Новые горизонты

Плутон - единственная из официально признанных Международным Астрономическим Союзом планет Солнечной системы, к которой еще не приближался космический аппарат с Земли.

Разработка автоматической межпланетной станции (АМС) New Horizons Pluto-Kuiper Belt для исследования Плутона была начата NASA в начале 90-х годов. В 2000-2002 годах проект был под угрозой отмены из-за сокращения финансирования: правительство США отдавало приоритет пилотируемым полетам на Луну и Марс. Однако под давлением научной общественности Конгресс США все-таки выделил средства. Не последнюю роль в его решении сыграло то, что в ближайшем будущем атмосфера Плутона замерзнет из-за постепенного удаления от Солнца.
АМС "Новые Горизонты" успешно стартовала 19 января 2006 года.

Последние предстартовые процедуры - "накатка" головного обтекателя ракето-носителя на АМС.

СТРОЕНИЕ АМС

Станция New Horizons представляет собой небольшой аппарат. Его масса всего 415 кг. Корпус аппарата выполнен в виде несимметричной шестиугольной призмы. На одном из ее оснований установлена остронаправленная антенна диаметром 2,5 м, а на одной из боковых сторон - штанга с радиоизотопным генератором (РИГ), использующим плутоний-238 (российского производства). Радиоизотопный генератор обеспечит мощность во время пролета Плутона в 174 Вт.

Система управления построена на базе проекта АМС Contour. Твердотельное запоминающее устройство обеспечит хранение информации объемом до 16 Гб. Система связи состоит из передатчика и приемника диапазона X и располагает четырьмя антеннами: остронаправленной HGA, малонаправленной MGA и двумя ненаправленными LGA на передней и задней стороне станции. Пропускная способность радиолинии у Плутона с приемом на 70-метровую антенну Сети дальней связи - 768 бит/с.
Двигательная установка АМС включает 12 двигателей ориентации тягой по 0,8 Н и два двигателя тягой по 22 Н для коррекций траектории. Двигатели используют гидразин с вытесняющей подачей топлива.

НАУЧНАЯ "НАЧИНКА"

PERSI (Pluto Exploration Remote Sensing Investigation) - основной комплекс дистанционного зондирования, включающий в себя оптические приборы для съемки в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах общей массой 10 кг и энергопотреблением 7 Вт. Специалисты Ball выполнили интеграцию в единый комплекс трех приборов:
MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) - комплекс из шести камер, четырех мультиспектральных и двух панхроматических, разработанных компанией Ball Aerospace для детальной съемки Плутона и Харона;
LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) - ИК-спектрометр Центра космических полетов имени Годдарда NASA со спектральным разрешением 1:280 и 1:580 в диапазонах 1,25-2,5 и 2,10-2,25 мкм для определения состава вещества Плутона и Харона. Прототип прибора LEISA работает на опытном аппарате ДЗЗ EO-1;
УФ-спектрометр Alice (не расшифровывается - это имя собственное) Юго-Западного исследовательского института для определения состава атмосферы Плутона. Аналогичный прибор был подготовлен для европейской АМС Rosetta;
LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) - камера высокого разрешения для детальной съемки и съемки с большого расстояния, разработанная в APL;
SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto) - анализатор космического ветра, Юго-Западного исследовательского института;
PEPSSI (Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) - спектрометр энергичных частиц от APL, аналогичный поставленному для американской АМС Messenger.
REX - блок с 2-метровой остронаправленный антенной, предназначенный для зондирования атмосферы Плутона и измерению средней температуры поверхности Плутона и Харона по интенсивности радиосигнала с Земли.
SDC (Student Dust Counter) - "студенческий счетчик пыли" для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера. Формально не входит в состав научной аппаратуры, утвержденный NASA в ноябре 2002 г. Прибор представляет собой веерообразное устройство радиусом 42 см и толщиной 3 мм из алюминиевого сотового материала, покрытого тонкой пленкой и соединенное кабелем с блоком электроники. Регистрация частиц, оценка их масс и скоростей производится по электрическому сигналу, который возникает при ударе. Аппаратура общей массой 1,5 кг разработана четырьмя студентами Университета Колорадо в Боулдере во главе с Джином Холландом (Gene Holland) и имеет статус образовательной полезной нагрузки. Руководители проекта, однако, рассчитывают на ее заметный вклад в результаты полета, так как ни один пылевой детектор не работал далее чем в 18 а.е. от Солнца.
Аппаратура PERSI и эксперимент REX считаются основными на КА New Horizons, остальные - дополнительными. Для New Horizons удалось собрать значительно более разносторонний и эффективный комплект аппаратуры, чем планировался для первоначальной станции Pluto-Kuiper Express.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ МИССИИ

АМС была запущена 19 января 2006 года ракетоносителем Атлас-V (модель 551) с космодрома на мысе Канаверал. Разгонный блок Star-48B вывел АМС на траекторию полета к Юпитеру. Пройдя в пределах орбиты Калипсо от Юпитера (31,7-32,4 радиуса) в феврале-марте 2007 станция возьмет курс на Плутон. К Плутону станция приблизится в июле 2015 года. Системе Плутона будет посвящено 6 месяцев полета станции, причем "ближняя фаза" займет лишь 4 суток до пролета, и 0,5 суток после. Фотографирование Плутона и Харона начнется за 4 месяца, за 12 недель фотографии со станции станут лучше, чем у Хаббла. Скорость АМС во время пролета будет составлять около 14 км/с, минимальное расстояние 11 и 26 тыс. км до поверхности Плутона и Харона соответственно. После пролета через 1-2 часа станция последовательно зайдет в радиотень Плутона и Харона, чтобы исследовать их атмосферы методом радиопросвечивания. Послепролетные исследования займут еще 10 недель, а затем около 5 месяцев будет продолжаться передача собранных данных на Землю. Всего за время пролета планируется собрать около 10 Гб научной информации.

Схема полета АМС

Станцией будет отснято одно полушарие Плутона и Харона с разрешением около 1 км, второе - за 3,2 суток до сближения с разрешением около 40 км, а области на терминаторе с разрешением до 100 метров. Спектральные съемки будут проведены с разрешением 7 км в инфракрасном диапазоне и 3 км в видимом, карты температуры поверхности составлены с разрешением 50 км.
После этого АМС направится еще к 1 или 2 астероидам из пояса Койпера. Первая коррекция, обеспечивающая встречу с астероидом, будет выполнена через 14 суток после пролета Плутона по результатам поиска и определения параметров орбиты цели с Земли. Вторую коррекцию аппарат проведет сам по данным навигационных съемок. Для этих коррекций аппарат будет иметь запас скорости около 300 м/с. Миссия аппарата будет завершена весной 2021 г., когда станция достигнет расстояния 50 а.е. от Солнца, или двумя годами позже на отметке 55 а.е., что связано с небольшой мощностью радиоизотопной батареи, в отличие от АМС серии "Вояджер".