New Horizons

New Horizons — это автоматическая межпланетная станция (АМС), запущенная НАСА 19 января 2006 года в рамках программы «Новые рубежи» (New Frontiers). Основной целью миссии было исследование Плутона и его спутников, а после пролёта мимо карликовой планеты — изучение одного из объектов пояса Койпера. Станция стала первым в истории космическим аппаратом, совершившим пролёт Плутона (14 июля 2015 года) и передавшим на Землю детальные снимки его поверхности.

История создания и запуск

Идея миссии к Плутону возникла ещё в 1980-х годах, однако долгое время она откладывалась из-за высокой стоимости и технических сложностей. В 2001 году НАСА объявило конкурс на проект исследования Плутона, и в 2003 году был выбран проект «New Horizons», разработанный Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) и Юго-Западным исследовательским институтом (SwRI). Стоимость миссии составила около 700 миллионов долларов США.

Запуск состоялся 19 января 2006 года с мыса Канаверал (штат Флорида) с помощью ракеты-носителя Atlas V (модификация 551). Для достижения высокой скорости аппарат использовал гравитационный манёвр у Юпитера, который был выполнен 28 февраля 2007 года. Этот манёвр позволил сократить время полёта к Плутону на несколько лет.

Устройство и характеристики

Конструкция

АМС «New Horizons» имеет массу около 478 кг (включая 77 кг топлива) и размеры примерно 2,1 × 2,7 × 3,2 метра. Корпус выполнен из алюминиевых сотовых панелей, покрытых многослойной теплоизоляцией. Аппарат не имеет солнечных батарей из-за удалённости от Солнца — энергоснабжение обеспечивается радиоизотопным термоэлектрическим генератором (РИТЭГ) на основе плутония-238, который вырабатывает около 200 Вт электроэнергии.

Научная аппаратура

На борту установлено семь научных приборов:

• Ralph — камера и спектрометр видимого и инфракрасного диапазона для картографирования поверхности и анализа состава.
• Alice — ультрафиолетовый спектрометр для изучения атмосферы Плутона.
• REX — радиоспектрометр для измерения температуры и состава атмосферы.
• LORRI — телескопическая камера высокого разрешения (длиннофокусная).
• SWAP — анализатор солнечного ветра и плазмы.
• PEPSSI — детектор энергичных частиц.
• SDC — счётчик пылевых частиц (разработан студентами Университета Колорадо).

Системы управления и связи

Связь с Землёй осуществляется через антенну диаметром 2,1 метра в X-диапазоне. Скорость передачи данных на расстоянии Плутона составляла около 1–2 килобит в секунду, что потребовало длительного времени (около 16 месяцев) для передачи всех собранных данных. Управление полётом ведётся из Центра управления полётами APL (Мэриленд, США).

Полёт к Плутону

После пролёта Юпитера (2007 год) «New Horizons» вошёл в режим гибернации на большей части пути, просыпаясь лишь для коррекции курса и проверки систем. В декабре 2014 года аппарат начал активное наблюдение Плутона, а 14 июля 2015 года совершил максимальное сближение с карликовой планетой на расстоянии около 12 500 км от её поверхности.

Во время пролёта были получены детальные изображения Плутона и его крупнейшего спутника Харона, а также открыты новые спутники: Кербер, Стикс, Никта и Гидра. Установлено, что Плутон имеет сложную геологию с ледяными горами (высотой до 3,5 км), азотными ледниками и криовулканами. Атмосфера Плутона оказалась значительно разрежённее, чем предполагалось, и состоит в основном из азота с примесями метана и угарного газа.

Пролёт объекта пояса Койпера

После успешного исследования Плутона, «New Horizons» продолжил полёт в глубь пояса Койпера. В 2019 году был выбран объект 2014 MU69 (позже названный Аррокот, Arrokoth), который представляет собой контактно-двойной астероид (два тела, соединённых перешейком). Пролёт состоялся 1 января 2019 года на расстоянии около 3500 км от объекта.

Аррокот оказался одним из самых древних и неизменных объектов Солнечной системы, сохранившимся с момента её формирования. Его размеры — около 36 км в длину и 20 км в ширину. Анализ данных показал, что он образовался в результате медленного слияния двух тел на ранних этапах эволюции пояса Койпера.

Текущий статус и дальнейшие планы

По состоянию на 2024 год «New Horizons» продолжает двигаться в межзвёздном пространстве со скоростью около 14 км/с относительно Солнца. Аппарат находится в рабочем состоянии, хотя его энергоресурсы постепенно снижаются. В 2022–2023 годах проводились наблюдения удалённых объектов пояса Койпера, но активные научные операции планируется завершить к концу 2020-х годов.

В перспективе «New Horizons» может стать одним из первых рукотворных объектов, покинувших Солнечную систему, подобно «Вояджеру-1» и «Вояджеру-2». Однако для этого потребуется ещё несколько десятилетий полёта.

Научные результаты

Миссия «New Horizons» принесла ряд важных открытий:

• Подтверждение сложной геологии и атмосферы Плутона, что опровергло представления о нём как о мёртвом ледяном шаре.
• Обнаружение криовулканизма и возможного подповерхностного океана на Плутоне.
• Первое детальное изучение объекта пояса Койпера (Аррокота), что дало ключ к пониманию процессов формирования планет.
• Измерение параметров плазмы и пыли в удалённых областях Солнечной системы.

Критика и ограничения

Некоторые учёные отмечали, что из-за высокой скорости пролёта (около 14 км/с) «New Horizons» не мог оставаться на орбите Плутона и провёл лишь кратковременное наблюдение. Это ограничило возможность детального изучения сезонных изменений и долговременных процессов. Кроме того, энергоснабжение аппарата постепенно падает, что сокращает срок его активной работы.

Интересные факты

• На борту «New Horizons» находится капсула с прахом первооткрывателя Плутона Клайда Томбо (1906–1997).
• Аппарат нёс на себе американский флаг, монету штата Мэриленд и компакт-диск с именами людей, участвовавших в акции «Send Your Name to Pluto».
• В 2015 году, после пролёта Плутона, «New Horizons» стал самым быстрым космическим аппаратом, когда-либо запущенным с Земли (на момент пролёта его скорость относительно Солнца составляла около 14,5 км/с).

Источники

• NASA. «New Horizons: Pluto and Beyond» (официальный сайт миссии).
• Stern, A. et al. «The Pluto system: Initial results from the New Horizons flyby» (Science, 2015).
• Spencer, J. et al. «The geology of Pluto and Charon through the eyes of New Horizons» (Science, 2015).
• Stern, A. et al. «The New Horizons mission to Pluto and the Kuiper Belt» (Space Science Reviews, 2008).
• Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) — технические описания миссии.