[AKTUALIZACJA 13:49]
Sonda New Horizon prawdopodobnie właśnie minęła Plutona. Prawdopodobnie, bo sygnał od niej może dotrzeć nie wcześniej niż za 4,5 godziny. Pierwsze zdjęcia pojawią się zapewne w nocy lub nad ranem, bo komunikację z Ziemią będzie utrudniał Pluton i Charon.
1. Nikt nie lubi rozmazanych zdjęć
Pluton jest zbyt daleko, by go "ot tak" zobaczyć. Znajduje się od 29-49 razy dalej od Słońca niż Ziemia. Można to przedstawić w kilometrach, ale takie liczby niewiele mówią. Nie wierzycie? Proszę bardzo: najbliżej Słońca Pluton jest na odległość 4 436 820 000 km, najdalej - na 7 375 930 000 km.
Wszystko to oznacza tyle, że nawet przez niezły teleskop Pluton wygląda jak jeszcze jedna, bardzo słaba gwiazda na niebie. Odróżnia go tylko jego ruch. Oto pierwsze zdjęcie Plutona, zrobione w 1930 roku przy pomocy potężnego teleskopu:
Pierwsze zdjęcia Plutona z 1930 roku Fot. Wikipedia Fot. Wikipedia
Nie oszałamia, prawda? Przez kolejne dziesięciolecia niewiele się zmieniło. To zdjęcie zrobiono w 48 lat po poprzednim - to wybrzuszenie na lewej fotografii pozwoliło odkryć, że Pluton nie jest, jak sądzono, jedną dużą planetą, a całkiem niewielkim ciałem, któremu towarzyszy duży księżyc, Charon.
Zdjęcie Plutona i Charona z 1978 roku Fot. U.S. Naval Observatory Fot. U.S. Naval Observatory
Dopiero kosmiczny Teleskop Hubble'a pozwolił zobaczyć coś więcej. Ale nie łudźmy się - zdjęcia nadal były dość marne. Oto najlepsze z nich zrobione zaledwie pięć lat temu.
Pluton widziany przez Teleskop Hubble'a fot. NASA, ESA, M. Buie (Southwest Research Institute) fot. NASA, ESA, M. Buie (Southwest Research Institute)
Teraz jednak sytuacja się zmienia. New Horizons pędzi ku Plutonowi z ogromną prędkością. Jak dużą? Dość powiedzieć, że odległość od Ziemi do Księżyca sonda pokonała w 9 godzin. Astronautom z misji Apollo zajęło to 3 dni. Jak ta prędkość przekłada się na misję New Horizons? Sonda pokonała 4,8 miliarda kilometrów tylko w 9,5 roku.
Pod koniec kwietnia tego roku New Horizons przekroczyła magiczną granicę, za którą robione przez nią zdjęcia Plutona stały się lepsze niż te, które kiedykolwiek widzieliśmy. I dosłownie z każdym dniem dostarczała coraz lepsze fotografie. Oto najdokładniejsze z dotychczasowych zdjęć zrobione z odległości 1,6 miliona kilometrów.
Pluton - zdjęcie z 11 lipca 2015 Fot. NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute Fot. NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
2. A co niby ciekawego jest w Plutonie?
Misja New Horizons to przede wszystkim odkrywanie w czystej postaci. Nie planujemy przenosić się na Plutona, nie będziemy (raczej) pozyskiwali z niego surowców. Chcemy za to się dowiedzieć jak powstawał Układ Słoneczny. Pluton należy do najodleglejszych obiektów w Układzie, ale nie wiadomo, czy zawsze tak było - jedna z teorii mówi o tym, że powstał znacznie bliżej Słońca i został "wyrzucony" na obrzeża przez grawitacyjne oddziaływanie większych od siebie planet. Inna wersja sugerowała, że był kiedyś księżycem Neptuna, ale wypchnął go z orbity większy od niego Tryton.
Artystyczna wizja Pasa Kuipera pełnego drobnych odłamków, wśród których znajdują się większe obiekty Rys. ASA, ESA, and G. Bacon (STScI) Rys. ASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
Dziś sądzimy, że Pluton powstał tam, gdzie jest, czyli w Pasie Kuipera - gigantycznym gruzowisku rozciągającym się za orbitą Neptuna od około 30 do 50 jednostek astronomicznych od Słońca. Prawdopodobnie stamtąd przylatują do nas komety krótkookresowe, takie jak słynna kometa Halleya. Pluton jest jednym z największych (ale nie największym) obiektem Pasa Kuipera i wiele nam może powiedzieć o tym, co działo się w tej okolicy przez ostatnie 4,6 miliarda lat.
3. Czego już dowiedzieliśmy się o Plutonie z misji New Horizons
- że jego powierzchnia jest zróżnicowana i ma ciekawe geologicznie struktury;
Geologia Plutona Fot. NASA Fot. NASA
- że jego największy księżyc, Charon, też ma bogatą geologię;
Geologia Charona Fot. NASA Fot. NASA
- że Pluton jest nieco większy, niż się spodziewaliśmy, większy od Eris i ma 2370 +/-20 km średnicy. Obliczenia masy się nie zmieniły, co znaczy, że Pluton ma nieco mniejszą gęstość niż sądzono. A to oznacza, że proporcjonalnie zwiększa się ilość lodu do skał w jego wnętrzu. Oznacza to też, że atmosfera jest nieco cieńsza niż się spodziewano;
- że Pluton ma czapy polarne zbudowane z lodu metanowego i azotowego.
4. Biedny Pluton, nie jest już planetą...
Ciekawość ciekawością, ale nie oszukujmy się - duży wpływ na to, że kosztująca pół miliarda dolarów misja New Horizons doszła do skutku, miał fakt, że startowała, lecąc do jedynej planety Układu Słonecznego, jaką udało się odkryć Amerykanom.
No a potem, zaledwie po siedmiu miesiącach lotu, nadeszła straszna wiadomość - sonda nie leci już w stronę dziewiątej planety Układu Słonecznego, a zaledwie w stronę jeden z wielu planet karłowatych.
To efekt decyzji Międzynarodowej Unii Astronomicznej, która w sierpniu 2006 roku zdecydowała o degradacji Plutona. Przyczyną było przyjęcie nowej definicji planety. Planeta w Układzie Słonecznym musi znajdować się na orbicie wokół Słońca, posiadać wystarczającą masę, by ukształtować się w obiekt niemal kulisty, oraz oczyścić sąsiedztwo swojej orbity tak, by nie było tam innych większych obiektów. I właśnie o ten ostatni punkt zrobiła się awantura, bo zwolennicy Plutona jako planety twierdzą, że został on dodany tylko po to, by wykluczyć z szacownego grona ich glob.
Prawda jest jednak taka, że Pluton od dawna tracił swoją mocną planetarną pozycję. Stopniowo odkrywano coraz więcej obiektów, które były bardzo do niego podobne rozmiarami, kształtem i masą. Trzeba było podjąć decyzję - albo stale powiększamy grono planet, albo stawiamy granicę i wykluczamy Plutona oraz podobne mu obiekty.
Największe znane obiekty transneptunowe Rys. EightTNOs.png: Lexicon Rys. EightTNOs.png: Lexicon
Sprawę przesądziło odkrycie w 2005 roku Eris - również znajdującej się w Pasie Kuipera skalnej kuli, która jest nawet większa i cięższa od Plutona która jest niemal tak duża, jak Pluton [ta informacja została przesłana na Ziemię z New Horizons już w trakcie, gdy pisałem ten tekst]. Skoro on był planetą, to tym bardziej ona. Dlatego oboje zostali zaliczeni do nowej kategorii planet karłowatych, do której należy obecnie jeszcze Ceres, Haumea i Makemake, a zapewne wkrótce dołączą Sedna, Orkus 2007 OR10 i Quaoar.
5. Przelecimy obok, ale nie wejdziemy na orbitę Plutona
Bardzo byśmy chcieli zbadać Plutona dokładnie, ale będziemy na to mieli tylko kilka minut. Dosłownie. Problem w tym, że sonda New Horizons porusza się względem Plutona z prędkością około 14 km/s. By wejść na jego orbitę, musiałaby wyhamować, a to zużyłoby mnóstwo paliwa. By je zabrać, musiałaby być dużo cięższa, a wtedy potrzebowałaby jeszcze więcej paliwa, by wyhamować. I tak dalej.
Trasa, jaką pokonał New Horizons lecąc do Plutona Rys.pluto.jhuapl.edu Rys.pluto.jhuapl.edu
Po co więc tak rozpędziliśmy sondę? By dotarła do Plutona za życia jednego pokolenia ludzi. Powolny i stateczny lot pozwalający na spokojne wyhamowanie zająłby nie niespełna 10 lat, ale kilkadziesiąt. W trakcie lotu New Horizons jeszcze bardziej ją rozpędziliśmy dzięki tak zwanej procy grawitacyjnej - bliski przelot obok Jowisza rozpędził sondę tak, by jak najszybciej osiągnęła Plutona.
Na szczęście cała misja od początku przygotowywana była tak, by w czasie krótkiego przelotu zebrać jak najwięcej informacji i przesłać je na Ziemię.
6. New Horizons dzwoni do domu
No właśnie - jak tak właściwie New Horizons porozumiewa się z Ziemią? To wcale nie takie proste. Światło, a więc i fale radiowe, lecą z Plutona na Ziemię ponad 4 godziny i 25 minut. Czyli pełny cykl komunikacji - wysłanie sygnału i odebranie odpowiedzi - zajmuje 8 godzin i 50 minut. Sygnał wysyłany przez New Horizons jest z takiej odległości bardzo, bardzo słaby. Do jego odbioru wykorzystuje się sieć wielkich, 70-metrowych anten Deep Space Network umieszczonych w Kalifornii, Australii i Hiszpanii. Dzięki temu każda sonda, która jest dalej niż 30 000 km od Ziemi zawsze znajduje się w zasięgu sieci.
Prędkość transmisji z okolic Plutona wynosi około 1-2 kilobitów na sekundę. Zdjęcie mające bok o rozmiarze 1024 pikseli przesyła się ponad 40 minut. Dlatego na pokładzie New Horizons ma trzy pamięci SSD, każda po 8 gigabajtów, które służą do buforowania danych. Przesłanie tego, co zostanie zebrane podczas przelotu koło Plutona zajmie kilkadziesiąt dni ciągłej transmisji.
Anteny komunikacyjne New Horizons Fot. NASA Fot. NASA
W dodatku na czas przelotu zostanie ona przerwana - sonda odwróci się w stronę Plutona tak, by go zbadać, a tym samym straci czasowo kontakt z Ziemią odwracając od niej antenę. Zdecydowano się na takie rozwiązanie po doświadczeniach z misją Voyager 2. Tam anteny mogły się obracać względem sondy i system ten zepsuł się po paru latach sprawiając mnóstwo kłopotów. New Horizons ma bardziej toporną ale odporną konstrukcję.
7. Jak wygląda sonda New Horizons? Najciekawiej - pod maską
Na pierwszy rzut oka - nuda. Sonda jak sonda. Wymiary kadłuba: 0,7 m x 2,1 m x 2,7 m. Waga 478 kg. Zrobiona z aluminium, zasilana generatorem radioizotopowym zawierającym 11 kg radioaktywnego ditlenku plutonu 238. O ten pluton była zresztą awantura - gdy sonda startowała tzw. obrońcy środowiska podnieśli alarm, że w razie awarii rakiety pierwiastek skazi Ziemię. Nie skaził, a nawet jeśli, 11 kg to bardzo mało. Więc pluton leci sobie bezpiecznie w stronę Plutona (ha ha ha).
Ciekawiej się robi, kiedy przyjrzymy się aparaturze naukowej New Horizons. To osiem instrumentów naukowych. Cytując Wikipedię są to:
- Ultraviolet Imaging Spectrometer (Alice) - spektrometr obrazujący w ultrafiolecie badający skład i strukturę atmosfery; obserwacje w zakresie długości fal 465-1880 A
- 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 podczerwieni wykona 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 został nazwany na cześć Venetii Burney, która w 1930 roku mając 11 lat wymyśliła nazwę "Pluton" dla nowej planety.
Instrumenty naukowe New Horizons Fot. NASA Fot. NASA
Instrumenty mają zbadać m.in. skład i zmienność atmosfery Plutona, określić czy w jego pobliżu znajduje się wiele drobnych cząstek ale przede wszystkim wszechstronnie przebadać powierzchnię karłowatej planety i zrobić możliwie dokładne jej mapy. Zbadamy też Charona, największy księżyc Plutona. Będziemy szukali ewentualnego pola magnetycznego obu ciał, sprawdzimy czy Pluton nie ma przypadkiem pierścieni.
Pojemnik z prochami odkrywcy Plutona Fot. NASA Fot. NASA
Najciekawsze jednak są "dodatki", które załadowano na pokład. A więc 30 gramów prochów odkrywcy Plutona, Clyde'a Tombaugha, 434 738 nazwisk ludzi zapisanych na płycie CD (można było się zgłaszać za darmo), flagę USA, ćwierćdolarówkę z Florydy (oficjalnie służy do wyważenia sondy) i znaczek pocztowy z 1991 roku z rysunkiem Plutona i napisem "Pluton jeszcze niezbadany".
8. Co po Plutonie?
Przelot New Horizons koło Plutona to nie koniec misji. Sonda może działać przynajmniej do 2020-2022 roku. Będzie leciała dalej przez Pas Kuipera, być może zmieniony zostanie nieco tor jej lotu po to, by przeleciała w pobliżu innych większych obiektów. Jednak możliwość manewru jest mocno ograniczona zapasami niesionego paliwa.
Po zakończeniu tego etapu misji New Horizons lecieć będzie w stronę gwiazdozbioru Strzelca. Układ Słoneczny opuści około 2047 roku. Nie uda się jej jednak odebrać sondom Voyager 1 i 2 tytułu najdalej znajdujących się obiektów zrobionych przez człowieka - leci na to za wolno.
