Зонд NASA, который будет исследовать Плутон, в очередной раз вышел из режима гибернации и отправил сообщение на Землю в субботу. Девять лет он летит к Плутону, чтобы взглянуть на далекое небесное тело поближе — впервые в истории. По правде говоря, астрономы даже не знают точно, где находится Плутон.

«Новые горизонты» в порядке и спокойно летят через глубокий космос, почти в 4,5 миллиарда километров от дома, но покой крейсера скоро будет нарушен», — говорит Алиса Боуман, менеджер по операциям аппарата из Университета Джона Хопкинса. Будучи одним из самых быстрых космических аппаратов в истории, «Новые горизонты» (New Horizons) мчится через пустоту со скоростью в почти полтора миллиона километров в день.

После нескольких дней сбора данных о навигации, загрузки и анализа научных данных судна и сохранения данных космического аппарата на цифровые носители, команда миссии начнет проводить окончательные тесты научных инструментов космического аппарата и операционных систем, а также задавать последовательности компьютеру, которые будут направлять «Новые горизонты» к системе Плутона.

Основные задачи научной миссии: изучить общую геологию и рельеф Плутона и его большего спутника Харона, изучить состав и температуру их поверхностей, изучить состав и структуру атмосферы Плутона, изучить меньшие луны Плутона и найти новые луны и кольца.

«Новые горизонты» везет семь научных инструментов, разработанных под руководством Юго-Западного научно-исследовательского института, которые включают передовые инфракрасные и ультрафиолетовые спектрометры, компактную многоцветную камеру, телескопическую камеру с высоким разрешением, два мощных спектрометра частиц, детектор космической пыли и два радиолокационных эксперимента. Космический аппарат работает на базе одного РИТЭГ, поэтому таких проблем, как у зонда «Филы», у него быть не должно.

С момента запуска в январе 2006 года, «Новые горизонты» провел 1873 дня в режиме гибернации — две трети своего полета — изредка просыпаясь между 18 периодами гибернации с середины 2007 до конца 2014 года, которые длились от 36 до 202 дней.

Последнее пробуждение было запрограммировано на бортовых компьютерах «Новых горизонтов» в августе и предписывало аппарату проснуться в 3 часа дня по времени EST 6 декабря. Спустя 90 минут «Новые горизонты» отправил весточку на Землю. Сигналу, летящему на скорости света, понадобилось 4 часа 25 минут, чтобы добраться домой. Тогда «Новые горизонты» был почти в 4,5 миллиарда километров от Земли, и в 270 миллионах километров от Плутона — это в два раза меньше, чем расстояние от Земли до Солнца.

Удаленное наблюдение за системой Плутона начнется 15 января и продлится до конца июля 2015 года. Ближайший подход к Юпитеру состоится 14 июля.

В последние несколько месяцев ученые из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики начали отходить от мнения, что Плутон — карликовая планета.

«У человечества не было такого опыта — встретиться с совершенно новой планетой — долгое время, — говорит Алан Штерн, главный исследователь миссии. — Все, что мы увидим на Плутоне, будет открытием».

«Вполне возможно, что «Новые горизонты» обнаружит новые луны и кольца», — добавляет Штерн. Сейчас известно о пяти лунах Плутона: Харон, Стикс, Никта, Кербер и Гидра. Численные расчеты показывают, что метеороиды, обстреливающие эти спутники, могут отправлять мусор на орбиту, образуя систему колец, которые прибывают и убывают со временем, реагируя на изменения в бомбардировке. «Мы летим в неизвестность, — говорит Штерн, — и никто не знает, что мы можем найти. Встреча состоится в январе».

За исключением нескольких невнятных маркировок, увиденных издалека Хабблом, ландшафт Плутона совершенно не исследован. Хотя некоторые астрономы называют Плутон карликовой планетой, Штерн говорит, что в ней нет ничего маленького. «Если вы объедете на машине Плутон по экватору, одометр насчитает почти 8 тысяч километров — это как от Манхэттена до Москвы». По пути путешественник может столкнуться с ледяными гейзерами, кратерами, облаками, горными хребтами, бороздами и долинами и другими причудливыми и чужими формами рельефа, которые сложно себе представить.

Ближайший подход к Плутону запланирован на июль 2015 года, когда «Новые горизонты» пролетит всего в 10 000 километрах от планеты, но до этого момента космический аппарат будет очень занят. Первым шагом в январе 2015 года будет интенсивная кампания фотографирования с помощью инструмента LORRI (Long Range Recoinaissance Imager). Это поможет операторам миссии определить местонахождение Плутона, которое до сих пор остается неопределенным на несколько тысяч километров.

«LORRI сделает снимки планеты на фоне звездного поля, — объясняет Штерн. — Мы используем эти снимки, чтобы уточнить дистанцию Плутона до космического аппарата, а потом запустим двигатели, чтобы внести все необходимые корректировки».

К концу апреля 2015 года приближающийся космический аппарат будет фотографировать Плутон и достанет снимки, которые намного превзойдут по качеству снимки Хаббла. Во время наибольшего приближения в июле 2015 года, дивный новый мир откроют камеры аппарата. Если бы «Новые горизонты» пролетел над Землей на такой же высоте, он бы разглядел отдельные здания и их форму.

Астрономы сравнивают «Новые горизонты» с аппаратом Mariner 4, который пролетел мимо Марса в июле 1965 года. В то время многие люди на Земле, даже некоторые ученые, думали, что Красная планета — это относительно мягкий мир с водой, растительностью и в целом пригодное для жизни место. Но Mariner 4 показал только сухой пустырь. Полет «Новых горизонтов» к Плутону состоится спустя почти 50 лет после полета Mariner 4, и эта миссия может шокировать нас ровно настолько же.

Хотя температура на поверхности Плутона колеблется в пределах -230 градусов по Цельсию, ученые давно задаются вопросом, может ли карликовая планета похвастать достаточным количеством внутреннего тепла, чтобы поддерживать жидкий океан под ледяной поверхностью.

Гийом Робушон и Фрэнсис Ниммо из Калифорнийского университета в Санта-Крус подсчитали, что наличие океана зависит от двух вещей: количества радиоактивного калия в каменном ядре Плутона и температуры льда, который его покрывает.

Плутон

Измерение плотности позволило предположить, что каменное ядро составляет 40% объема карликовой планеты. Если концентрация калия в ядре составляет хотя бы 75 частей на миллиард, его распад может производить достаточное количество тепла, чтобы расплавить часть покрова льда, состоящего из смеси азота и воды.

Возможно, калия должно быть больше, говорит Уильям Маккиннон из Вашингтонского университета, который также указывает на то, что у Земли, которая сформировалась, вероятно, с меньшим количеством летучих элементов из-за своей близости к Солнцу, концентрация калия в ядре в 10 раз выше.

Тепло от ядра Плутона будет вызывать конвекцию в окружающем льде, и если лед будет таять слишком быстро, тепло будет просто уходить в космос, прежде чем все растает. Однако, если все будет происходить медленнее, чем в антарктических ледниках на Земле, то верхние 165 километров льда обеспечат достаточную изоляцию для существования жидкого океана.

Вязкость льда зависит от размера отдельных частиц льда, меньшие зерна таят быстрее. Нет никакого способа измерить это с Земли, но форма Плутона покажет, существует ли океан. Вращение Плутона замедляется из-за гравитационного буксира его большого спутника Харона. Быстровращающиеся объекты вытягиваются на экваторе, но мягкое нутро позволит миру расслабиться и стать сферой, поскольку его вращение замедлится. Зонд «Новые горизонты» сделает снимок формы карликовой планеты во время пролета в 2015 году.

«Всегда очень интересно думать о том, что у карликовой планеты может быть астробиологический потенциал», — говорит Штерн. В 2011 году высокочувствительный спектрограф космических явлений на борту космического телескопа Хаббл выявил мощный поглотитель ультрафиолетовой длины волны на поверхности Плутона, допустив возможность существования сложных углеводородных и/или нитрильных молекул на поверхности. Эти химические соединения могут быть образованы взаимодействием солнечного света или космических лучей с льдами на поверхности Плутона, в состав которых входят метан, окись углерода и азот.

«Это весьма интересное открытие, потому что сложные углеводороды и другие молекулы Плутона могут быть ответственными за особенности ультрафиолетового спектра, обнаруженные Хабблом, а также за румяный цвет Плутона».

Команда также обнаружила доказательства изменений в ультрафиолетовом спектре на основе измерений Хаббла с 1990-х годов. Изменения могут быть связаны с различиями рельефа, виденными тогда и сейчас, или с чем-то еще, возможно, с резким повышением давления атмосферы Плутона за этот же промежуток времени.