Серия «New Horizons

New Horizons — это серия космических миссий, реализуемых Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США, направленная на изучение внешних областей Солнечной системы, включая систему Плутона и объекты пояса Койпера. Наиболее известным проектом серии является одноимённый космический аппарат «New Horizons» (запущен в 2006 году), который в 2015 году впервые в истории совершил пролёт мимо Плутона, а затем продолжил исследование транснептуновых объектов. Серия «New Horizons» относится к классу флагманских миссий NASA по программе «New Frontiers», нацеленных на получение принципиально новых научных данных о формировании и эволюции Солнечной системы.

История

Предпосылки и разработка

Идея миссии к Плутону возникла в 1990-х годах, когда после открытия пояса Койпера в 1992 году стало ясно, что Плутон является не изолированной планетой, а крупнейшим известным объектом этого региона. В 2000 году NASA объявило конкурс на создание аппарата для исследования Плутона и пояса Койпера. В 2001 году был выбран проект команды Юго-Западного исследовательского института (SwRI) под руководством Алана Стерна. Разработка велась в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL). Бюджет миссии составил около 700 миллионов долларов США.

Запуск и полёт

Аппарат «New Horizons» был запущен 19 января 2006 года с мыса Канаверал с помощью ракеты-носителя Atlas V. Для сокращения времени полёта использовался гравитационный манёвр у Юпитера, который аппарат совершил 28 февраля 2007 года. Пролёт мимо Юпитера позволил не только ускорить аппарат, но и провести научные наблюдения газового гиганта и его спутников.

Пролёт Плутона

14 июля 2015 года «New Horizons» прошёл на минимальном расстоянии от Плутона — около 12 500 км. В ходе пролёта были получены детальные изображения поверхности Плутона и его крупнейшего спутника Харона, а также проведены измерения состава атмосферы, температуры и магнитного поля. Миссия подтвердила наличие на Плутоне ледяных гор (высотой до 3,5 км), азотных ледников и сложной многослойной атмосферы.

Исследование пояса Койпера

После пролёта Плутона аппарат продолжил движение вглубь пояса Койпера. 1 января 2019 года «New Horizons» совершил пролёт мимо объекта 2014 MU69 (позднее названного Аррокот). Этот объект оказался контактно-двойным телом, состоящим из двух слипшихся долей, что дало учёным уникальную информацию о процессах формирования тел в ранней Солнечной системе.

Конструкция и приборы

Корпус и энергоснабжение

Космический аппарат «New Horizons» имеет массу около 478 кг (на момент запуска). Корпус выполнен из алюминиевых сотовых панелей. Для энергоснабжения используется радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), работающий на плутонии-238. Мощность генератора на момент запуска составляла около 240 Вт, к моменту пролёта Плутона снизилась до 200 Вт.

Научные приборы

На борту аппарата установлено семь научных инструментов:

• Ralph — мультиспектральная камера и инфракрасный спектрометр для картографирования поверхности.
• Alice — ультрафиолетовый спектрометр для анализа состава атмосферы.
• REX — радиоспектрометр для измерения температуры и плотности атмосферы.
• LORRI — телескопическая камера высокого разрешения для получения детальных снимков.
• SWAP — анализатор солнечного ветра.
• PEPSSI — спектрометр энергичных частиц.
• SDC — счётчик космической пыли.

Система связи и навигация

Связь с Землёй осуществляется через антенну с высоким коэффициентом усиления диаметром 2,1 метра. Скорость передачи данных на расстоянии Плутона составляла около 1–2 кбит/с, что потребовало более 15 месяцев для передачи всех собранных данных. Навигация осуществляется с помощью звёздных датчиков и гироскопов.

Научные результаты

Плутон и Харон

Миссия «New Horizons» кардинально изменила представления о Плутоне. Было обнаружено, что поверхность Плутона геологически активна: на ней присутствуют ледники из азотного льда, криовулканы и обширные равнины (например, равнина Спутника). Атмосфера Плутона оказалась значительно более плотной и протяжённой, чем предполагалось, с высотой до 1600 км. Харон, крупнейший спутник, показал наличие каньонов и разломов, а также возможный подповерхностный океан.

Аррокот (2014 MU69)

Пролёт мимо Аррокота в 2019 году позволил получить изображения объекта, который оказался контактно-двойным телом длиной около 33 км. Его форма и состав (красноватый цвет, богатый органическими веществами) свидетельствуют о том, что он сформировался в холодной части протопланетного диска и практически не изменился за 4,5 миллиарда лет.

Пояс Койпера

Аппарат собрал данные о распределении пыли и частиц в поясе Койпера, а также провёл наблюдения нескольких других объектов (например, 2011 JY31 и 2012 HZ84). Эти данные помогают уточнить модели формирования внешних планет и эволюции Солнечной системы.

Текущий статус и будущее миссии

По состоянию на 2025 год аппарат «New Horizons» продолжает работу в поясе Койпера, удаляясь от Солнца со скоростью около 14 км/с. В 2024 году NASA продлило финансирование миссии до 2029 года, что позволит провести дополнительные наблюдения за транснептуновыми объектами и продолжить исследования космической среды. Ожидается, что аппарат будет передавать данные до 2030-х годов, после чего его радиоизотопный генератор исчерпает ресурс.

Критика и ограничения

Основные критические замечания в адрес миссии «New Horizons» связаны с её высокой стоимостью и длительным сроком реализации. Некоторые учёные указывали, что пролётный (а не орбитальный) формат миссии не позволяет провести детальное картографирование Плутона и его спутников. Кроме того, из-за ограниченной скорости передачи данных часть информации была потеряна или получена с низким разрешением. Тем не менее, большинство специалистов признают миссию одним из крупнейших достижений планетологии XXI века.

Интересные факты

• На борту «New Horizons» находится капсула с прахом первооткрывателя Плутона Клайда Томбо, что делает аппарат первым космическим кораблём, несущим человеческие останки.
• Аппарат нёс на себе монету в 25 центов (квотер) штата Флорида, где был запущен, и почтовую марку «Плутон: ещё не исследован» (1991 года).
• Пролёт Плутона произошёл ровно через 50 лет после первого фотографирования Плутона с Земли (1965 год).
• Аррокот получил неофициальное прозвище «Ультима Туле» до официального названия.

Источники

• Stern, A. et al. (2015). «The Pluto system: Initial results from the New Horizons exploration». Science, 350(6258), aad1815.
• Spencer, J. et al. (2020). «The geology of Arrokoth: Results from the New Horizons flyby». Icarus, 356, 113798.
• NASA. «New Horizons Mission Overview». Jet Propulsion Laboratory, 2023.
• Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. «New Horizons: The First Mission to Pluto and the Kuiper Belt», 2024.
• Российская академия наук. «Итоги миссии New Horizons». Астрономический вестник, 2020, том 54, № 3.