Pluton i New Horizons – 5 rzeczy, które warto wiedzieć o przelocie sondy

Pluton to najodleglejszy świat, jaki do tej pory odwiedzaliśmy. Dzięki sondzie New Horizons zobaczymy Plutona z bliska i… zapewne się zdziwimy.

Po co lecimy do Plutona?

New Horizons to misja eksploracyjna, raczej nie zamieszkamy na Plutonie, raczej nie będziemy pozyskiwali z niego surowców. Za to dotrzemy do najodleglejszego świata, jaki człowiek kiedykolwiek zbadał. Jak odległego? W tej chwili 31,9 jednostek astronomicznych czyli prawie 32 razy dalej, niż odległość od Ziemi do Słońca. Jeśli ktoś lubi duże liczby, to jest to 4 772 000 000 km.

Chcemy zobaczyć Plutona z bliska. Choć dysponujemy tak potężnymi narzędziami jak Teleskop Hubble’a, to nasza wiedza o tym obiekcie była dotąd niewielka. Najlepsze zdjęcia, jakie udało się wykonać, pochodzą z 2010 roku i wyglądają tak:

Pluton sfotografowany przez Teleskop Hubble’a Fot. ESA/NASA

Prawda, że nie zachwycają? Ale to i tak niezły wynik. Pierwsze zdjęcia Plutona z 1930 roku, te dzięki którym go odkryto, wyglądają tak:

Pierwsze zdjęcie Plutona z 1930 roku. Fot. Wikipedia

Przez kolejne 48 lat niewiele się poprawiło. W 1978 roku zrobiono zdjęcie, które zrewolucjonizowało naszą wiedzę o Plutonie. Odkryto, że nie jest wcale dużą planetą, a to co brano za jeden obiekt, to w rzeczywistości dwa ciała krążące bardzo blisko siebie – Pluton i jego księżyc Charon. Jak to wyglądało na zdjęciu? Marnie. To małe wybrzuszenie na lewej fotografii to właśnie Charon.

Zdjęcia Plutona z 1978 roku, na których odkryto Charona. Fot. U.S. Naval Observatory

Tymczasem przelot sondy New Horizons koło Plutona już sprawił, że zobaczyliśmy niesamowicie dokładne fotografie tego świata. Takie jak ta, zrobiona z odległości 2,5 miliona kilometrów.

Jedno z najnowszych zdjęć Plutona zrobione przez sondę New Horizons. Fot. NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

A to najnowsze i najlepsze zdjęcie Plutona przesłane przez New Horizons we wtorek rano. Rewelacyjne!!!

Zdjęcie Plutona zrobione z 766 000 km. Fot. NASA

Wiedza o Plutonie da nam, między innymi, wgląd w historię Układu Słonecznego. Pluton jest największym znanym obiektem Pasa Kuipera – wielkiego skalnego rumowiska, które ciągnie się za orbitą Neptuna. To pozostałości po tworzeniu się Układu Słonecznego, to również rejon, z którego nadlatują krótkookresowe komety takie jak kometa Halleya. New Horizons nie tylko sfotografuje Plutona i Charona, ale też zbada ich skład, atmosferę (tak, Pluton ma cieniutką atmosferę), pole magnetyczne. Wszystko to da nam pojęcie o tym, co działo się w tych okolicach przez ostatnie 4,6 mld lat.

Czy trudno było dolecieć do Plutona?

Chris Hadfield, kanadyjski astronauta, użył tu świetnego porównania. To trochę tak, jak trafić lecący w innym kraju pocisk strzelając do niego jedną kulą z okna własnego domu. Tak, to właśnie taka skala wielkości i odległości. By New Horizons doleciała do Plutona za życia jednego pokolenia naukowców, rozpędzono ją do wielkiej prędkości. Była najszybciej lecącym statkiem, jaki wystrzelono z Ziemi (stało się to 19 stycznia 2006 roku). Przy prędkości 58 536 km/h Księżyc minęła już po 9 godzinach. Astronautom z misji Apollo zajęło to 3 dni.

Ale to nie koniec specjalnych zabiegów. Sonda oddalając się od Słońca, była stale przez nie przyciągana, a więc zwalniała. Przyspieszono ją dzięki asyście grawitacyjnej zwanej grawitacyjną procą. 28 lutego 2007 roku przeleciała blisko Jowisza, rozpędzając się do 83 000 km/h. Dzięki temu do Plutona doleciała zaledwie w 9,5 roku.

Tak wyglądała sonda New Horizons na 1,5 godziny przed osiągnięciem celu. Fot. eyes.nasa.gov

Taka prędkość ma jednak swoje koszty. New Horizons nie zdoła wejść na orbitę Plutona. Przeleci koło niego z prędkością 50 400 km/h. Na zrobienie zdjęć z bliska będziemy mieli dosłownie kilka minut. Aby dało się wejść na orbitę Plutona, sonda musiałaby wyhamować, a to zużyłoby mnóstwo paliwa. By je zabrać, New Horizons musiałaby być dużo cięższa, a wtedy potrzebowałaby jeszcze więcej paliwa, by wyhamować.

Ale nawet krótki przelot wystarczy, by zebrać mnóstwo informacji.

Jak przesłać dane na Ziemię z Plutona?

Światło i fale radiowe lecą z Plutona 4 godziny i 25 minut. A więc pełny cykl komunikacji trwa prawie 9 godzin. W dodatku sygnał wysyłany przez sondę New Horizons jest bardzo słaby. Odbieramy go za pomocą Deep Space Network – sieci wielkich, 70-metrowych anten umieszczonych w Kalifornii, Australii i Hiszpanii.

Prędkość transmisji wynosi około 1,5 kilobita na sekundę. To bardzo wolno, przesłanie pojedynczego zdjęcia zajmuje ponad 40 minut. Dlatego New Horizons gromadzi dane w pamięci i przesyłać je będzie jeszcze przez wiele dni.

W czasie zbliżenia do Plutona trzeba przerwać transmisję, bo sonda musi się ustawić w odpowiedniej pozycji względem badanych obiektów. W tym momencie anteny przestaną być skierowane ku Ziemi. Zdecydowano się na takie rozwiązanie dlatego, by uniknąć montażu ruchomych anten. Zastosowano takie w Voyagerze 2 i popsuły się po kilku latach.

Pierwsze dane o przelocie otrzymamy prawdopodobnie w nocy z wtorku na środę.

Co już odkryła sonda New Horizons?

1. Że Pluton jest nieco większy, niż sądzono. Ma 2370 +/-20 km średnicy, a więc jest większy niż inny obiekt z pasa Kuipera, Eris. Jeszcze wczoraj rano uważano, że Eris jest większa. Masa obliczona z ruchu Plutona i Charona pozostaje taka sama, co znaczy, że Pluton ma nieco mniejszą gęstość niż myśleliśmy. Zapewne dlatego, że proporcjonalnie większa jest ilość lodu w stosunku do skał w jego wnętrzu. Znaczy to też, że atmosfera Plutona jest nieco cieńsza niż sądzono.

2. Że i Pluton i Charon mają zróżnicowane powierzchnie, na których zachodzą procesy geologiczne. Pokazały to wyraźnie zdjęcia. Na Charonie jest m.in. urwisko większe od Wielkiego Kanionu.

Geologia Plutona. Na półkuli stale skierowanej w stronę księżyca Charona widać szereg ciekawych struktur, z których najbardziej zastanawiająca ma kształt niedomkniętego sześciokąta. Fot. NASA

Geologia Charona. Widać uskoki lub wąwozy świadczące o procesach geologicznych zachodzących na księżycu Plutona. Największa z tych struktur jest dłuższa i głębsza od Wielkiego Kanionu, a przecież Charon ma tylko 1200 km średnicy. Fot. NASA

3. Że Pluton ma czapy polarne z lodu azotowego i metanowego

Co zabrała sonda New Horizons?

Przede wszystkim sprzęt naukowy. Za Wikipedią to:

Ultraviolet Imaging Spectrometer (Alice) – spektrometr obrazujący w ultrafiolecie badający skład i strukturę atmosfery; obserwacje w zakresie długości fal 465–1880 Å
Visible Imager and Imaging Spectrometer (Ralph) – instrument składający się z dwóch części:
- Multispectral Visible Imaging Camera (Ralph/MVIC) – kamera multispektralna w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieniwykona panchromatyczne i barwne mapy powierzchni badanych ciał; obserwacje w zakresie długości fal 400–975 nm
- Linear Etalon Imaging Spectral Array (Ralph/LEISA) – spektrometr mapujący w bliskiej podczerwieni wykonujący mapy mineralogiczne i pomiary temperatury powierzchni; obserwacje w zakresie długości fali 1250–2500 nm
Radio Science Experiment (REX) – pomiary ciśnienia i temperatury atmosfery oraz gęstości jonosfery, pomiary masy i rozmiarów badanych ciał
Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) – kamera panchromatyczna wysokiej rozdzielczości; obserwacje w zakresie długości fal 350–850 nm
Solar Wind at Pluto (SWAP) – detektor cząstek wiatru słonecznego; wykona pomiary prędkości i gęstości wiatru słonecznego oraz tempa ucieczki atmosfery Plutona
Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI) – spektrometr cząstek naładowanych
Venetia Burney Student Dust Counter (VB-SDC) – czujnik cząstek pyłowych

Ten ostatni instrument nazwano na cześć pewnej dziewczynki. To Venetia Burney w 1930 roku wymyśliła nazwę “Pluton”. Miała 11 lat i fascynowała się mitologią. Dostała za to nagrodę w wysokości pięciu funtów brytyjskich (co odpowiada ok 275 dzisiejszym funtom).

Poza tym sprzętem jest tam jeszcze parę ciekawych obiektów. To przede wszystkim 30 gramów prochów odkrywcy Plutona Clyde’a Tombaugha oraz 434 738 nazwisk ludzi zapisanych na płycie CD (można było się zgłaszać), flaga USA, ćwierćdolarówka z Florydy (oficjalnie służy do wyważenia sondy) i znaczek pocztowy z 1991 roku z rysunkiem Plutona i napisem „Pluton jeszcze niezbadany”.