alatt keringő Plútó 1989-ben áthaladt a perihéliumon , és azóta eltávolodott a Naptól, ami a hőmérséklet fokozatos csökkenéséhez vezet. Félő volt, hogy 2020-ra a Plútó megritkult légköre lecsapódhat a felszínén, ami több mint 200 éven át lehetetlenné teszi a tanulmányozást. Ezenkívül a Plútó 1987 óta távolodik saját napéjegyenlőségétől , ami a forgástengelyének a pálya síkjához való erős dőlésével együtt fokozatosan rontja a repülő AMS-sel végzett tanulmányozás feltételeit: egyre nagyobb része a bolygó felszínének része állandó árnyékban van. Számos fellebbezés érkezett a NASA-hoz és az Egyesült Államok Kongresszusához (az ügynökség költségvetési jóváhagyó ügynöksége) a tudósoktól és a nyilvánosságtól (csak a Planetary Society több mint 10 000 levelet kapott a projekt lezárása miatt aggódó állampolgároktól, amelyeket később továbbítottak a Kongresszusnak ) újragondolásra szólított fel és biztosítja a Plútói küldetést. Ez a nyomás gyors sikerhez vezetett - a NASA már 2000 decemberében új versenyt hirdetett a Plútó és a Kuiper-öv (Plútó-Kuiper-öv) küldetésére a következő feltételekkel: a kívánt kilövés dátuma 2004 decembere, a Plútóba érkezés legkésőbb 2015-nél a küldetés költsége eléri az 500 millió dollárt [10] [5] [11] .
2001 júniusában a NASA az öt javasolt küldetési koncepció közül kettőt választott ki részletesebb fejlesztésre: a POSSE-t (Pluto and Outer Solar System Explorer) Esposito tudományos igazgató és a New Horizons: Shedding Light on Frontier Worlds, Alan Stern tudományos igazgató. Ugyanezen év novemberében bejelentették a New Horizons küldetés győzelmét, és a projekt fejlesztői rátértek a gyakorlati munkára; a projekthez szükséges forrásokat a 2002-es pénzügyi év óta rendelkezésre bocsátották (két alkalommal, a 2002-es és a 2003-as pénzügyi évben a NASA nem vett be küldetést az ügynökség költségvetésébe, de a szükséges finanszírozás a parlamenti képviselők kezdeményezésére bekerült a költségvetésbe a költségvetés során Kongresszus általi jóváhagyási folyamat). A New Horizons volt a NASA New Frontiers programjának első küldetése, amely középtávú bolygóközi küldetések végrehajtását célozta (akár 700 millió dollárba kerül). A projekt kutatási szakasza 2001 július-októberében zárult le. 2002-ben elkészült a repülési terv, az űrrepülőgép és a tudományos műszerek megjelenése és megvédése, valamint a hosszú gyártási periódusú alkatrészek megrendelése. 2003 júliusában hordozórakétát választottak ki a projekthez, 2004 májusában az űrrepülőgép-platform összeszerelése, 2005 áprilisában pedig a szervizrendszerek és tudományos műszerek telepítése. 2002-2005-ben a New Horizons 2 küldetést is előzetesen kifejlesztették a Kuiper-öv egyik nagy objektumának tanulmányozására, az Uránusz esetleges elrepülésével , ennek a készüléknek a tervezése a New Horizons tervezésén alapult [12] [5]. [8] [2] [13] [14] [15] .
Az AMS "New Horizons"-t a Johns Hopkins Egyetem ( Maryland , USA) Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma (APL) fejlesztette ki és gyártotta , ugyanez a szervezet felelős az eszköz repülésének vezérléséért. A küldetés teljes költségét 2007-ben (figyelembe véve az űrhajók irányításának és a tudományos adatok elemzésének várható költségeit) 696,9 millió dollárra becsülték, beleértve az űrhajó (tudományos műszerek nélkül) költségét - 196 millió dollárt, a tudományos műszerekét - 62 dollárt. millió, rakéták - hordozó - 218 millió dollár Összesen több mint 2500 ember vett részt a készülék fejlesztésében és gyártásában [16] [17] [18] .
A New Horizons misszió a következő tudományos feladatokat kapta, három csoportra osztva [19] [8] :
A küldetés további feladata volt a Kuiper-öv bármely objektumának elrepülési pályájának tanulmányozása. A New Horizons indításakor még nem találtak megfelelő objektumot, annak kutatásait már az űrszonda repülése közben is intenzíven végezték [20] .
A "New Horizons" egy automatikus bolygóközi állomás, amelyet hosszú ideig tartó működésre terveztek autonóm áramforrással, radioizotópos termoelektromos generátor (RTG) formájában. Az állomás kialakítása az Ulysses AMS fejlesztése . A készülék teste 0,69 × 2,11 × 2,74 m méretű aszimmetrikus, hatszögletű prizma alakú, méhsejt alakú alumínium panelekből, belső csapágyazású alumínium hengeren alapul (amely egyben adapterként is működik a hordozórakétához való csatlakoztatáshoz), amelyben az üzemanyagtartályok találhatók . A prizma külső oldaláról tudományos műszereket és számos kiszolgáló rendszert helyeznek el, amelyek közül a legnagyobb egy 2,1 m átmérőjű, erősen irányított antenna és egy RTG. A berendezés kilövési tömege 478 kg volt , beleértve 77 kg üzemanyagot [16] [21] [22] .
Mivel a New Horizons pályája főként a jármű indításakor alakul ki, hajtórendszere korlátozott üzemanyag-ellátással rendelkezik, és kis pályakorrekciókra, valamint a jármű tájolásának biztosítására szolgál. A meghajtórendszer négy 4,4 N-os tolóerő-tolóművet tartalmaz a pálya korrekciójához, valamint 12 darab 0,8 N-os tolóerő-szabályozót a helyzet szabályozására és stabilizálására. A két blokkba (fő- és készenléti) elhelyezett motorok a berendezés kerülete mentén nyolc ponton helyezkednek el. A motorok monohajtóanyagú hidrazinnal működnek , amelyet egy titántartályban tárolnak, és héliumnyomás alatt kényszerítenek ki onnan . A teljes üzemanyag-ellátás 77 kg volt, ami összesen 242 m/s sebességnövekedést biztosít a járműben. A korlátozott áramellátás miatt a New Horizons nem használ lendkereket a helyzetszabályozó rendszerben . Repülési módban az állomást forgatással stabilizálják, a kamerák és az ultraibolya spektrométer részvételével végzett tudományos megfigyelésekhez háromtengelyes stabilizálást használnak motorokkal. Az állomás térbeli tájolásának meghatározása csillagérzékelők (amelyek memóriájába 3000 csillagot tartalmazó térkép van beágyazva), gyorsulásmérők és giroszkópok , valamint tartalék napérzékelők [16] [23] [22] segítségével történik .
Mivel a napsugárzás intenzitása a Plútó pályáján 1000-szer kisebb, mint a Föld pályáján, a napelemek energiaellátása nem lehetséges. Emiatt egy F-8 típusú radioizotópos termoelektromos generátort (RTG) használtak a berendezés áramforrásaként. Az RTG-k használata hagyományos megoldás a mélyűrbe (a továbbiakban: Jupiter pályái) küldött állomások esetében, különösen az AMS Pioneer-10 , Pioneer-11 , Voyager -1 és -2 gépeken használtak ilyen áramforrásokat. , Ulysses , Galileo és Cassini. A projekt kidolgozásakor csak egy 245 W-os RTG állt rendelkezésre (összehasonlításképpen a Voyagers RTG teljesítménye 470 W volt ), ami természetes korlátozásokat szabott az energiafogyasztás szintjére és a készülék maximális élettartamára vonatkozóan. , valamint speciális intézkedések elfogadását is szükségessé tette az energiafogyasztás csökkentésére és a hatékony hőszabályozási rendszer létrehozására [16] [24] [22] .
A küldetésben használt RTG-t az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma biztosította . 72 plutónium-238- oxid tablettával van felszerelve , amelyek össztömege 9,75 kg. A plutónium fokozatos bomlása miatt az RTG teljesítménye folyamatosan csökken, évente körülbelül 3,5 W-tal, és a Plútó pályáján elektromos teljesítménye körülbelül 200 W volt, az Arrokoth aszteroida áthaladása alatt - körülbelül 190 W. A jármű fedélzeti elektromos hálózata 30 V feszültségen működik. Az RTG által termelt villamos energia a jármű rendszereibe, berendezéseibe a 96 csatlakozót és több mint 3200 vezetéket tartalmazó áramelosztón keresztül jut el. Az RTG többlet elektromos és hőteljesítménye a világűrbe kerül (a repülés kezdetén az RTG felületét 245°C-ra melegítették), ezért a tudományos műszerek működésére gyakorolt hatásának kizárása érdekében az RTG-t a berendezés ellentétes oldalán helyezték el, és az alapjainál elhelyezett speciális termikus ernyővel is elválasztották [16] [25] [22] .
A hőmérséklet-szabályozó rendszer 10 és 30 °C között tartja a gép belsejében a hőmérsékletet. A repülés elején a Nap felőli oldalon magasabb volt a hőmérséklet, de nem haladta meg a 40 °C-ot. A legalacsonyabb megengedett hőmérséklet 0 °C, és az üzemanyag fagyáspontja határozza meg. A készülék belsejében pozitív hőmérsékletet tart fenn a működtető berendezés, valamint az RTG hőleadása következtében. Abban az esetben, ha ez nem elég, kisméretű elektromos fűtőtestek kapcsolnak be . A felesleges hő kiürítésére (ami az eszköz repülésének kezdeti szakaszában volt releváns) speciális redőnyöket használtak . A hőveszteség minimalizálása érdekében a készülék testét sárga hőszigetelő bevonat borítja , amely egyúttal a mikrometeoritok elleni védelem funkcióját is ellátja . A bevonat 18 rétegből áll ( dacron háló, alumíniumozott mylar film és kapton ) [16] [26] [22] .
A készülék szervizelektronikája két integrált IEM modulban (fő és tartalék) van elrendezve. Mindegyik tartalmaz egy fedélzeti számítógépet, tárolóeszközöket, vezérlő- és navigációs processzort, teljesítmény-átalakítókat, szervoelektronikát és interfészeket a tudományos műszerekkel való kommunikációhoz. A fedélzeti számítógépek a MIPS architektúrájú Mongoose-V processzoron alapulnak, amely az R3000 processzor sugárzásálló változata, és 12 MHz -en működik . Az információk (elsősorban tudományos) tárolására két, egyenként 8 GB -os szilárdtest-tárolóeszközt (fő és tartalék) használnak [16] [27] [22] .
A jármű kommunikációs rendszere tudományos adatok és telemetriai információk továbbítására , a Földről érkező parancsok fogadására és az állomás távolságának pontos mérésére szolgál. A készülék kommunikációs rendszere négy , az X-sávban (8/7 GHz) működő antennát foglal magában, körkörös polarizációval - erősen irányított nagy erősítéssel, széles irányú közepes erősítéssel és két mindenirányú. A Föld oldaláról a kommunikáció a NASA mélyűri kommunikációs antennáival történik, beleértve a 70 méter átmérőjű antennákat is , amelyek nagy távolságból (a Jupiter pályájáról és azon túlról) szükséges jelek fogadásához [16] [28] [22 ] ] .
Az állomás kommunikációs rendszerének alapja egy 2,1 méter átmérőjű, nagy fényerejű , szűken irányított antenna , amely a készülék felső síkjára van rögzítve. Az antenna a Cassegrain séma szerint készült , és legalább 42 dB erősítést biztosít a készülék tengelyéhez képest 0,3 fokos szögtartományban . A Plútó pályájáról ez az antenna 600-1200 bps sebességű információátvitelt biztosít. A megbízható kommunikáció érdekében a kis sugárszélesség miatt a főantennát nagyon nagy pontossággal a Föld felé kell irányítani. A főantenna ellenreflektorának hátoldala egy közepes erősségű, 0,3 méter átmérőjű szélessávú reflektorantenna reflektoraként szolgál, és nem igényel ilyen nagy pontozási pontosságot. A közepes erősítésű antenna a Föld irányától 4 fokig terjedő eltéréssel biztosítja a kommunikációt . Ezzel az antennával a készülék akár 50 a távolságból is képes parancsokat fogadni . e . Az űrszonda ellentétes oldalán két, a Földre való pontos tájolást nem igénylő körsugárzó antenna található, az egyik a körsugárzó antennavevő tetején, a másik pedig a hordozórakéta rögzítőadapterén belül található. Az Omnidirectional antennák 1 a távolságig biztosítják a kommunikációt. és csak a repülés korai szakaszában használták. A készülék sajátossága a nagy teljesítményű rádiójel-adó-vevő alkalmazása, amely 60%-kal alacsonyabb fogyasztást biztosít a korábbi AMS-eken használt hasonló eszközökhöz képest, és az állomás távolságának pontosabb mérését is lehetővé teszi. A New Horizonsnál először alkalmaztak olyan regeneratív rendszert az űrrepülőgép távolságának mérésére, amelyben a földi állomástól kapott, útközben csillapított és zajos mérőjelet nem csak a készülék közvetíti vissza a Földre. , de korábban a készülék fedélzetén történő feldolgozás révén „megtisztítják” a zajtól, ami jelentősen csökkentheti a távolságmérés hibáját. A REX rádiókísérlethez a Plútó légkörének szondázására tervezett berendezés is integrálva van a készülék kommunikációs rendszerébe. A kommunikációs rendszer elemei (az antennák kivételével) megkettőződnek, ami növeli működésének megbízhatóságát [16] [28] [22] .
Az AMS "New Horizons" a következő tudományos műszerekkel [29] van felszerelve :
LORRI
Ralph
CSERE
VBSDC
Tekintettel a küldetés jelentőségére és egyediségére, kilenc szimbolikus és emlék jellegű tárgyat helyeznek el az űrhajó fedélzetén. Ez két amerikai zászló ; két emlékérme Maryland és Florida államnak ; 1990-es amerikai postai bélyeg "Pluto: Not Yet Explored"; az első emberes magánszuborbitális űrhajó, a SpaceShipOne kis töredéke ; két CD , amelyek közül az egyik 434 738 ember nevét tartalmazza, akik részt vettek a NASA "Küldd el a nevedet a Plútónak" kampányában, a másik pedig az eszközről és fejlesztőiről készült fényképeket; és egy kapszula, amely a Plútó felfedezője, Clyde Tombaugh hamvait tartalmazza, aki 1997-ben halt meg [30] [2] .
Az AMS "New Horizons" felbocsátására 2006. január 19-én 19:00 órakor került sor az Egyesült Államok Űrerőinek Cape Canaveral-i ( Florida ) bázisának SLC-41 kilövőkomplexumáról . Az indításhoz az Atlas-5 hordozórakétát a legnagyobb hasznos teherbírású 551-es konfigurációban használták - öt szilárd tüzelőanyag- fokozóval és 5,4 m átmérőjű fejburkolattal . A rakéta első két fokozata 12,4 km -es sebességet adott az űrhajónak. / s a Földhöz képest, heliocentrikus pályára hozva azt . Ezt követően bekapcsolódott a Star 48B szilárd hajtóanyagú felső fokozat , amely körülbelül 80 másodpercig működött, az AMS geocentrikus sebességét 16,207 km/s -ra emelte és elvált, biztosítva, hogy a New Horizons elérje a számított repülési útvonalat. Az állomás indítása nagyon nagy pontossággal történt: a sebesség eltérés a számított értéktől mindössze 18 m/s volt a megengedett 100 m/s mellett, ami lehetővé tette az állomás saját hajtóműveinek üzemanyag-megtakarítását a későbbi korrekciók során. a pályáját. Az első két korrekció 2006. január 28-án és 30-án történt, ezek 18 m/s-mal változtatták a jármű sebességét. A harmadik kis korrekciót 2006. március 3-án hajtották végre, és 1 m/s-kal módosították a jármű sebességét. 2006. április 7-én az állomás átlépte a Mars pályáját [31] [32] [33]
A New Horizons volt a leggyorsabb kilövési sebességű űrszonda, de ahogy távolodott a Naptól, sebessége kisebb lett, mint a Voyager 1 és Voyager 2 űrszonda sebessége. Ennek az az oka, hogy a Voyagerek több gravitációs asszisztens manővert hajtottak végre, míg a New Horizons csak egyet [34] [35] .
A repülés első néhány hónapjában a küldetésirányító csapat a jármű szervizrendszereinek tesztelésével, valamint a tudományos berendezések aktiválásával és kalibrálásával volt elfoglalva. Az Alice spektrométer védőkupakját először 2006 februárjában távolították el, a LORRI kamerát pedig ugyanezen év augusztus 26-án aktiválták utoljára. A tudományos műszerek kalibrálása 2006 szeptemberében fejeződött be. 2006. június 11–13-án a Ralph kamerával megfigyeléseket végeztek egy 132524 APL kisbolygón, hogy ellenőrizzék az állomás működési algoritmusainak helyességét . Az állomás és a kisbolygó közötti minimális távolság körülbelül 102 ezer km volt , ilyen távolságról az aszteroida egy kis elmosódott foltnak tűnt a képeken [2] [36] .
2007. február 28-án a New Horizons 2,3 millió km-re repült a Jupitertől. Miután gravitációs manővert hajtott végre a bolygó gravitációs mezejében, az állomás 3,89 km/s-mal növelte sebességét, ami három évvel csökkentette a Plútó repülési idejét, valamint 2,5°-kal megváltoztatta a pálya dőlését az ekliptikus síkhoz képest , ami szükséges volt a Plútó eléréséhez, amelynek pályája jelentős hajlamú. A New Horizons lett a nyolcadik bolygóközi állomás, amely közvetlenül tanulmányozta a Jupiter rendszert. A tudományos megfigyelések 2006. szeptember 4-én kezdődtek, amikor a LORRI kamera elkészítette az első képeket a Jupiterről. A megfigyelések fő ciklusa 2007 januárjától júliusig tartott, és magában foglalta magának a Jupiternek, magnetoszférájának , gyűrűinek és négy galileai műholdnak a tanulmányozását (összesen több mint 700 megfigyelés) [37] [38] .
A New Horizons nyolcéves Jupitertől Plútóig tartó repülésének nagy részét alvó üzemmódban töltötte. Ebben az üzemmódban az eszközt forgatás stabilizálja, a tudományos műszerek (kivéve a VBSDC), a vezérlő- és vezérlőrendszer, valamint a szervizrendszerek tartalék egységei ki vannak kapcsolva. A vezérlőcsoport nem továbbít parancsokat a készüléknek, maga az állomás pedig csak rendszeresen végez öndiagnózist, és hetente egyszer hangjelzést küld a Földre, jelezve a normál működést. Időnként (évente kétszer-háromszor) a vezérlőcsapat „felébresztette” az eszközt, hogy ellenőrizze rendszerei normális működését, kalibrálja a tudományos műszereket és letöltse a szoftver frissített verzióit. Az alvó üzemmód használata lehetővé tette a jármű elektronikájának elhasználódásának csökkentését, kezelési költségeinek csökkentését, valamint a NASA mélyűri kommunikációs rendszerének erőforrásainak felszabadítását más bolygóközi állomásokkal való munkához. Az állomás először 2007. június 27-én állt alvó üzemmódba, összesen 2014 decemberéig 18 alkalommal, 36-tól 202 napig tartó időszakra, és összesen 1873 napot töltött ebben. módban, vagy körülbelül az idő kétharmadában [39] [40] [41] .
2008. június 8-án az állomás keresztezte a Szaturnusz, 2011. március 18-án - az Uránusz és 2014. augusztus 25-én - a Neptunusz pályáját. A berendezés tesztelése érdekében az állomás rendszeres időközönként űrobjektumok felmérését végezte (nagy távolságból), különösen 2010 júliusában a Jupiter rendszer, valamint a Neptunusz és a Triton műhold megfigyeléseit végezték . 2012 júliusában bekapcsolták a SWAP és PEPSSI műszereket a világűr távoli régióinak tulajdonságainak tanulmányozására. 2010. június 30-án és 2014. július 14-én is kisebb pályakorrekciókat hajtottak végre [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] .
2014. december 6-án a New Horizonst felébresztették a hibernációból. 2015. január 25-től az állomás megkezdte a Plútó-rendszer felvételeit, kezdetben az űrhajó pályájának tisztázása és a korrekciók előkészítése volt (a készülék korábban, különösen 2014 júliusában tesztfelvételeket is készített a Plútóról). 2015. március 10-én az állomás kis pályakorrekciót hajtott végre, sebességét 1 m/s-mal megváltoztatva, ami optimális feltételeket biztosított a Plútó rendszer elrepüléséhez. Ez a korrekció rekord volt - az űrszonda soha nem hajtott végre pályamódosítást a Földtől ennyire ( 4,77 milliárd km távolságra ), a korábbi rekordot a Voyager 2 AMS állította fel 1989-ben, a Neptun rendszer átrepülése során . 50] [51] [52] .
2015. július 4-én a New Horizons fő számítógépe meghibásodott, aminek következtében megszakadt a kapcsolat a Földdel. Az automatizálás átadta az állomás irányítását egy tartalék számítógépre, amely a rendszert "védett módba" kapcsolta, helyreállította a kommunikációt és továbbította a telemetriai adatokat. Több napig tartott a hiba elhárítása a parancsok és adatok átvitelének nagy késése miatt (egyirányú 4½ óra). Az állomást július 7-re visszaállították a normál működésre, a Plútó-rendszer elrepülésének előkészítésével kapcsolatos parancssor hibájára hivatkozva [53] [54] .
A Plútó rendszer elrepülése 2015. július 14-én, UTC 11:49-kor történt, az állomás 12 472 kilométeres távolságban haladt el a Plútó felszínétől. Mivel a rádiójel állomásról a Földre való utazási ideje több mint 4,5 óra volt, a New Horizons közvetlen irányítása a Földről lehetetlen volt, minden művelet és megfigyelés automatikusan, előre meghatározott program szerint történt. Az elrepülés során, valamint előtte és utána számos Plútó, Charon és kisholdak megfigyelése történt. Összesen több mint 400 megfigyelést végeztek, több mint 50 gigabitnyi tudományos adatot gyűjtöttek össze; a New Horizons korlátozott rádiósávszélessége miatt az adatátvitel a Föld felé 2016 októberéig folytatódott [55] [56] .
A Plútó rendszerének tanulmányozása volt a New Horizons fő feladata; ugyanakkor e feladat elvégzése után a Kuiper-öv egy vagy két kisbolygójának tanulmányozását tervezték, arra az esetre, ha ilyen objektumok a berendezés röppályájához közel kerülnének. Erre a célra az állomás tervezésekor tüzelőanyag-ellátást is beépítettek. A kilövéskor nem találtak ilyen aszteroidákat, 2011 óta kutatják őket földi teleszkópokkal. A keresés során 143 új objektumot találtak, de egyik sem volt a New Horizons hatókörében. 2014 októberében a kereséshez kapcsolták a Hubble orbitális teleszkópot , melynek segítségével három lehetséges célpontot sikerült megtalálni: 2014 MU 69 , 2014 OS 393 és 2014 PN 70 . A Plútó elrepülése utáni üzemanyag-ellátás lehetővé tette az állomás mozgási irányának 1 fokon belüli korrekcióját, e célok sikeres elérésének valószínűségét 100%-ra, 7%-ra, illetve 97%-ra becsülték. A fényesebb (és feltehetően nagyobb) 2014-es PN 70 vonzóbb célpont volt , de a végső választás 2015. augusztus 28-án a 2014-es MU 69 (későbbi számozása 486958 és Arrokoth volt), mivel csak a maradék üzemanyag 35%-ára volt szükség ahhoz, hogy elérje. , amely lehetővé tette az üzemanyag megtakarítását más lehetséges feladatokhoz [57] [58] [59] .
A cél elérése érdekében a New Horizons hat kis pályakorrekciót hajtott végre - 2015. október 22-én, 25-én, 28-án és november 4-én, 2017. december 9-én és 2018. december 2-án, folyamatosan frissítve saját rekordjait a pálya legtávolabbi változásaira. űrhajók [60] [61] [62] . A repülés során az állomás többször is fényképezett a Kuiper-öv különböző objektumairól (nagy távolságból, nem engedve a felszíni részleteket). Így 2015. november 2-án és 2016. április 7-8-án a plutino (15810) 1994 JR 1 ( 2017 januárjában (15810) Araun néven) felmérést végeztek legalább 111 millió km - es távolságból. lehetővé teszi az objektum alakjának, forgási periódusának és pályaparamétereinek tisztázását. 2016. július 13-14-én az objektum (50000) Quaoar , 2017. december 5-én pedig a 2012 HZ 84 és 2012. évi HE 85 objektumok felmérésére került sor . 2018 augusztusában az állomás az ultraibolya sugárzás növekedését észlelte a Nappal ellentétes irányból. Ez a hatás a Naprendszert körülvevő "hidrogénfal" létezésével magyarázható, amely a csillagközi anyag tömörödési tartománya a napszél terjedésének határán [63] [64] [65] [66] [67]
A 2014-es MU 69 Ultima Thule (akkor az aszteroida még nem nevezték Arrokothnak, és az állomás vezetősége nem hivatalos nevet használt) kutatási szakasza 2018. június 5-én kezdődött, amikor a New Horizons ismét kilépett alvó üzemmódból, ami 2017. december 23-a óta voltak bent. A New Horizons először 2018. augusztus 16-án fogta be az aszteroidát. Az Ultima Thule átrepülésére 2019. január 1-jén került sor az aszteroidától legalább 3538 km-es távolságban és 43,4 AU magasságban. a naptól. Így az Arrokoth a történelem legtávolabbi űrobjektumává vált, amely mellett egy űrhajó elrepült. Az elrepülés során mintegy 50 Gbit tudományos információ gyűlt össze [68] [69] [70] .
Az Arrokoth átrepülése után a New Horizons-t a Kuiper-öv többi objektumának nagy távolságból történő tanulmányozására, asztrofizikai megfigyelésekre és a világűr tulajdonságainak tanulmányozására használják. Konkrétan 2020. április 22-23-án a Parallax Program projekt keretében több földi távcsővel egyidejűleg a Proxima Centauri és a Wolf 359 csillagokat is megfigyelték , hogy tisztázzák a távolságukat. A misszió tudományos csapata új, potenciális közeli objektumok után kutat, amelyeket az állomás a rendelkezésre álló tüzelőanyag-készlet mellett el tud érni, és a tudományos műszerek szoftverét is frissíti, hogy bővítse felhasználási lehetőségeit. 2021. április 17-én az állomás 50 csillagászati egységnyi távolságra vonult vissza a Naptól. Az állomás minden évben három csillagászati egységgel távolodik el a Naptól, működésének maximális időtartamát az RTG teljesítményének fokozatos csökkenése korlátozza. A New Horizons várhatóan legalább 2035-ig üzemképes marad, addigra az állomás körülbelül 90 csillagászati egységnyi távolságra távolodik el a Naptól [71] [72] [73] [74] .
A New Horizons elrepülése a Jupiternél a bolygó keringőkkel végzett tanulmányozásának szüneteltetési időszakára esett (a Galileo küldetés 2003-ban fejeződött be, a Juno állomás pedig 2016-ban állt pályára). Az elrepülés során megfigyelték a vulkáni tevékenységet az Io bolygó műholdján (különösen egy földönkívüli vulkán kitöréséről készült sorozatfelvételek készültek először), más műholdakat és gyűrűket fényképeztek, valamint a dinamikát. a Jupiter légkörét tanulmányozták . Először vizsgálták a Jupiter magnetoszférájának "farkát" 160 millió km-es távolságban. Összességében az állomás tudományos műszerei a Jupiter tanulmányozása során több mint 700 különálló megfigyelést végeztek [75] .
És róla
Európa
Az eredetileg a misszióhoz rendelt tudományos feladatokat maradéktalanul teljesítették, és sok esetben meghaladták a tervezetteket [74] . A kutatás eredményeként a Plútó és a Charon méretei pontosításra kerültek, és első alkalommal kerültek nagy felbontású fényképezésre a felületükről, amely lehetővé tette a morfológia részleteinek áttekintését és a háromdimenziós térképek összeállítását. Különösen nitrogénjégből álló hatalmas, fiatal gleccserek , akár 6 km magas hegyláncok, jégvulkánok, barázdák, mélyedések, metánjégből készült dűnék kerültek elő a Plúton ; általában a Plútó hasonlónak bizonyult a Neptunusz legnagyobb műholdjához - a Tritonhoz. Megállapítást nyert, hogy a Charon szerkezete és morfológiai jellemzői eltérnek a Plútótól – ha sok nitrogénjég van a Plútó felszínén, akkor a Charont vízjég borítja, és vöröses sarki sapkája (úgynevezett Mordor ) nehéz szénhidrogén vegyületek. Charon morfológiájának legfigyelemreméltóbb részlete az északi és a déli féltekét elválasztó, több mint 1500 km hosszú szurdokokból és hegyláncokból álló (legfeljebb 8 km magas) komplexum volt; Feltételezik, hogy kialakulásának oka a Charonon létező szubglaciális óceán befagyása volt, ami a műhold térfogatának növekedéséhez és megrepedéséhez vezetett [76] [77] [78] [79] [80] .
Plútó
Charon
A Plútó felszíne: hegyek és síkságok láthatók
Naplemente a Plúton: légköri ködrétegek láthatók
Megvizsgálták a Plútó légkörének összetételét és szerkezetét , meghatározták hőmérsékletét és légköri nyomását. Első alkalommal vizsgálták a légkör alsó rétegeit, és megállapították egy vékony felszíni troposzférikus réteg jelenlétét. Fontos felfedezés volt, hogy a Plútó légkörében összetett szerves anyagokból álló többrétegű köd jelenléte legalább 480 km magasságig terjed. A Plútó légkörének alapját képező nitrogénnek a világűrbe való szivárgási sebessége a vártnál lényegesen kisebbnek bizonyult (10 000-szer vagy még több). Lehetséges ok a felső légkör vártnál alacsonyabb hőmérséklete, de erre még nincs magyarázat [78] [80] .
Tanulmányokat végeztek a Pluto- Nikta , a Hydra , a Styx és a Kerberos kisméretű műholdakon . A legjobb felbontású képeket, amelyek lehetővé teszik a felület részleteinek megtekintését, a Niktánál kaptuk, alacsonyabb felbontásban - a Hydra esetében a Styx és a Kerberos képeinek felbontása nem teszi lehetővé a felületi részletek kiemelését. Meghatározták a műholdak méreteit, meghatározták az alakjukat, amelyről kiderült, hogy megnyúlt, a Styx és a Hydra esetében pedig lapított. A kisméretű műholdak felszíne nagyon fényesnek bizonyult, albedó tekintetében a Naprendszer legjobban tükröződő objektumai közé tartoznak. Meglepetés volt a műholdak gyors forgási periódusa a tengelyük körül (a Hidra esetében - 10 óra), valamint az orbitális sík forgási tengelyének nem merőlegessége. Más, korábban ismeretlen műholdak vagy gyűrűk keresése kimutatta ezek hiányát [78] [80] .
Nikta
Hydra
Kerberos
Styx
A New Horizons elvégezte az első közeli hatótávolságú vizsgálatot a transz-neptunszi Kuiper-öv aszteroidájáról (és általában az aszteroidaövön kívüli kis testről). Az Arrokoth aszteroida legjobb felvételei 6640 km távolságból készültek, maximális felbontásuk 33 m. Meghatározták a kontakt binárisnak bizonyult kisbolygó pontos alakját, méretei 22 × 20 × 7 km a nagyobb alkatrésznél és 14 × 14 × 10 km a kisebbnél, a forgási idő pedig 15,92 óra. A meglepetést az aszteroida nagyobb alkatrészének erősen lapított alakja jelentette. A kapott adatok lehetővé tették az aszteroida felszíni morfológiájának részleteinek tanulmányozását, színének (vörösesbarna), albedójának és felszíni hőmérsékletének megállapítását. A spektrális megfigyelések vízjég és összetett szerves vegyületek jelenlétét mutatták ki a felszínen. Műholdakat és gyűrűket nem találtak az aszteroida körül [81] . Az állomás számos Kuiper-öv objektumának vizsgálatát is végezte nagy távolságból, ami kizárja annak lehetőségét, hogy bármilyen felületi részlettel képet kapjunk, de lehetővé teszi számos paraméterükről korábban ismeretlen információ megszerzését. Különösen a 2014 OS 393 és a 2011 JY 31 [82] aszteroidák kettős természetére tettek bizonyítékot .
Az űrkutatást tekintve megerősítést nyert egy "hidrogénfal" létezése a Naprendszer peremén [83] . A New Horizons asztrofizikai kutatásokat is végzett, például parallaxis méréseket végzett a közeli csillagok távolságának meghatározására, valamint meghatározta az égbolt háttérfényességét az optikai tartományban, amelynek értéke a vártnál nagyobbnak bizonyult [84] .
A New Horizons Plútó melletti elrepülése jelentős közfigyelmet keltett, és számos médiában főhírré vált. 2015. július 16-án a The New York Times elhelyezte a New Horizons képét a teljes címlapon. Az elrepülés napján összesen több mint 1 milliárd megtekintést rögzítettek a NASA weboldalain és az űrügynökség közösségi oldalain, ami rekordszám volt az ügynökség teljes történetében [85] . 2019. január 1-jén Brian May brit rockzenész, Queen gitáros és egykori asztrofizikus kiadta a "New Horizons (Ultima Thule Mix)" [86] című kislemez videoklipjét .
![]() | |
---|---|
Fotó, videó és hang | |
Szótárak és enciklopédiák | |
Bibliográfiai katalógusokban |
Plútó | ||
---|---|---|
Földrajz |
| ![]() |
műholdak | ||
Osztályozás |
| |
Tanulmány |
| |
Nyítás | ||
Egyéb | ||
A törölt küldetések dőlt betűvel vannak szedve , a nem jóváhagyott küldetések * -gal vannak jelölve |
Kisbolygók feltárása automatikus bolygóközi állomásokkal | |
---|---|
Repülő | |
pályáról | |
Landers | |
Fejlett | |
Feltárt aszteroidák | |
Az aktív AMC-k félkövérrel vannak jelölve |
Jupiter-kutatás űrhajóval | |
---|---|
Egy repülő röppályáról | |
pályáról | |
Leszállási szondák | |
Jövőbeli küldetések | |
Törölt küldetések | |
Lásd még |
Plútó űrkutatása | A|
---|---|
Egy repülő röppályáról | New Horizons [*1] |
Törölt küldetések | |
Lásd még | Plútó feltárása
|
|
|
---|---|
| |
Az egy rakétával indított járműveket vessző választja el ( , ), a kilövéseket egy pont ( · ) választja el. A személyzettel ellátott járatok félkövérrel vannak kiemelve. A sikertelen indítások dőlt betűvel vannak jelölve. |