Истражување на Плутон

Истражувањето на Плутон започнало со пристигнувањето на сондата Нови Хоризонти во јули 2015 година, иако предлозите за таква мисија биле проучувани многу децении. Сè уште нема планови за следна мисија, иако концептите за следење се проучени.

 Рани предлози за мисија 
Истражувањето на Плутон било размислувано уште од неговото откритие од страна на Клајд Томбау во 1930 година, но Плутон претставува значителен предизвиик за истражување поради неговата мала маса и големата оддалеченост од Земјата. Двете сонди од програмата Војаџер, лансирани во 1977 година за да ги истражуваат Јупитер и Сатурн, исто така имале можност за продолжена мисија до други цели. Плутон бил отфрлен во корист на Титан, Уран и Нептун.

Една од многуте можности за вселенското летало Војаџер 1 по неговото прелетување на Сатурн во 1980 година било да го искористи Сатурн преку гравитациски маневар да се упати кон Плутон уште во март 1986 година. Сепак, научниците одлучиле дека прелетувањето покрај Титан за време на средбата со Сатурн ќе биде поважна научна цел. Последователното прелетување на Плутон било невозможно, бидејќи приближувањето на Титан значело дека тој исто така бил на траекторија што го исфрлила нагоре надвор од еклиптиката.  Бидејќи ниедна вселенска агенција не била планирана мисија до Плутон во тоа време, таа би останала неистражена од меѓупланетарни вселенски летала во наредните години.

Кратко време откако Војаџер 2 направил прелетување на Нептун и се добило наоди за Тритон во август 1989 година, научниците започнале да бараат интерес за мисија до Плутон и понатамошни студии за постоење на други слични планети во Кајперовиот Појас.  Сите четири надворешни планети биле истражени од Војаџер 2, лансиран во 1977 година, со блиски приоди до Јупитер, Сатурн, Уран и Нептун. По средбата со Нептун, порамнувањето на Плутон го оневозможило Војаџер 2 да продолжи таму, оставајќи го на траекторија надвор од Сончевиот Ссистем.

Двете мисии Војаџер ги имале критериумите за успех само една од нив да стигне до Сатурн. Откако Војаџер 2 успешно ги вратил податоците од Нептун во 1989 година, планетарните научници гледале на Плутон како дестинација за следна мисија. Во 1992 година, лабораторијата за реактивен погон на НАСА (JPL) ја предложил мисијата Pluto Fast Flyby, мисија која на крајот станала позната како Експрес Плутон-Кајпер. Овој проект бил одложен, а во 2000 година и мисијата, а НАСА ја навеле причината за пречекорувањето на трошоците.

Откажувањето на Плутон Кајпер Експрес налутило дел од научната заедница за истражување на вселената, што довело да некои групи, како Планетарното друштво, да лобираат во НАСА или за рестартирање на мисијата или за рестартирање на мисијата до Плутон. Внатрешните поделби во НАСА, вклучително и нејзиниот Научен советодавен совет, исто така изразиле поддршка за мисијата на Плутон. Како одговор на реакциите предизвикани од откажувањето на мисијата, било одлучено да се инаугурира нова класа на мисии што ќе се вклопат помеѓу високобуџетната водечка програма и нискобуџетната програма за откривање, создавајќи компромис, кој се покажал како прескап за Програмата на Дискавери. Се одржа лнатпревар, на кој НАСА би избрала концепт на мисија за финансирање како дел од првата мисија на програмата Нови Граници.

 Подземјето на Плутон, Плутон 350 и Маринер Марк II 
десно|мини| Еден од многуте рани концепти за мисија на Плутон била да се испрати вселенско летало Маринер Марк II. Ова подоцна било отфрлено во корист на помало, поевтино вселенско летало слично на концептот „Плутон 350“.
Во мај 1989 година, група научници и инженери, вклучително и Алан Стерн и Фран Багенал, формирале сојуз наречен „Плутонско подземје“. Именуван е во знак на почит на подземјето на Марс, друга група научници кои успешно лобирале за рестартирање на мисиите на Марс, по недостатокот на такви од програмата на Викинг. Групата започнала кампања за пишување писма која имала за цел да го сврти вниманието на Плутон како остварлива цел за истражување. Во 1990 година, поради притисокот од научната заедница, вклучително и оние на „Плутонско подземје“, инженерите на НАСА одлучиле да ги разгледаат концептите за мисија на Плутон. Во тоа време, се сметало дека атмосферата на Плутон ќе замрзне и ќе падне на површината во текот на зимата, па затоа било пожелно лесно вселенско летало, бидејќи ќе може да стигне до Плутон пред да се случи таков настан. Еден од најраните концепти било за вселенско летало тешко 40 килограми кое ќе стигне до Плутон за пет до шест години. Идејата набргу била отфрлена, сепак, поради неизводливоста да се минијатуризираат научните инструменти на такво вселенско летало со таа големина.
лево|мини| Дијаграм на Плутон 350.
лево|мини| Впечаток на уметник за Плутон 350
Друг концепт на мисија, познат како Плутон 350, бил развиен од Роберт Фаркухар од Центарот за вселенски летови „Годард“, со Алан Стерн и Фран Багенал од „Плутонско подземје“, кои и двајцата служеле како научници за проучување на проектот. Плутон 350 имал за цел да испрати вселенско летало тешко 350 килограми до Плутон.  Минималистичкиот дизајн на леталото требало да му овозможи да патува побрзо и да биде поисплатливо, за разлика од повеќето други големи буџетски проекти што НАСА ги развивала во тоа време, како што се Галилео и Касини. Плутон 350, сепак, подоцна ќе стане контроверзен меѓу планерите на мисијата во НАСА, кои сметале дека проектот е премногу мал и премногу ризичен. Алтернативен план што бил разгледан во еден момент бил да се испрати до Плутон конфигурација на вселенското летало <i>Маринер Марк II</i>, кое ќе тежи 2.000 килограми и ќе чини 3,2 милијарди американски долари, за разлика од цената на Плутон 350 од 543 милиони долари. Додека двата проекти се натпреварувале за одобрување, Плутон 350 бил повеќе фаворизиран од планерите на мисијата на НАСА, кои започнале да усвојуваат помали мисии како што се Марс Патфајндер и НИАР Шумејкер.

 Поштенска марка и „Плутонско Брзо Летање“ 
Во октомври 1991 година, Поштенската служба на Соединетите Американски Држави објавила серија поштенски марки во знак на сеќавање на истражувањето на НАСА на Сончевиот Систем.Smithsonian National Postal Museum (date unknown). Space Exploration Issue - 29c Pluto single - Scott Catalogue USA: 2577. Retrieved from http://arago.si.edu/index.asp?con=2&cmd=1&id=192129&img=1&pg=1 . Серијата содржи печат за сите планети, прикажувајќи слика на планетата и истакнувајќи поврзано вселенско летало кое било испратено до неа. Печатот за Плутон, сепак, прикажува сфера без одлики, претставена со фразата „сè уште не е истражена“ наместо името на вселенското летало. Поштенските марки биле откриени на церемонија во Лабораторијата за млазен погон. Двајца научници кои присуствувале на настанот, претседателот на Светската вселенска фондација Роберт Стејл и научникот од JPL Стејси Вајнштајн, биле инспирирани од статусот на Плутон на печатот, така што почнале да се распрашуваат за можноста за испраќање вселенско летало до Плутон. Инженерите во Лабораторијата за млазен погон, инспирирани од статусот „Сè уште не е истражен“ на Плутон, исто така почнале да изнесуваат идеи за мисија на Плутон.

Во август 1992 година, Стејл му телефонирал на откривачот на Плутон, Клајд Томбау, барајќи дозвола да ја посети неговата планета. „Му реков дека е добредојден во тоа“, се сеќава Клајд Томбау подоцна, „иако треба да оди едно долго, студено патување“. Таа година, Стахел, со помош на инженерите на JPL и студенти од Калифорнискиот технолошки институт, го формирале проектот „Брзо прелетување на Плутон“. Мисијата ја најавила истата идеологија како концептот Плутон 350: мал по големина и исплатлив по обем, така што леталото ќе може побрзо да стигне до Плутон и да биде прифатливо за развој и лансирање. Опишана како „радикален“ концепт на мисија, мисијата ќе види две вселенски летала кои се испраќаат до Плутон. Двете вселенски летала требало да тежат само околу 35-50 килограми секое (вклучувајќи 7 кг научни инструменти), а проектот би чинел помалку од 500 милиони американски долари за развој, без трошоците за лансирање. Опишан како „побрз, подобар [и] поевтин“ пристап од проектите Плутон 350 и Марниер Марк II, тој го привлекол вниманието на тогашниот администратор на НАСА Даниел С. Голдин, кој ја наредил целата работа и на Плутон 350 и на Маринер Марк II да престане и наместо тоа да ги префрли сите ресурси на новиот проект.

За време на развојот на „Брзо прелетување на Плутон“, сепак, имал повеќе загрижености и од НАСА, од администраторот Голдин и од тимот за развој на мисијата. Како што напредувало истражувањето и развојот на мисијата, големината, опсегот и буџетот на проектот се прошириле. Дополнително, моралот меѓу тимот и персоналот кој работел на меѓупланетарни мисии бил низок по загубата на вселенското летало Марс Обсервер за време на обидот за вметнување во ареоцентрична орбита во август 1993 година. Алан Стерн подоцна ќе го наведе тој настан како значаен фактор за слабиот ентузијазам за проектот. Леталото требало да биде лансирано со помош на ракети Титан IV, кои би чинеле по 400 милиони американски долари, со што буџетот ќе се зголеми на преку 1 милијарда американски долари.  Поради растечките буџетски ограничувања, концептот на двојни вселенски летала бил укинат во корист на испраќање на едно вселенско летало до Плутон. Проектот сепак бил прескап во очите на администраторот Голдин. Алан Стерн, како компромис, постигнал договор со научниците од Рускиот институт за вселенски истражувања во Москва, во кој „Брзо прелетување на Плутон“ ќе биде лансиран на врвот на ракетата Протон, со што НАСА ќе заштедил над 400 милиони американски долари во трошоците за лансирање. Алек Галеев, раководител на Рускиот институт за вселенски истражувања, постигнал договор со Стерн со условување дека Русија ќе вклучи атмосферска сонда што ќе влијае на Плутон откако ќе ја проучува неговата атмосфера со масен спектрометар. Предлогот бил проследен до администраторот Голдин, но тој ставил вето на предлогот, наместо тоа, препорача JPL да ја разгледа можноста за лансирање на помала ракета, како што е Делта II.

 Кајперов Појас, Плутон Кајпер Експрес и откажување 
десно|мини| Концептна уметност за Плутон Кајпер Експрес.
Во текот на доцните 1990-ти, беа откриени голем број заднептунски објекти, потврдувајќи го постоењето на Кајперовиот Појас. Интересот за мисија до Кајперовиот Појас се појави така што НАСА му наложи на JPL да ја пренамени мисијата како не само прелет покрај Плутон, туку и како објект од Кајперовиот Појас. Мисијата на тој начин била ребрендирана како Плутон Кајпер Експрес, откако накратко била наведена како Плутон Експрес пред ревизијата. Тежината на леталото повторно се подигнало, овој пат на 175 килограми, а НАСА дозволи дополнителна слобода со буџетот на проектот.

Сепак, Голдин подоцна одлучил дека Плутон Кајпер Експрес е од мала важност, и на тој начин драстично го намалил финансирањето на проектот. На крајот, и покрај официјалниот избор на научни инструменти и назначувањето на неколку истражувачи, тогашниот директорат на научната мисија Едвард Џ. наредил откажување на целата мисија на појасот Плутон и Кајпер во 2000 година, наведувајќи ги зголемените буџетски ограничувања, кои го мачеле проектот од неговиот почеток во 1992 година. Во моментот на откажување, проектираните трошоци надминале 1 милијарда долари.

 Предложено истражување (2003) 
Во 2003 година била предложена мисија за враќање на орбитарот/лендерот/примерокот на Плутон. Планот вклучувал дванаесетгодишно патување од Земјата до Плутон, мапирање од орбитата, повеќекратно слетување, сонда за топла вода и можно производство на гориво на самото место за уште едно дванаесетгодишно патување назад на Земјата со примероци. Моќта и погонот би доаѓале од бимодалниот јадрен реактор MITEE.

 Нови Хоризонти 
По интензивна политичка битка, ревидираната мисија на Плутон наречена Нови Хоризонти добила финансирање од американската влада во 2003 година. Нови Хоризонти бил успешно лансиран на 19 јануари 2006 година. Водачот на мисијата, С. Алан Стерн, потврдил дека дел од пепелта на Клајд Томбау, кој починал во 1997 година, била поставена на вселенското летало.
лево|мини|175x175пкс| Првото гледање на Плутон од Нови Хоризонти во 2006 година
Нови Хоризонти ги снимил своите први (далечни) снимки на Плутон кон крајот на септември 2006 година, за време на тестот на извидувачкиот снимач со долг дострел. Сликите, направени од далечина од приближно 4,2 милијарди километри, ја потврдиле способноста на леталото да следи далечни цели, критични за маневрирање кон Плутон и други објекти од Кајперовиот Појас. На почетокот на 2007 година леталото користело помош од гравитацијата од Јупитер.

На 4 февруари 2015 година, НАСА објавила нови снимки од Плутон (снимени на 25 и 27 јануари) од сондата што се приближува. Нови Хоризонти биле повеќе од 203,000,000 километри далеку од Плутон кога започнал да ги прави фотографиите, на кои се прикажани Плутон и неговата најголема месечина, Харон. На 20 март 2015 година, НАСА ја поканила пошироката јавност да предложи имиња за површинските одлики што ќе бидат откриени на Плутон и Харон. На 15 април 2015 година, Плутон бил снимен како покажува можна поларна капа. Помеѓу април и јуни 2015 година, Нови Хоризонти почнал да враќа слики од Плутон кои го надминуваат квалитетот што може да го произведе вселенскиот телескоп Хабл.

Малите месечини на Плутон, откриени непосредно пред и по лансирањето на сондата, се сметале за потенцијално опасни, бидејќи остатоците од судирите меѓу нив и другите објекти на Кајперовиот Појас можеле да создадат слаб правлив прстен. Доколку Нови Хоризонти  патувал низ таков прстенест систем, ќе имал зголемен ризик од потенцијално оштетувањето од микрометероид 

Нови Хоризонти  го имал својот најблизок пристап до Плутон на 14 јули 2015 година - по 3.462-дневно патување низ Сончевиот Систем. Научните набљудувања на Плутон започнале пет месеци пред најблиското приближување и продолжиле најмалку еден месец по средбата. Нови Хоризонти  користел пакет за далечинско набљудување што вклучува инструменти за сликање и алатка за истражување на радио науката, како и спектроскопски и други експерименти, за да ја карактеризира глобалната геологија и морфологија на Плутон и неговата месечина Харон, да го мапира нивниот површински состав и да ја анализира неутралната атмосфера на Плутон и неговата стапка на бегство. Нови Хоризонти  ги фотографирале и површините на Плутон и Харон.

Фотографии од Плутон донесени на 14 јули 2015 година покажуваат близина на зајдисонцето на Плутон со детали на површината и магла во атмосфера.

 Концепти на идните мисии 
Нема формално планирани дополнителни мисии на Нови Хоризонти , но најмалку два концепта на мисијата се проучени. Во април 2017 година, се состанала работилница во Хјустон, Тексас за да разговараат за идеите за следна мисија. Можните цели што ги дискутира групата за следна мисија вклучуваат мапирање на површината со брзина од 30 стапки по пиксел, набљудување на помалите сателити на Плутон, набљудување на тоа како Плутон се менува додека ротира околу својата оска и топографско мапирање на регионите на Плутон кои се опфатени во долготрајна темнина поради неговиот осен налон. Последната цел може да се постигне со помош на инфрацрвени ласерски импулси. Според главниот истражувач на Нови Хоризонти , Алан Стерн, „Ако испратиме орбитер, можеме да мапираме 100 отсто од планетата, дури и терени кои се во целосна сенка.“  Стерн и Дејвид Гринспун, исто така, сугерирале дека орбитарска мисија би можела да бара докази за подземниот океан навестен во податоците на Нови Хоризонти.
мини|Впечаток на уметникот за Орбитерот на Плутон со соединување и лендерот на Плутон, со слика на Плутон од Нови Хоризонти  во позадина.
Набргу по прелетувањето на Нови Хоризонти, Стерн предложил лендер на Харон како продолжение што ќе го набљудува Плутон од површината на Харон. Меѓутоа, таков слетувач само би ја набљудувал полутопката на Плутон свртена кон Харон, бидејќи Плутон и Харон се плимно сврзани. Од работилницата во Хјустон, Стерн се предомислил наместо тоа да се заложи за орбитер во стилот на Касини кој ќе ја користи гравитацијата на Харон за да ја прилагоди својата орбита додека ги проучувал Плутон и неговите месечини. Сондата би можела да користи електричен погон сличен на мисијата Зора на НАСА. Потоа ќе има можност да ја искористи гравитацијата на Харон за да го напушти системот на Плутон откако ќе се завршат сите научни цели на Плутон и ќе ги проучува новите KBO надвор од Плутон. Стерн предвидел сондата да биде лансирана во 2030 година, по повод 100-годишнината од откривањето на Плутон и да помине 7-8 години патувајќи до системот на Плутон.

 Орбитер и лендер на Плутон со соединување 
Орбитерот и лендерот на Плутон со соединување стапил во извештај од првата фаза од 2017 година финансиран од програмата на НАСА за иновативни напредни концепти  Извештајот, напишан од главниот истражувач Стефани Томас од Принстон Сателит Системс ја опишува мисијата на <i>Direct Fusion Drive</i> (DFD) до Плутон. Ќе се користи реактор за соединување за испраќање на 1000 kg орбитер и слетувач до системот на Плутон за само четири години (повеќе од двапати побрзо од Нови Хоризонти ).The next Pluto mission—an orbiter and lander?. Nancy Atkinson, PhysOrg. 27 April 2017.

 Персефона 
Друг предлог доставен до НАСА во 2020 година е орбиталната сонда на системот Плутон и Харон, наречена „Персефона“.

Ќе се напојува со 5 RTG, ќе содржи неколку камери со висока резолуција и ќе орбитира 3 години. Клучна цел би била да се утврди дали има подземен океан на Плутон. Проценетата цена би била 3 милијарди долари.

 Наводи 

Плутон
Категорија:Вселенски летови
Категорија:Плутон