New Horizons

New Horizons – NASA kosminis zondas, kurio pirmasis tikslas buvo ištirti Plutoną ir jo palydovus, antrasis – Koiperio žiedo objektų praskriejimai ir tyrimai.

Šis zondas tapo penktuoju kosminiu aparatu, pasiekusiu antrąjį kosminį greitį ir palikusiu Saulės sistemą.

„New Horizons“ buvo paleistas į Plutoną 2006 m. sausio 19 dieną. 2007 m. vasario 28 d. jis praskriejo pro Jupiterio orbitą. Praskriejant pro jį buvo atlikti planetos ir jos palydovų tyrimai bei pasinaudota Jupiterio gravitacija greičio padidinimui. Saturno orbitą zondas peržengė 2008 m. birželio 8 d., Urano – 2011 m. kovo 18 d., Neptūno 2014 m. rugpjūčio 25 d.

„New Horizons“ praskriejo pro arčiausią tašką nuo Plutoną 2015 m. liepos 14 dieną, buvo tiriamas jo paviršius, atmosfera, magnetinis laukas ir kitos planetos savybės. Kosminis zondas taip pat ištyrė Charoną ir neseniai atrastus naujus Plutono palydovus.

Apžvalga 

„New Horizons“ yra pirmoji NASA „New Frontiers“ programos misija. Misijos kaina, įskaitant zondo ir instrumentų gamybą, paleidimą, misijos operacijas, duomenų analizę ir viešuosius ryšius, yra apie 650 milijonų JAV dolerių per 15 metų (nuo 2001 iki 2016 m.). Ankstesnė pasiūlyta misija į Plutoną – „Pluto Kuiper Express“ buvo nutraukta dėl biudžetinių priežasčių 2000 m.

Pagrindinės zondo dalys pagamintos Pietvakarių tyrimo institute (SwRI) ir Johns Hopkins universiteto taikomosios fiziko laboratorijoje, JAV. Misijos pagrindinis tyrėjas yra Alan Stern.

Taikomosios fizikos laboratorijos misijų valdymo centre atliekamas ir visas zondo valdymas po paleidimo. Moksliniai instrumentai valdomi Klaido Tombo mokslo valdymo centre (T-SOC) Boulderyje, Kolorade. Navigaciją, kuri nėra vykdoma realiu laiku, atlieka įvairūs rangovai.

„New Horizons“ misija suplanuota aplankyti vienintelę dar neištirtą planetą Saulės sistemoje. Kai zondas buvo paleistas, Plutonas dar buvo klasifikuojamas kaip planeta, tačiau vėliau Tarptautinė astronomų sąjunga (TAS) perkvalifikavo jį į nykštukinę planetą. Kai kurie „New Horizons“ komandos nariai, tarp jų Alan Stern, nesutinka su TAS apibrėžimu ir iki šiol vadina Plutoną devintąja Saulės sistemos planeta. Plutono palydovai Niktė ir Hidra taip pat turi sąryšių su kosminiu zondu: pirmos jų raidės yra „New Horizons“ inicialai. Palydovų atradėjai specialiai parinko tokius vardus, tuo pačiu panaudodami ir Plutono mitologiją.

Be mokslinių instrumentų kosminiame zonde keliauja ir keletas kultūrinių artefaktų. Vienas jų yra 434 738 vardų kolekcija kompaktiniame diske, „SpaceShipOne“ kosminio lėktuvo dalis, JAV vėliava ir kiti atminimo ženklai.

Siekiant įamžinti Plutono atradėjo Klaido Tombo vardą, kosminiame zonde yra viena uncija jo pelenų. Vienas iš mokslinių instrumentų (dulkių skaičiuoklė) pavadintas Venetia Burney vardu, kuri vaikystėje pasiūlė Plutono vardą po jo atradimo.

Paleidimas 

„New Horizons“ paleidimas iš pradžių buvo suplanuotas 2006 m. sausio 11 d., bet buvo atidėtas iki sausio 17 d., siekiant atlikti „Atlas“ raketos žibalo bako tyrimus baroskopu. Vėlesni atidėjimai buvo susiję su žemais debesimis, dideliais vėjais ir techninėmis problemomis, nesusijusiomis su pačia raketa, dėl kurių paleidimas buvo atidėtas dar dviem dienomis. Kosminis zondas buvo paleistas 2006 m. sausio 19 d. iš Kanaveralo kyšulio JAV karinių oro pajėgų kosminės stoties 41 paleidimo komplekso Floridoje.

Kosminis zondas buvo sėkmingai paleistas į ištrūkimo nuo saulės trajektoriją. „New Horizons“ prireikė vos 9 valandų pasiekti Mėnulio orbitą – 10 kartų greičiau nei bet kuri Apollo misija.

Nors buvo atsarginės paleidimo galimybės 2006 ar 2007 m. vasarį, tik pirmos 23 dienos 2006 m. leido planuoti skrydžio trajektoriją pro Jupiterį. Paleidimas kitu metu būtų sulėtinęs zondo trajektoriją iki Plutono 2-4 metais.

Zondas buvo paleistas „Lockheed Martin“ „Atlas V 551“ raketa su „ATK Star 48B“ trečia pakopa, siekiant padidinti heliocentrinį greitį. Tai buvo pirmas 551 konfigūracijos „Atlas V“ paleidimas ir pirmas „Atlas V“ paleidimas su papildoma trečia pakopa (paprastai ji neturi trečios pakopos). Ankstesni skrydžiai turėjo nuo nulio iki trijų kietojo kuro greitintuvų, šis − penkis. Tai leido „Atlas V 551“ raketai pasiekti 9 MN kėlimo galią. Didžiąją dalį šios galios suteikė Rusijos „RD-180“ varikliai, suteikę 4,152 MN galios. „Atlas V“ raketą šiek tiek pažeidė Vilma uraganas, kuris praūžė Floridoje 2005 m. spalio 24 d. Vienas iš kietojo kuro raketos greitintuvų buvo pažeistas durimis. Jis buvo pakeistas identišku.

„Star 48B“ trečioji pakopa taip pat skrieja hiperboline Saulės sistemos ištrūkimo trajektorija ir pasiekė Jupiterį anksčiau už „New Horizons“ zondą. Kadangi tai nėra kontroliuojamas skrydis, jis praskries už 200 000 000 km nuo Plutono.

„New Horizons“ zondui dažnai duodamas greičiausio kosminio zondo vardas, nors „Helios“ zondai pasiekė didesnį greitį kritimo į Saulę metu. „New Horizons“ pasiekė didžiausią paleidimo greitį ir paliko Žemę greičiau nei bet kuris kitas kosminis aparatas iki šiol. Tai yra ir pirmas kosminis aparatas iš karto paleistas ištrūkimo nuo Saulės trajektorija, kuriai reikia apytiksliai 16,5 km/s greičio įskaitant praradimus paleidimo metu. Visgi tai nebus greičiausias kosminis zondas, paliksiantis Saulės sistemą. Juo yra „Voyager 1“ aparatas, kuris skrieja 17,145 km/s greičiu Saulės atžvilgiu.

Trajektorijos pataisymai ir instrumentų testavimas 
2006 m. sausio 28 ir 30 dienomis misijos valdikliai nukreipė zondą pirmuoju trajektorijos pataisymo manevru (TPM), kurie padalyti į dvi dalis TPM-1A ir TPM-1B. Šių dviejų pataisymų bendras greitis buvo 18 km/s. TPM-1 pataisymas buvo pakankamai tikslus, todėl TPM-2, antras iš trijų suplanuotų pataisymų, buvo atšauktas.

Vasario 20 d. valdikliai inicijavo pradinius trijų mokslinių instrumentų, „Alice“ ultravioletinių spindulių spektrometro, PEPSSI energetinių dalelių spektrometro ir LORRI ilgo nuotolio matomo spektro kameros, bandymus. Jokie moksliniai tyrimai nebuvo daromi, instrumentų elektronika ir elektromechaninės dalys funkcionavo korektiškai.

Kovo 9 d. valdikliai atliko TPM-3, paskutinę iš planuotų kurso korekcijų. Varikliai buvo įjungti 76 sekundėms, koreguojant zondo greitį 1,16 m/s.

2007 m. rugsėjo 25 d. varikliai buvo paleisti 15 minučių ir 37 sekundėms, pakeičiant zondo greitį 2,37 metrais per sekundę.

2010 m. birželio 30 d. valdikliai įvykdė ketvirtą TPM, kuris truko 35,6 sekundės.

Marso orbitos ir asteroidų praskriejimas 
2006 m. balandžio 7 d. kosminis zondas pasiekė Marso orbitą, judėdamas 21 km/s greičiu Saulės atžvilgiu ir būdamas 243 mln. km nuo jos.

2006 m. birželio 13 d. „New Horizons“ 101 867 km atstumu praskrido pro mažą 132524 APL asteroidą. Šiuo metu asteroido diametras įvertintas 2,3 km ir „New Horizons“ spektras parodė, kad objektas yra S-tipo asteroidas.

Kosminis zondas sėkmingai sekė asteroidą 2006 m. birželio 10-12 dienomis. Tai leido misijos komandai išbandyti zondo galimybę sekti greitai judančius objektus. „Ralph“ teleskopu buvo padarytos nuotraukos.

Jupiterio gravitacijos manevras 

2006 m. rugsėjo 4 d. „New Horizons“ tolimo atstumo kamera (LORRI) padarė pirmas Jupiterio fotografijas. 2006 metų gruodį kosminis zondas pradėjo tolimesnį Jupiterio sistemos tyrimą.

Pasinaudodamas Jupiterio gravitacija, 2007 m. vasario 28 d. „New Horizons“ atliko gravitacijos manevrą. Jis praskriejo pro Jupiterio sistemą 21 km/s greičiu Jupiterio atžvilgiu ir 23 km/s Saulės atžvilgiu. „New Horizons“ greitis Saulės atžvilgiu padidėjo beveik 4 km/s, kosminio zondo trajektorija link Plutono paspartėjo, pasisuko 2,5 laipsnio kampu nuo plokščios Žemės orbitos. Iki 2009 m. lapkričio Saulės gravitacija sumažino kosminio zondo greitį apytiksliai iki 16,656 km/s. „New Horizons“ buvo pirmasis zondas, paleistas tiesiogiai link Jupiterio nuo „Ulysses“ kosminio zondo 1990 m.

„New Horizons“ prietaisai atliko Jupiterio vidinių palydovų, ypač Amaltėjos, orbitų matavimus. Zondo kameros atliko detalius visų keturių Galilėjaus palydovų ir Ijo ugnikalnių tyrimus, taip pat nutolusių Himalijos ir Elaros palydovų tyrimus. „New Horizons“ taip pat ištyrė Jupiterio Mažąją Raudonąją dėmę, planetos magnetosferą ir ploną žiedų sistemą.

Jupiterio stebėjimai 

Praskriedamas pro Jupiterį, aparatas 4 mėnesius aktyviai vykdė įvairius jo stebėjimus ir tyrimus. Jupiteris yra įdomi, dinamiška stebėjimams planeta, kuri buvo mažai stebėta po Galileo kosminio zondo misijos pabaigos. Be to „New Horizons“ įrankiai naudoja naujesnes technologijas negu ankstesni praskrieję zondai. Jupiterio misija leido praktiškai ištestuoti zondo įrengimus prieš atvykimą į Plutoną. Dėl daug mažesnio atstumo nuo Jupiterio iki Žemės buvo perduota daugiau duomenų nei tikimasi gauti iš Plutono sistemos. Jupiterio fotografavimas prasidėjo 2006 m. rugsėjo 4 d.

Pagrindiniai stebėjimo tikslai buvo Jupiterio debesų dinamika ir dalelių detektavimas magnetosferos uodegoje. „New Horizons“ taip pat tyrinėjo Jupiterio naktinės pusės pašvaistes ir žaibus. „New Horizons“ pirmasis stebėjo ir planetos Mažąją Raudonąją dėmę.

Jupiterio palydovai 
Praskriejimo metu pagrindiniai Galilėjaus palydovai buvo blogose pozicijose nuo zondo. Gravitacijos manevro taškas, pro kurį turėjo praskrieti zondas, buvo už milijonus kilometrų nuo visų didžiųjų palydovų. Visgi „New Horizons“ įrankiai buvo sukurti mažiems ir blausiems objektams, todėl jie vis tiek buvo moksliškai naudingi tyrėjant didelius nutolusius palydovus. LORRI ieškojo Ijo ugnikalnių ir jų išsiveržimų. Infraraudonųjų spindulių spektro LEISA įrankis leido atlikti cheminių junginių paiešką ir nustatyti naktinės pusės objektų temperatūras bei karštuosius Ijo taškus. Alice ultravioletinių spindulių įrankis buvo naudojamas Jupiterio pašvaisčių ir palydovų atmosferų paieškoms, įskaitant Ijo torą.

Buvo patikslintos kai kurių mažųjų palydovų, pavyzdžiui, Amaltėjos, orbitos.

Plutono stebėjimas 

Pirmosios Plutono nuotraukos iš „New Horizons“ kosminio zondo buvo padarytos tarp 2006 m. rugsėjo 21 d. ir 24 d., testuojant LORRI įrankį. Jos buvo pateiktos plačiajai visuomenei lapkričio 28 d. Nuotraukos buvo padarytos esant 4,2 milijardo kilometrų atstumu nuo Plutono. Jos įrodė zondo gebėjimą sekti labai tolimus objektus.

Misijos metu 2015 m. liepos 14 dieną buvo praskrieta pro Plutoną maždaug 12500 km atstumu ir 28800 km atstumu nuo Charono. „New Horizons“ tuo metu judėjo santykiniu 13,78 km/s greičiu.

2015 m. liepos 13 d., dieną prieš arčiausią praskriejimą, „New Horizons“ instrumentais išmatuotas naujas Plutono skersmuo – jis siekia 2370 (± 20 km). Liepos 14 d. „New Horizons“ tapo pirmuoju žmogaus sukurtu aparatu priartėjusiu prie šio kosminio objekto. Jis atliko įvairius matavimus ir nuotraukas tiek Plutono, tiek jo mėnulių. Paskutiniai duomenys buvo persiųsti 2016 m. spalio 25 d.

Koiperio žiedo misija 
Praskriejęs pro Plutoną, „New Horizons“ kosminis zondas tęsia kelionę pro Koiperio žiedą. Zondo komanda paprašė ir gavo leidimą pratęsti misiją iki 2021 m, su tikslu ištirti papildomus Koiperio žiedo objektus. 

Dar prieš Plutono praskriejimą, misijos komanda pradėjo kitų Koiperio žiedo objektų paiešką, kurių diametras pageidautina siektų nuo 50 – 100 km ir pro kuriuos zondas galėtų praskrieti panašiu būdu kaip ir pro Plutoną. Zondo manevravimo galimybės yra ribotos, todėl ieškomi objektai turėjo būti šalia dabartinės „New Horizons“ trajektorijos, į kurią nepatenka kita panašaus dydžio nykštukinė planeta Eridė. Tinkamas regionas buvo gana arti Paukščių Tako juostos, todėl jame buvo sudėtinga ieškoti blausių objektų ir jis nebuvo gerai apžvalgytas ankstesnėse Koiperio žiedo objektų paieškose. Visuomenė taip pat prisidėjo prie misijos skenuodama teleskopų nuotraukas „Zooniverse“ projekte. 2014 metais paieškai buvo pasitelktas Hablo kosminis teleskopas, su kurio pagalba pavyko nustatyti trys potencialius objektus, komandos pažymėtus PT1, PT2 ir PT3, vėliau buvo surastas ir ketvirtas objektas, iš kurių praskriejimui 2015 metų rugpjūčio 28 dieną buvo pasirinktas PT1 arba 2014 MU69.

486958 Arrokoth praskriejimas 

2015 m. du kartus buvo atliktas trajektorijos keitimas siekiant kuo arčiau praskrieti pro Koiperio juostos objektą 2014 MU69. Tai buvo pirmasis kartas, kai praskriejamas objektas dar nebuvo atrastas paleidžiant kosminį aparatą iš Žemės ir tuo pačiu šis objektas tapo tolimiausiu Saulės sistemoje, kurį aplanko kosminis zondas.

2019 m. sausio 1 d. „New Horizons“ praskriejo pro 2014 MU69 3 500 km atstumu. Iki Žemės radijo signalas nuo zondo keliavo 6 valandas.

Mokslininkai užsibrėžė atlikti geologinius, morfologinius objekto tyrimus, atlikti paviršiaus stebėjimą ir žemėlapio sukūrimą. Sausio 2 d. gautos nuotraukos parodė, kad šis objektas yra binarinis, kažkada buvęs dviejų skirtingų objektų darinys. Didesnę jo dalį mokslininkai pavadino „Ultima“, mažesnę – „Thule“. Tokiu būtu bendras objekto pavadinimas tapo „Ultima Thule“. Iki 2020 m. rugsėjo planuojama atsisiųsti visus praskriejimo metu gautus duomenis iš zondo į Žemę.

2019 m. lapkričio 12 d. ceremonijos metu objektas buvo pavadintas Arokoto vardu. Šis vardas duotas nuo išnykusios Algonkinų kalbos pošeimio pouhatanų kalbos žodžio, reiškiančio įkvėpimą stebėti žvaigždes ir dangų.

Tolimesni tyrimai 
Praskriejus 486958 Arrokoth objektą zondas dar turėjo energijos veikti iki pat 2030 m. Komandos vadovas Alan Stern teigė, kad zondas dar atliks bent vieną Koiperio juostos tolimojo objekto praskriejimą ir tyrimus. Tai priklausys nuo to, ar objektų trajektorija bus palanki zondo skriejimo trajektorijai.

Nuorodos 
 Puslapis, apžvelgiantis naujienas apie šią misiją (anglų k.)
 NASA New Horizons puslapis  (anglų k.)

Šaltiniai 

Kosminiai tyrimai
NASA