Исследование карликовых планет

Солнечная система > Карликовые планеты > Исследование

Карликовые планеты | Фотографии

История исследования карликовых планет Солнечной системы с фото: важные даты, запуск космических аппаратов, статус Плутона, Церера, фото, Новые Горизонты.

Исследование карликовых планет

Глубокое исследование карликовых планет началось в июле 2015 года с прибытием космического корабля Новые Горизонты. Но до самой миссии были еще десятки лет обзоров и подготовки. Пока никаких новых полетов к Плутону не планируют.

Ранние предложения о исследовании карликовых планет

За изучение Плутона принялись с момента открытия в 1930 году Клайдом Томбо. Но это крошечный и отдаленный объект, поэтому за ним сложно наблюдать. В программе Вояджер участвовало два зонда, но оба обошли планету, сосредоточившись на Титане, Уране и Нептуне.

В 1980 году Вояджер-1 продолжал свой полет и мог использовать Сатурн как рогатку, чтобы прибыть к Плутону в 1986-м. Но ученые решили, что с научной точки зрения выгоднее посетить Титан. Это привело к траектории, которая выталкивала аппарат вверх с эклиптики. На тот момент больше не рассматривали полетов к карликовой планете, поэтому Плутон на многие годы остался без посетителей.

Интерес к исследованию Плутона восстановился в 1989 году, когда исследователи также начали изучать объекты из пояса Койпера. В 1977 году стартовал Вояджер-2, рассмотревший вблизи Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. После встречи с последней планетой команда начала воспринимать Плутон как следующую цель.

В 1992 году сотрудники из Лаборатории реактивного движения предложили проект Pluto Fast Flyby (Быстрый Пролет Плутона). Но разработка затянулась и в 2000 году миссию официально отменили.

Определенная группа ученых возмутилась отменой проекта, поэтому требовали перезапустить его или придумать нечто новое. В ответ на это решили создать среднюю по бюджету разведывательную программу, так как Pluto Fast Flyby оказался дорогим для Discovery. В НАСА создали конкурс, и первое место досталось Новым Горизонтам.

Плутон Андеграунд, Плутон-350 и Маринер Марк II

В мае 1989 года Алан Стерн, Фрэн Багеналь и несколько других ученых объединились в группу Плутон Андеграунд. Это была пародия на Марс Андеграунд, продвигающих изучение Красной Планеты. Участники начали забрасывать агентство письмами, призывая обратить внимание на Плутон, как на важную научную цель.

В 1990 году давление было настолько сильным, что в НАСА решили рассмотреть предложенные концепции. Тогда полагали, что зимой атмосферный слой Плутона замерзает и падает на поверхность, поэтому желательно создать легкий корабль, который успеет прибыть до этого. Наиболее ранняя идея – 40-килограммовый аппарат с длительностью полета в 5-6 лет. Но от идеи пришлось отказаться, так как не получалось уменьшить необходимое оборудование.

Еще одним предложением стал Плутон-350. Эту идею предложили Р. Фаркуар и Алан Стерн. Речь шла о запуске 350-килограммового корабля. Они сосредоточились на принципах минимализма, поэтому он был бы намного быстрее и экономичнее других аппаратов. Но руководство посчитало, что миссия слишком маленькая и рискованная.

В качестве альтернативы предложили Маринер Марк II с весом в 2000 кг и стоимостью 3.2 млрд. долл. (Плутон-350 оценивали в 543 млн. долл.). Конечно, к Плутону-350 проявили больше заинтересованности.

Почтовая марка и Pluto Fast Flyby

В 1991 году Почтовая служба США выпустила серию марок, посвященных работе НАСА по исследованию Солнечной системы. Там были изображены все планеты с информацией и указанными миссиями. Интересно, что для Плутона вставили безликую сферу и подписали «Все еще неизведанный». Эти марки увидели в Лаборатории реактивного движения. Ученых так сильно зацепил этот момент, что они начали активно продвигать проекты по Плутону.

Интересно, что в 1992 году Роберт Стаэлл позвонил Клайду Томбо и попросил разрешения посетить открытую им планету. На что тот ответил, что ему придется подготовиться к долгой и морозной поездке. В том же году начали рассматривать проект Pluto Fast Flyby. По задумке он повторяет Плутон-350: легкий, экономический и быстрый. Созданные корабли должны были весить 35-50 кг (научные приборы – 7 кг) и обойтись в 500 млн. долл. Этот вариант казался намного выгоднее, поэтому все ресурсы перекинули на эту идею вместо Плутона-350 и Маринер Марк II.

Но в процессе разработки возникло много проблем с НАСА и командой изобретателей. Перед этим исследователи также потеряли корабль Mars Observer, поэтому пострадал общий моральный дух.

Аппарат планировали отправить на ракете Титан IV, чья стоимость составляла 400 млн. долл. Расходы росли, поэтому решили запустить только одни корабль. Но для администрации проект все еще оставался слишком затратным. Из-за этого договорились сотрудничать с Россией и использовать для запуска ракету Протон. Но правительство запретило и порекомендовало положиться на небольшую американскую ракету, вроде Дельта II.

Пояс Койпера, Плутон-Койпер-Экспресс и отмена

В 1990-х гг. начали находить огромное количество транс-нептуновых объектов, подтверждающих наличие пояса Койпера. Интерес рос, поэтому в НАСА решили включить в миссию не только полет к Плутону, но и отправку к поясу. Так что проект переименовали в Плутон-Койпер-Экспресс, чей вес поднялся к 175 кг. Теперь в НАСА расширили количество расходов.

Но в определенный момент администрация решила, что миссия не оправдает затраты, поэтому резко прекратила материальную поддержку. Сумма превысила 1 млрд. долл., поэтому в 2000 году пришлось закрыть проект.

Предлагаемая разведка

В 2003 году появилась идея по добыче образца планеты. В плане обсуждался 12-летний полет, создание карты с орбиты, несколько посадок на поверхность, производство топлива на объекте и 12-летнее возвращение на Землю.

Роль миссии Новые Горизонты в исследовании карликовых планет

Развернулись дебаты, и все же приняли решение продвигать предложение, которое обозначили как Новые Горизонты. Зонд стартовал 19 января 2006 года. Руководителем стал Алан Стерн, поместивший на борту прах Клайда Томбо (умер в 1997 году).

Первые фото от Новых Горизонтов прибыли в конце сентября 2006 года на отдаленности в 4.2 млрд. лет. Это был момент, когда аппарат проводил тестирование дальномерного разведывательного изображения. Операция прошла удачно, что подтвердило способность корабля отслеживать далекие объекты. В 2007 году Новые Горизонты использовал Юпитер в качестве гравитационной рогатки.

В 2015 году зонд прислал фото своего приближения к карликовой планете Плутон при дистанции в 203 000 000 км. В кадр попал также крупный спутник Харон. 20 марта руководство предложило публике придумать имена для найденных поверхностных формирований на Плутоне и Хароне. Полярная шапка показалась на изображении 15 апреля. Все полученные фотографии по качеству превосходили возможности отдаленного телескопа Хаббл.

Найденные небольшие спутники Плутона сначала казались опасными, потому что могли сформировать кольцо из осколков. Был риск, что из-за микрометеорных повреждений произойдет отключение аппарата.

Ближайший подлет Новые Горизонты выполнил 14 июля 2015 года на 3422 день полета. Научные обзоры начали проводить еще за 5 месяцев до этого момента и продолжались месяц после встречи. Аппарат применил пакет дистанционного зондирования (визуализация, радиотехнический и спектроскопический обзоры), чтобы провести глобальное изучение поверхностных особенностей, состава планеты и атмосферы (скорость ее выхода).

Изображения, выполненные 14 июля на отдаленности в 18000 км, показали Плутон, приближающийся к закату, а также детали поверхности и атмосферную дымку.

Исследование карликовой планеты Церера

Не обошли стороной также исследование карликовой планеты Церера. Когда Церера пребывает в оппозиции на точке перигелия, то ее визуальная величина составляет 6.7. Обычно это слишком мало, чтобы наблюдать за объектом без использования инструментов, но в некоторые моменты она все же доступна для обзора. Среди подобных астероидов можно вспомнить также Веста, Палладу и Ирис. На пересечении величина Цереры падает к 9.3, что можно наблюдать в бинокль, когда объект расположен над горизонтом.

Знаменательные даты:

• 13 ноября 1984 г. – пересечение звезды Церерой можно было наблюдать в Мексике, Флориде и по всей территории Карибского моря.
• 25 июня 1995 г. – ультрафиолетовые изображения от космического телескопа Хаббл с разрешением в 50 км.
• 2002 г. – инфракрасные снимки с разрешением в 30 км от телескопа Кек с применением адаптивной оптики.
• 2003-2004 гг. – телескоп Хаббл присылает видимые яркие кадры с разрешением 30 км (наилучшие до миссии Dawn).
• 22 декабря 2012 г. – Церера пересекла звезду TYC 1865-00446-1 над Японией, Россией и Китаем. Величина составляла 6.9, а у звезды – 12.2.
• 2014 г. – космический телескоп Гершеля выяснил, что Церера располагает атмосферой с водяным паром.
• 2015 г. – Аппарат НАСА Dawn сблизился с карликовой планетой и вышел на орбиту Цереры, отправив на земной пункт детальные снимки и научные сведения.

В 1981 году ЕКА получили предложение создать миссию по изучению астероидов. Корабль назвали AGORA (астероидный гравитационно-оптический и радиолокационный анализ) и планировали запустить два полета в 1990-1994-х гг. Наиболее желанной целью казалась Веста. Для путешествия хотели использовать небольшой ионный двигатель и Марс в качестве гравитационной рогатки. Но ЕКА отклонило этот проект.

Далее возникло сотрудничество ЕКА и НАСА для миссии MAOSEP (множественный орбитальный астероид с солнечным электрическим двигателем). Но НАСА тогда просто не заинтересовалось в изучении астероидов. Тогда ЕКА создали аппарат с ионным приводом. В 1980-х гг. появлялись различные идеи от Франции, Германии, Италии и США, но одобрения никто не получил. На изучение настроился СССР, но планы отменили из-за распада. Ниже представлено фото расположения Цереры и Веста.

В 1990-х гг. в НАСА возникает программа Discovery, которая должна была создавать недорогие миссии. В 1996 году команда порекомендовала начать с астероидного пояса, который можно изучить кораблем на ионном двигателе. Долгое время проект откладывали из-за нехватки финансов, но в 2004 году появился аппарат Dawn.

Старт пришелся на 27 сентября 2007 года. Миссия планировала посетить Веста и Цереру. В 2011 году Dawn впервые подобрался на 1.2 млн. км от Весты. Он пробыл на ее орбите 13 месяцев и 6 марта 2015 года приблизился на 61000 км к Церере.

Ему нужно было изучить объект из серии круговых полярных орбит на более низких высотах. В первый орбитальный круг аппарат попал 23 апреля 2015 году при высоте в 13500 км (пробыл 15 дней). На втором этапе дистанция снизится до 4400 км (3 недели), а потом к 1470 км (2 месяца) и в финальной орбите – 375 км (3 месяца). Корабль обладал камерой кадрирования, визуальным и ИК-спектрометром, детектором гамма-лучей и нейтронов. С этими приборами удалось изучить форму и элементарный состав.

Первые детальные снимки прибыли 13 января 2015 года, где удалось отобразить ударные кратеры и небольшое пятно с высоким показателем альбедо. Также фотографии прибывали 25 января, 4, 12, 19 и 25 февраля, 1 марта, 10 и 15 апреля.

Установку на стабильную орбиту отложили после того, как в Dawn попал космический луч. Вместо прямой спирали пришлось выбрать длительный полет. Китай сейчас занимается разработкой миссии, которая сможет взять образец Цереры. Запуск планируется на 2020-е гг.