Три года назад и миллиард миль Плутон , Исследование НАСА "Новые горизонты" находится на грани, по крайней мере, еще одной новаторской, единственной в жизни вехи: новогодний облет маленького тела, известного как 2014 MU69, неофициально получившего название Ultima Thule - «за пределами известного мира» - в НАСА конкурс имен.

Подобно Плутону, Ультима Туле является обитателем отдаленного Пояса Койпера, обширного царства за орбитой Нептуна, населенного бесчисленными карликовыми планетами и резервуаром замороженных остатков, оставшихся после рождения Солнечной системы 4,6 миллиарда лет назад.

Ультима Туле, немногим более тусклая точка света даже для космического телескопа Хаббла, станет самым отдаленным объектом, когда-либо исследованным непосредственно, и эта запись, вероятно, будет стоять на протяжении десятилетий, если не дольше.

Если все пойдет хорошо, Новые горизонты будет мчаться со своей целью со скоростью 32 000 миль в час - почти девять миль в секунду - в 12:33 утра в новогодний день, проходя в пределах 2200 миль от еще невидимой поверхности Ультимы Туле.

Через четыре часа космический корабль направит свою тарелочную антенну на Землю, чтобы подтвердить успешное столкновение. Через несколько часов первые высокоприоритетные изображения и другие данные начнут возвращаться во внутреннюю солнечную систему.

«Во всей команде люди готовы, они в игре, мы не можем дождаться, чтобы начать исследовать», - заявил в пятницу главный исследователь New Horizons Алан Стерн. «Прошло три с половиной года (с момента облета Плутона), мы так много работали, люди готовы увидеть эту отдачу и посмотреть, что мы можем узнать о рождении нашей солнечной системы».

На расстоянии 4,1 миллиарда миль от Земли Ультима Туле радиосигналам потребуется 186 000 миль в секунду, шесть часов семь минут и 58 секунд, чтобы пересечь пропасть, ожидая ученых в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса недалеко от Балтимора. Первое изображение с высоким разрешением, как ожидается, будет представлено во время брифинга 2 января.

С момента запуска с мыса Канаверал в январе 2006 года зонд «Новые горизонты» НАСА прошел около 4,1 миллиарда миль. Он прошел мимо Плутона в июле 2015 года и теперь находится менее чем на полпути через удаленный пояс Койпера, на грани исторического новогоднего пролета маленькое тело осталось от рождения солнечной системы 4,6 миллиарда лет назад. НАСА

Несмотря на продолжающееся закрытие правительства, ожидается, что общественность сможет следовать Спутниковое телевидение НАСА , Но на всякий случай Лаборатория прикладной физики, которая создала и эксплуатирует «Новые горизонты» для НАСА, планирует публиковать изображения и другие данные на Веб-страница New Horizons и лаборатории YouTube канал ,

Ожидается, что только несколько изображений и другие высокоприоритетные данные ожидают, что «Новые горизонты» переместятся за Солнце, если смотреть с Земли 4 января, что временно прервет связь. Но даже когда возобновится нисходящий канал, потребуется около 20 месяцев, чтобы принести всю сокровищницу на Землю.

Это связано с огромными расстояниями, слабым сигналом от 30-ваттного передатчика New Horizons и другими требованиями, связанными с охватом земного шара НАСА. Антенны Deep Space Network используется для связи с космическими кораблями через солнечную систему.

Для ученых, желающих изучить нетронутые остатки первоначального облака скалистых обломков, которые объединились, чтобы сформировать солнечную систему, долгое ожидание будет стоить того.

«Все, что мы посетили раньше, в какой-то момент разогрелось», - сказал Стерн в интервью в начале этого месяца. "Астероиды на орбите близко к Солнцу, кометы ... родились холодными, но мы посещали кометы только тогда, когда они находятся на околоземной орбите, когда они теплые. Жара, тепло вызывают химические реакции Он может управлять поверхностными процессами и т. д., которые создают эволюцию ».

Ультима Туле, по его словам, «совершенно не опознается ни одной из этих вещей». Он классифицируется как «холодная классика», то есть тело пояса Койпера с почти круговой орбитой, которая лишь слегка наклонена к плоскости планет солнечной системы. Другая большая популяция тел пояса Койпера, состоящая из материала, который возник ближе к Солнцу, была вытеснена гравитационными взаимодействиями в далеком прошлом.

Но не холодная классика, а Ultima Thule.

«Он родился в четырех миллиардах миль от Солнца, он всегда был там, его температура чуть выше абсолютного нуля», - сказал Стерн. «Я не верю, что есть какой-то объект, который мы когда-либо посещали, который хранился так холодно все его существование. Так что это действительно капсула времени, это научная ценность».

Впечатление художника об Ультиме Туле. Ученые знают, что тело имеет удлиненную форму, но является ли оно состоящим из двух долей, как изображено здесь, или является более однородным в форме картофеля объектом, пока неизвестно. НАСА

По словам Стерна, «Новые горизонты» будут лететь в два с лишним раза ближе к Ултима-Туле, чем во время пролета Плутона, «поэтому изображения будут гораздо более детальными».

«Мы собираемся выяснить, как эта вещь построена, насколько она эволюционировала, из чего она сделана, если у нее есть атмосфера, если у нее есть спутники, если у нее есть кольца, мы собираемся измерить ее температуру, мы "Мы собираемся измерить его радиолокационную отражательную способность, мы выясним, окружено ли оно пылевым облаком, оставшимся от пласта", - сказал он.

«Все эти вещи и многое другое, потому что мы не собираемся делать снимки», добавил он. «Мы наносим на карту его поверхность, мы отображаем ее в цвете и, в дополнение к этому, мы отображаем ее в стереорежиме, поэтому у нас везде есть топография. Мы не просто определим ее состав, но мы отобразим ее с места на место, чтобы увидеть, является ли это то же самое везде или если оно состоит из небольших строительных блоков ".

Встреча преследует пять основных целей: охарактеризовать геологию, морфологию и топологию Ultima Thule; наносить на карту его цвет поверхности и состав; определить его структуру; искать спутники и кольца; и искать какую-либо кому или атмосферу.

«Ультима Туле может быть сильно обрешеткой, без косточек или даже гладкой от древних потоков и древней деятельности», - сказал Кэри Лиссе, сотрудник научной группы New Horizons. «Мы не знаем. Мы просто не узнаем, пока не доберемся в январе. Я жду, чтобы удивиться».

Запущенные почти 13 лет назад в январе 2006 года, «Новые горизонты» пролетели мимо Юпитера в феврале 2007 года, используя гигантскую планету в качестве цели для тестирования своих инструментов и, что более важно, используя гравитацию, чтобы перебросить корабль на ускоренную траекторию к Плутону.

Несмотря на это, двигаясь в 100 раз быстрее, чем реактивный лайнер во время своего рейса, ему потребовалось еще восемь долгих лет, чтобы достичь своей цели в июле 2015 года, пролетев на расстоянии 7800 миль, чтобы собрать первые фотографии крупным планом и множество данных. о самой известной карликовой планете солнечной системы.

Первые подробные изображения Плутона прибывают

В то время как столкновение с Плутоном было основной целью космического корабля, руководители миссий знали, что он оставит топливо и что его ядерное энергоснабжение будет обеспечивать работу зонда в течение 2020-х годов. Задолго до пролета Плутона команда запросила время наблюдения на космическом телескопе Хаббла, чтобы найти возможные цели перед Плутоном, которые могут быть достаточно близки к траектории движения New Horizons, чтобы включить еще один пролёт.

Хаббл обнаружил Ultima Thule на изображениях, снятых 26 июня 2014 года. Он был каталогизирован как MU69 2014 года и получил номер малой планеты 485968. Анализ ее орбиты показал, что «Новые горизонты» могут достичь ее с помощью маневра коррекции траектории после Плутона.

После завершения столкновения с Плутоном руководители НАСА одобрили продление миссии. Была проведена тщательно спланированная стрельба по ракетам, скорректировав курс New Horizons для организации предстоящей встречи с Ultima Thule.

New Horizons не обнаружили его карьер до 15 августа этого года на расстоянии более 100 миллионов миль. Это была едва видимая точка света, и она останется чуть более яркой точкой света до понедельника, за день до пролета.

Ультима Туле, обнаруженная космическим телескопом Хаббла в 2014 году, представляет собой немного более тусклую точку света, если смотреть с Земли. НАСА

Тем не менее, у ученых есть хоть какая-то идея, чего ожидать, когда туда придут Новые Горизонты. Основываясь на наблюдениях за окклюзией, в которых Ультима Туле проходил перед фоновой звездой, если смотреть с Земли, исследователи полагают, что целью является вытянутое тело размером около 17 миль в поперечнике. Он может состоять из двух тел на близкой орбите или двух лепестков, которые физически связаны, так называемый «контактный бинарник».

Исследователи знают, что Ультима Туле получает только около 0,05 процента солнечного света Земли, и они знают, что он красноватого цвета. Но они еще не знают его точных размеров, есть ли у него какие-либо кольца, луны или какие-либо следы атмосферы.

«На самом деле, мы понятия не имеем, чего ожидать», - сказал Стерн во время конференции в октябре. «Мы обнаружили его только в 2014 году с помощью космического телескопа Хаббла, работающего на пределе своих фантастических возможностей. Мы смогли достаточно узнать о его орбите, чтобы перехватить ее и нацелиться на нее. Но мало что еще мы знаем «.

Что бы они ни узнали, это произойдет очень, очень быстро. Небольшой размер Ультимы Туле означает, что камеры New Horizons не начнут разрешать его до дня, предшествующего столкновению.

Например, в воскресенье лучшие фотографии будут иметь разрешение около 6,2 мили на элемент изображения или пиксель, а Ultima Thule будет иметь размеры от двух до трех пикселей. В канун Нового года разрешение улучшится до 3,4 миль на пиксель, а тело будет иметь размеры от пяти до шести пикселей.

Но к вечеру Нового года разрешение увеличится до 1000 футов на пиксель, а на следующий день - 500 футов на пиксель, а Ultima Thule растянется на 215 пикселей.

«Хотя мы движемся примерно с той же скоростью, что и Ультима, с которой мы проезжали Плутон, Плутон размером с континент, подобный Северной Америке», - сказал Стерн. «Итак, когда мы были в 10 неделях от Плутона, мы уже могли разобрать его диск так же хорошо, как и космический телескоп Хаббла, и каждую неделю мы могли видеть все больше и больше деталей.

«Но у Ultima через 10 недель это просто точка на расстоянии. И она останется точкой на расстоянии, пока буквально за день до облета не начнется ее устранение. К дню после облета у нас будет высокий разрешение изображения, мы надеемся, что даже более высокое разрешение, чем лучшие изображения Плутона. Так что это будет быстро. "

New Horizons оснащена шестью основными приборами: спектрометр для визуализации, известный как Alice, многоспектральная камера в видимом свете под названием Ralph, разведывательный прибор дальнего действия - LORRI - с 8-дюймовым телескопом, детектором частиц солнечного ветра, спектрометр энергетических частиц и счетчик пыли, построенный студентом.

Впечатление художника о космическом корабле New Horizons, мчащемся мимо Ultima Thule со скоростью около 32 000 миль в час. НАСА

Кроме того, в его радиосистеме имеется схема, позволяющая проводить точный анализ изменений, вызванных прохождением сигналов с Земли через атмосферу.

Данные хранятся на резервных восьмигигабайтных твердотельных регистраторах и отправляются обратно на Землю с помощью передатчика в X-диапазоне, используя фиксированную тарелочную антенну шириной 83 дюйма. Скорость передачи данных будет чуть лучше, чем 1000 бит в секунду.

Стерн сказал, что встреча с New Horizons представляет собой гораздо более сложную задачу, чем Плутон.

«Это сложнее по ряду разных причин. Во-первых, он меньше, он слабее, и поэтому его сложнее отследить, труднее освоиться», - сказал он. «Он в 100 раз меньше, он в 10 000 раз слабее. Во-вторых, каждый год бортовой ядерный источник энергии вырабатывает все меньше энергии. Поэтому теперь нам нужно гораздо более тщательно управлять тем, какие приборы и авионика включены, мы должны гораздо больше управлять своей мощностью. внимательно."

Спустя тринадцать лет после запуска единственный радиоизотопный термоэлектрический генератор космического корабля, или РИТЭГ, вырабатывает только около 190 Вт мощности, что достаточно для питания трех стандартных лампочек.

Кроме того, поскольку научная команда не знает, чего ожидать, New Horizons будет тщательно искать область вокруг Ultima Thule в поисках лун или других объектов, поэтому «будет много изображений пустого неба просто потому, что мы пытаемся покрыть всю территорию на случай, если мы обнаружим луну поздно ».

Через четыре дня после пролета связь с Новыми Горизонтами будет приостановлена, поскольку космический корабль движется позади Солнца, если смотреть с Земли. Научная группа установила приоритеты воспроизведения данных, чтобы изображение Ultima Thule с высоким разрешением достигло Земли до начала отключения электроэнергии.

«Это намного быстрее, чем все, что мы делали на New Horizons», - сказал Стерн. «По сути, это ночное преобразование из точки на расстоянии в реальный мир. И я думаю, что первая неделя января, когда мы получим первые подробные изображения, будет захватывающей! Не только с научной точки зрения. Я думаю, для людей, которые следят за новостями, просто посмотреть и подумать о том, что может сделать наша раса, что могут сделать наши виды, будет удивительно ».

На вопрос, смогут ли New Horizons достичь третьей цели пояса Койпера в будущем, Стерн сказал, что хочет, чтобы его команда сосредоточилась на Ultima Thule в ближайшем будущем. Но после того, как встреча завершится, «мы будем искать другую цель для облета. Я не могу никому обещать, вам или НАСА, что мы найдем одну (но), я могу вам сказать следующее: моя команда не хочет ничего другого, кроме как получить второй ".

Примечание редактора: части этой истории были изначально написаны для Астрономия сейчас Журнал и используются здесь с разрешения.