ขอบเขตใหม่ที่เขาอยู่ตอนนี้ ตามข้อเท็จจริง: ทุกอย่างเกี่ยวกับดาวพลูโตและภารกิจนิวฮอริซอนส์ รับประกันสภาวะความร้อน

ทัสส์ดอสเซียร์ /อินนา คลีมาเชวา/. เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม 2558 ยานอวกาศจากโลกบินเข้าใกล้ดาวพลูโตเป็นครั้งแรก สถานีอวกาศอัตโนมัติของอเมริกา New Horizons เข้ามาใกล้ดาวเคราะห์แคระมากที่สุดในระยะทาง 12.5,000 กม.

พลูโต

เทห์ฟากฟ้านี้ถูกค้นพบเมื่อวันที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2473 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ไคลด์ ทอมบอห์ (พ.ศ. 2449-2540)

ก่อนหน้านี้ ดาวพลูโตถือเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ของระบบสุริยะที่เต็มเปี่ยม แต่ในปี พ.ศ. 2549 สภาดาราศาสตร์ระหว่างประเทศได้ประกาศให้เป็นดาวเคราะห์แคระ

ดาวพลูโตอยู่ห่างจากโลกประมาณ 5.7 พันล้านกิโลเมตร ก่อนที่จะไปเยี่ยมชมนิวฮอริซอนส์ นักวิทยาศาสตร์มีเฉพาะรูปถ่ายของดาวเคราะห์แคระดวงนี้ที่ถ่ายจากวงโคจรโลกต่ำด้วยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล (ฮับเบิล ซึ่งเป็นโครงการร่วมระหว่างอเมริกาและยุโรป) อย่างไรก็ตาม ภาพถ่ายเหล่านี้ทำให้สามารถแยกแยะได้เฉพาะรายละเอียดพื้นผิวโดยทั่วไปเท่านั้น

ประวัติโครงการ

สถานีระหว่างดาวเคราะห์อัตโนมัติ New Horizons (จากภาษาอังกฤษ "New Horizons") ถูกสร้างขึ้นตามคำสั่งขององค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA; NASA) ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins (มหาวิทยาลัย Johns Hopkins; บัลติมอร์, แมริแลนด์, สหรัฐอเมริกา ) .

ห้องปฏิบัติการยังจัดให้มีการจัดการโดยรวมของภารกิจนิวฮอริซอนส์ สถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ (ซานอันโตนิโอ รัฐเท็กซัส) มีหน้าที่รับผิดชอบด้านอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ติดตั้งบนยานอวกาศ

การออกแบบอุปกรณ์เริ่มขึ้นในปลายทศวรรษ 1990 และเริ่มก่อสร้างในปี 2544 ต้นทุนของโครงการในปี 2549 อยู่ที่ประมาณ 650 ล้านดอลลาร์

ลักษณะเฉพาะของกลุ่มประเทศสมาชิกอาเซียน

• ยานอวกาศมีรูปร่างเป็นปริซึมไม่ปกติ
• ขนาด 2.2 x 2.7 x 3.2 ม. มวลรวม- 478 กก.
• คอมเพล็กซ์คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดประกอบด้วยสองระบบ - คำสั่งและการประมวลผลข้อมูล การนำทางและการควบคุม แต่ละเครื่องซ้ำกัน ส่งผลให้มีคอมพิวเตอร์สี่เครื่องบน AWS
• ระบบขับเคลื่อนประกอบด้วยเครื่องยนต์ 14 เครื่อง (12 เครื่องสำหรับการวางแนวและอีก 2 เครื่องสำหรับการแก้ไข) ซึ่งทำงานบนไฮดราซีน
• แหล่งจ่ายไฟมาจากเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กตริกรังสีไอโซโทป (RTG) โดยใช้พลูโตเนียม-238 ไดออกไซด์ (บนเครื่องมีเชื้อเพลิงกัมมันตภาพรังสี 11 กิโลกรัม ซึ่งซื้อจากรัสเซีย)
• กำลัง RTG อยู่ที่ 240 วัตต์ เมื่อเข้าใกล้ดาวพลูโตจะอยู่ที่ประมาณ 200 วัตต์
• ในการจัดเก็บข้อมูลทางวิทยาศาสตร์มีหน่วยความจำแฟลชสองธนาคารที่มีความจุรวม 16 กิกะไบต์ - หลักและสำรอง

อุปกรณ์วิทยาศาสตร์

อุปกรณ์นี้มีเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เจ็ดอย่าง:

• กล้องอัลตราไวโอเลต - สเปกโตรมิเตอร์อลิซ ("อลิซ");
• กล้องสังเกตการณ์ราล์ฟ ("ราล์ฟ");
• กล้องโทรทรรศน์แบบใช้แสง LORRI (“ Lorri”) ที่มีความละเอียด 5 ไมโครเรเดียน (หน่วยวัดความละเอียดเชิงมุมทางดาราศาสตร์) ออกแบบมาสำหรับการถ่ายภาพที่มีรายละเอียดและระยะไกล สเปกโตรมิเตอร์วิทยุ REX ("Rex");
• เครื่องวิเคราะห์อนุภาค SWAP ("Swap");
• เครื่องตรวจจับอนุภาค PEPSSI ("เป๊ปซี่");
• เครื่องตรวจจับฝุ่นจักรวาล SDC (SDC)

นอกจากอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์แล้ว บนยานอวกาศยังมีแคปซูลที่มีส่วนหนึ่งของขี้เถ้าของนักดาราศาสตร์ Clyde Tombaugh รวมถึงซีดีที่มีชื่อมนุษย์โลก 434,000 738 คนที่เข้าร่วมในแคมเปญ "ส่งชื่อของคุณไปยังดาวพลูโต" ของ NASA

เปิดตัวและบิน

New Horizons เปิดตัวเมื่อวันที่ 19 มกราคม พ.ศ. 2549 โดยยานส่ง Atlas V (Atlas 5) จากศูนย์อวกาศ Cape Canaveral (ฟลอริดา สหรัฐอเมริกา)

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2549 ยานอวกาศได้ข้ามวงโคจรของดาวอังคาร ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2550 ยานอวกาศได้ดำเนินการช่วยเหลือด้วยแรงโน้มถ่วงในบริเวณใกล้กับดาวพฤหัสบดี และในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2551 ยานอวกาศก็บินผ่านดาวเสาร์ ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2553 เขาได้สำรวจดาวเนปจูนและดาวเทียมไทรทัน ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2554 เขาได้สำรวจวงโคจรของดาวยูเรนัส และในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2557 ดาวเนปจูน

ในเดือนมกราคม-กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2558 นิวฮอริซอนส์เริ่มสำรวจดาวพลูโตและชารอน ดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของมัน ในช่วงต้นเดือนเมษายน สถานีอัตโนมัติส่งภาพถ่ายมายังโลก โดยเข้าใกล้โลกด้วยระยะทาง 113 ล้านกม. ในเดือนพฤษภาคม มีการถ่ายภาพดาวเทียม ได้แก่ Hydra, Niktas, Kerberos, Styx ในเดือนมิถุนายน - ภาพสีแรกของดาวพลูโตและชารอน (แม้ว่าภาพจะมีความละเอียดต่ำ แต่ก็เป็นไปได้ที่จะเห็นความแตกต่างของสีของดาวพลูโต พื้นผิวของเทห์ฟากฟ้า โทนสีของดาวเคราะห์ใกล้กับสีเบจส้ม ส่วนดาวเทียม - สีเทา)

เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม 2558 คอมพิวเตอร์ขัดข้องที่สถานีระหว่างดาวเคราะห์อัตโนมัติและการสื่อสารกับอุปกรณ์ขาดหายไป AWS เข้าสู่เซฟโหมดและหยุดรวบรวมข้อมูล สองวันต่อมา วันที่ 6 กรกฎาคม สถานีอัตโนมัติกลับมาทำงานตามปกติ

การพบปะกับดาวพลูโต

เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม 2558 New Horizons เข้าใกล้ดาวพลูโตมากที่สุด - ในระยะทาง 12.5 พันกิโลเมตร หลังจากผ่านไป 14 นาที ยานอวกาศก็พบว่าตัวเองอยู่ที่ระยะทางขั้นต่ำจากชารอน - 28.8,000 กม. อย่างไรก็ตามโลกได้รับสัญญาณยืนยันเกี่ยวกับความสำเร็จของเป้าหมายหลักของการเดินทางจากเขาในวันรุ่งขึ้นเท่านั้น - 15 กรกฎาคม

ยานระหว่างดาวเคราะห์บินเข้าใกล้ดาวเคราะห์แคระ โดยสังเกตการณ์เป็นเวลา 9 วัน เขาเป็นคนแรกที่ได้รับภาพถ่ายสีโดยละเอียดของดาวพลูโตและชารอน (เผยแพร่เมื่อเดือนกันยายน พ.ศ. 2558) และได้ทำการศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์แคระดวงนี้

ไม่สามารถค้นพบดาวเทียมดวงใหม่ของดาวพลูโตได้ นอกเหนือจากที่ทราบอยู่แล้วทั้งห้าดวง การสังเกตทั้งหมดดำเนินการจากวิถีการบินผ่าน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ถ่ายภาพพื้นผิวดาวพลูโตเพียงบางส่วนด้วยความละเอียดที่ดี New Horizons ไม่สามารถเข้าสู่วงโคจรของดาวเคราะห์แคระได้เนื่องจากมีความเร็วสูงประมาณ 14.5 พันกิโลเมตรต่อวินาที

มีการวางแผนว่า New Horizons จะส่งข้อมูลที่รวบรวมจนถึงเดือนตุลาคม - ธันวาคม 2559 (สัญญาณจากมันมาถึงโลกด้วยความล่าช้า 4.5 ชั่วโมง) ภายในเดือนกรกฎาคม 2559 ข้อมูลมากกว่า 75% ที่ยานอวกาศรวบรวมระหว่างการบินผ่านใกล้ดาวพลูโตได้ถูกส่งไปแล้ว

ความต่อเนื่องของภารกิจ

หลังจากสำรวจดาวพลูโตแล้ว นิวฮอริซอนส์ได้ไปยังวัตถุอื่นๆ ในแถบไคเปอร์ ซึ่งรวมถึงดาวเคราะห์แคระด้วย แถบนี้อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 5 พันล้านกิโลเมตร เลยวงโคจรของดาวเนปจูน และประกอบด้วยวัตถุท้องฟ้าขนาดเล็ก มันถูกตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เจอราร์ด ไคเปอร์ ซึ่งในปี 1950 เสนอแนะการมีอยู่ของวัตถุขนาดเล็กที่อยู่เลยดาวเนปจูน

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2562 ยานอวกาศคาดว่าจะบินไปใกล้วัตถุในแถบอื่นซึ่งเป็นดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็ก 2014 MU69 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 45 กม. การสำรวจวัตถุในแถบไคเปอร์ของ New Horizons จะดำเนินต่อไปจนถึงปี 2021

ณ วันที่ 13 กรกฎาคม 2559 สถานีระหว่างดาวเคราะห์อัตโนมัติได้บินมาเป็นเวลา 10 ปี 5 เดือน 25 วัน

วันที่คาดว่าจะสร้างเสร็จของ New Horizons คือปี 2026

New Horizons อาจถือเป็นหนึ่งในภารกิจที่ทะเยอทะยานที่สุดของ NASA ในช่วงไม่กี่ครั้งที่ผ่านมา สถานีระหว่างดาวเคราะห์เปิดตัวในเดือนมกราคม พ.ศ. 2549 และอีกหนึ่งปีต่อมาก็จบลงใกล้ดาวพฤหัสบดี การซ้อมรบด้วยแรงโน้มถ่วงรอบดาวเคราะห์ยักษ์ทำให้อุปกรณ์เร่งความเร็วได้ และด้วยเหตุนี้ ในเวลาเกือบ 8 ปี นิวฮอริซอนส์จึงบินไปยังดาวพลูโต ซึ่งครอบคลุมระยะทางที่มากกว่าจากโลกถึงดวงอาทิตย์ถึง 32 เท่า ระยะทางคือใหญ่โตจริงๆ และข้อมูลจากอุปกรณ์ส่งสัญญาณของอุปกรณ์มาถึงช้ามาก: ประมาณ 1 กิโลไบต์ต่อวินาที ตามที่ผู้เชี่ยวชาญของ NASA ข้อมูลเชิงสเปกตรัมภาพถ่ายและภาพสามมิติเกี่ยวกับดาวพลูโตและดาวเทียมซึ่งสะสมอยู่ในแฟลชไดรฟ์ออนบอร์ดสองตัวจะถูกส่งเป็นเวลานานกว่าหนึ่งปี (ประมาณ 470 วัน)

ขนาดของมันใหญ่กว่าที่คาดไว้

ภาพถ่าย: NASA/JHUAPL/SWRI

เนื่องจากบรรยากาศของมัน (แม้ว่าจะค่อนข้างบาง) นักวิทยาศาสตร์จึงไม่สามารถระบุขนาดที่แน่นอนของดาวพลูโตได้ ได้รับข้อมูลที่เพียงพอก็ต่อเมื่ออยู่ใกล้โลกอย่างเพียงพอเท่านั้น New Horizons ระบุเส้นผ่านศูนย์กลางที่แน่นอน - 2370 กม. (สำหรับการเปรียบเทียบ: ซึ่งน้อยกว่าระยะทางจากมอสโกวถึงออมสค์) แต่กลับกลายเป็นว่ายิ่งใหญ่กว่าที่คิดไว้อย่างชัดเจน การค้นพบนี้ทำให้ผู้สนับสนุนแนวคิดนี้ตื่นเต้นทันทีว่าดาวพลูโตควรได้รับการยอมรับว่าเป็นดาวเคราะห์ที่เต็มเปี่ยม (และไม่ใช่ดาวแคระดังที่ถือว่าตอนนี้) อีกครั้ง

ในทางกลับกัน ผู้เสนอให้รับรู้ว่าดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์แคระแย้งว่ามันเป็นเพียงหนึ่งในวัตถุที่คล้ายกันจำนวนมากในแถบไคเปอร์ (พื้นที่คล้ายกับแถบดาวเคราะห์น้อยซึ่งมีสสารเหลืออยู่หลังจากการก่อตัวของระบบสุริยะสะสม) และไม่แม้แต่น้อย ที่ใหญ่ที่สุด - Eris ในขณะนั้นถือว่าใหญ่กว่า ดังนั้นการเรียกมันว่าดาวเคราะห์ในความหมายเต็มเช่นดาวพุธจึงไม่เหมาะสม แต่ข้อเท็จจริงที่เกิดขึ้นว่าดาวพลูโตมีขนาดใหญ่กว่าเอริสไม่น่าจะบ่อนทำลายข้อโต้แย้งและให้โอกาสในการอุทธรณ์สถานะดังกล่าว นอกจากนี้ ในแถบไคเปอร์ยังมีดาวเคราะห์แคระใหม่ๆ เป็นระยะๆ และบางดวงอาจมีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโตและเอริส นอกจากนี้ เอริสยังมีมวลมากกว่าดาวพลูโต เนื่องจากมีความหนาแน่นมากกว่ามาก

สีที่แท้จริงของพื้นผิว

ภาพ: NASA/APL/SWRI

มีเพียงไม่กี่คนที่ตระหนักว่าภาพถ่ายของดาวพลูโตที่แพร่ระบาดบนโซเชียลเน็ตเวิร์กไม่ได้สะท้อนถึงสีสันที่สมจริงของทิวทัศน์ของโลก สีสันในภาพถ่ายได้รับการปรับปรุงเป็นพิเศษโดยใช้ฟิลเตอร์เพื่อแสดงความแตกต่างในโครงสร้างของพื้นผิว สิ่งนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจ องค์ประกอบทางเคมีน้ำแข็ง และยังประมาณอายุของวัตถุทางธรณีวิทยาด้วย ทั้งหมดนี้ยังแสดงให้นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าสภาพอากาศในอวกาศส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวอย่างไร

จริงๆ แล้วพื้นผิวของดาวพลูโตมีสีอะไร? ย้อนกลับไปในปี 2002 เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถ่ายภาพดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล นักวิจัยแนะนำว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีสีน้ำตาลแดง หลังจากที่เครื่องตรวจจับที่ติดตั้งบนนิวฮอริซอนส์สร้างภาพสีที่มีรายละเอียดมากขึ้น การคาดเดาเหล่านี้ก็ได้รับการยืนยัน มีคำอธิบายที่เป็นไปได้เช่นกัน: สีน้ำตาลแดงน่าจะเป็นผลมาจาก กระบวนการทางเคมีระหว่างโมเลกุลมีเทนในชั้นบรรยากาศดาวพลูโตกับรังสีอัลตราไวโอเลตบางส่วนที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์และกาแลคซีห่างไกล ปรากฏการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นบนดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์และดวงจันทร์ไทรทันของดาวเนปจูน

การขาดหลุมอุกกาบาตอย่างแปลกประหลาด

ภาพถ่าย: NASA/JHUAPL/SWRI

เมื่อตรวจสอบภาพแรกของพื้นผิวอย่างใกล้ชิด นักวิจัยรู้สึกประหลาดใจเป็นพิเศษเมื่อไม่มีหลุมอุกกาบาตบนดาวพลูโต เป็นที่ทราบกันดีว่าดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ในระบบสุริยะนั้นเต็มไปด้วยรอยบุบที่เกิดจากการทิ้งระเบิดของดาวเคราะห์น้อย ดาวเคราะห์ที่ไม่มีหลุมอุกกาบาต (หรือมีจำนวนน้อยที่สุด) ได้แก่ โลก ดาวศุกร์ และดาวอังคาร มีการเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยา ดังนั้นหลุมอุกกาบาตที่เกิดขึ้นจึงถูกปกคลุมไปด้วยชั้นหินใหม่ๆ มากขึ้นเรื่อยๆดังนั้น นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าพื้นผิวของดาวพลูโตต้องไม่มีอายุเกิน 100 ล้านปี ซึ่งตามมาตรฐานทางธรณีวิทยา (ดาวเคราะห์ดวงนี้ก่อตัวเมื่อ 4.5 พันล้านปีก่อน) ถือเป็นช่วงเวลาที่ค่อนข้างสั้น

กิจกรรมทางธรณีวิทยาที่เป็นไปได้

ภาพถ่าย: NASA/JHUAPL/SWRI

กิจกรรมทางธรณีวิทยาต้องได้รับแรงกระตุ้นจากบางสิ่งบางอย่าง แต่ดาวพลูโตจะร้อนขึ้นได้อย่างไร? บนดาวเคราะห์หลายดวง (รวมถึงโลก) มีกระบวนการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีอย่างช้าๆ ซึ่งให้ความร้อนแก่ภายใน แต่ดาวพลูโตมีขนาดเล็กเกินไปที่จะบรรจุวัสดุเหล่านี้ได้เพียงพอ โดยปกติแล้ว ดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่มีธรณีวิทยาที่ยังคุกรุ่น เช่น ยูโรปา ดวงจันทร์ของดาวพฤหัส จะมีความร้อนขึ้นจากด้านในเนื่องจากปรากฏการณ์ความเร่งของกระแสน้ำ ดาวเคราะห์บีบอัดและคลายตัวเหมือนลูกเทนนิส ซึ่งขณะนี้กำลังเข้าใกล้และเคลื่อนตัวออกห่างจากวัตถุขนาดใหญ่กว่า แต่สิ่งนี้ไม่น่าจะเกิดขึ้นกับดาวพลูโตเนื่องจากไม่มี ดาวเคราะห์ดวงใหญ่ซึ่งสามารถมีอิทธิพลต่อเขาได้

สมมติฐานทางเลือกเสนอว่าดาวพลูโตอาจมีมหาสมุทรใต้ดินที่เย็นลงและปล่อยความร้อนออกมาช้ามาก อาจเป็นไปได้ว่าพื้นผิวน้ำแข็งที่พบบนโลกนี้เป็นผ้าห่มชนิดหนึ่งที่ช่วยชะลออัตราการสูญเสียความร้อนภายใน

คำถามเหล่านี้ทั้งหมดเป็นที่สนใจเป็นพิเศษเพราะคำตอบของคำถามเหล่านั้นอาจนำไปใช้กับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ได้อีกหลายแห่ง

ธรรมชาติของหัวใจบนดาวพลูโต

รูปถ่าย: dorkly.com

กล้องนิวฮอริซอนส์ทำให้สามารถมองเห็นจุดบนดาวพลูโตในรูปของหัวใจขนาดใหญ่ได้ รายละเอียดที่โรแมนติกนี้มีส่วนทำให้ภาพแพร่ระบาดไปทั่วเครือข่ายพบว่าจุดหัวใจนั้นเกิดจากการชนกันอย่างรุนแรงเมื่อหลายล้านปีก่อน ภาวะซึมเศร้าครั้งใหญ่นี้น่าจะเต็มไปด้วยก๊าซแช่แข็ง ได้แก่ ไนโตรเจน มีเทน และคาร์บอนไดออกไซด์

นักวิจัยยังรู้สึกประหลาดใจมากกับเทือกเขาน้ำแข็งอันกว้างใหญ่ ความสูงของยอดเขาบางแห่งสูงถึง 3 กม. และนี่เป็นข้อบ่งชี้อีกประการหนึ่งของกิจกรรมทางธรณีวิทยาที่เป็นไปได้

บรรยากาศที่ไม่ธรรมดา

แอนิเมชันจำลองการบินผ่านภูเขาดาวพลูโต ซึ่งสร้างขึ้นจากภาพถ่ายของ New Horizons

สเปกโตรมิเตอร์นิวฮอไรซันส์สามารถจับอะตอมไนโตรเจนที่เป็นส่วนหนึ่งของชั้นบรรยากาศดาวพลูโตได้ ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันยังอยู่ในระยะห่างเกินรัศมีเจ็ดรัศมีของดาวเคราะห์แคระ ซึ่งไกลกว่าที่คำนวณไว้มาก ไม่สามารถตรวจพบองค์ประกอบอื่นใดได้ จากนี้สรุปได้ว่าดาวพลูโตมีบรรยากาศไนโตรเจนที่บริสุทธิ์ที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะ

การศึกษาอนุภาคยังนำไปสู่ข้อสรุปว่าพวกมันหลุดออกจากชั้นบรรยากาศเร็วกว่าที่คาดไว้ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าบรรยากาศบางส่วนไหลออก กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับโลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อน เชื่อกันว่าการกำจัดไนโตรเจนส่วนเกินมีส่วนช่วยในการพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา

ดาวเทียม

ภาพถ่าย: NASA/JHUAPL/SWRI

นิวฮอริซอนส์บินผ่านรวบรวมข้อมูลและภาพถ่ายโดยละเอียดของดวงจันทร์ทั้งห้าดวงของดาวพลูโต รวมถึงดวงจันทร์แครอนที่ใหญ่ที่สุดด้วย ก่อนหน้านี้ วัตถุปรากฏเป็นเพียงจุดแสงสลัวเท่านั้น

ชารอน ซึ่งถือเป็นก้อนน้ำแข็งไร้หน้า กลายเป็นโลกทั้งใบที่มีโขดหิน แอ่งน้ำ และรอยแยกลึก (หนึ่งในนั้นลึกกว่าแกรนด์แคนยอน) แม้ว่าดาวเทียมจะมีหลุมอุกกาบาต แต่ก็มีน้อยกว่าที่คาดไว้ ซึ่งหมายความว่ามีโอกาสที่จะเกิดกิจกรรมทางธรณีวิทยาดาวเทียมดวงนี้มีจุดมืดลึกลับขนาดใหญ่ ซึ่งนักวิจัยพบว่าเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจอย่างยิ่ง นี่อาจเป็นปล่องภูเขาไฟที่ก่อตัวขึ้นเมื่อนานมาแล้ว และอาจถูกเต็มไปด้วยก๊าซเป็นเวลานาน

ภาพถ่าย: NASA/JHUAPL/SWRI

รายละเอียดที่น่าสงสัยเกี่ยวกับนิกซ์และไฮดรา ซึ่งเป็นดาวเทียมอีกสองดวงจากทั้งหมดห้าดวงเป็นที่รู้จักแล้ว Nikta มีลักษณะคล้ายหมากฝรั่งผลไม้ ขนาด 42 x 36 กม. มีจุดสีแดงลึกลับ (ตามสมมติฐาน - ปล่อง) และไฮดรามีรูปร่างเหมือนนวมสีเทาขนาดยักษ์ 55 x 40 กม. ภาพถ่ายของดาวเทียมอีกสองดวง Kerberos และ Styx จะไม่ได้รับจนกว่าจะถึงกลางเดือนตุลาคม

>ลำดับเหตุการณ์

เปิดตัวรถ: Atlas V 551 ด่านแรก; เซนทอร์ระยะที่สอง; สตาร์ 48B ด่านที่สาม

ที่ตั้ง: เคปคานาเวอรัล ฟลอริดา

วิถี: ถึงดาวพลูโตโดยใช้แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี

เส้นทาง

จุดเริ่มต้นของการเดินทาง: 13 เดือนแรก - การถอดยานอวกาศออกและเปิดเครื่องมือ การปรับเทียบ การแก้ไขวิถีเล็กน้อยโดยใช้การซ้อมรบและการซ้อมเพื่อพบกับดาวพฤหัสบดี นิวฮอริซอนส์โคจรรอบดาวอังคารเมื่อวันที่ 7 เมษายน พ.ศ. 2549 มันยังติดตามดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กซึ่งต่อมามีชื่อว่า "เอพีแอล" ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2549

ดาวพฤหัสบดี: การเข้าใกล้ที่ใกล้ที่สุดเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2550 ด้วยความเร็ว 51,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (ประมาณ 23 กิโลเมตรต่อวินาที) นิวฮอไรซอนส์บินเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีมากกว่ายานอวกาศแคสสินี 3 ถึง 4 เท่า ซึ่งอยู่ในรัศมี 2.3 ล้านกิโลเมตร เนื่องจากดาวเคราะห์มีขนาดใหญ่

การล่องเรือระหว่างดาวเคราะห์: ในระหว่างการเดินทางประมาณ 8 ปีสู่ดาวพลูโต เครื่องมือของยานอวกาศทั้งหมดถูกเปิดและทดสอบ มีการปรับวิถีการเคลื่อนที่ และการซักซ้อมการเผชิญหน้ากับดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล

ในระหว่างการล่องเรือ นิวฮอริซอนส์ยังได้เยี่ยมชมวงโคจรของดาวเสาร์ (8 มิถุนายน 2551), ดาวยูเรนัส (18 มีนาคม 2554) และดาวเนปจูน (25 สิงหาคม 2557)

ระบบดาวพลูโต

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2558 นิวฮอริซอนส์ได้เริ่มเข้าใกล้ระยะแรกจากหลายระยะซึ่งจะถึงจุดสูงสุดในการบินผ่านดาวพลูโตอย่างใกล้ชิดครั้งแรกในวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 หากเข้าใกล้ที่สุด ยานลำนี้จะแล่นผ่านดาวพลูโตประมาณ 12,500 กิโลเมตร และชารอน 17,900 ไมล์ (28,800 กิโลเมตร)

นอกเหนือจากดาวพลูโต: แถบไคเปอร์

ยานอวกาศมีความสามารถในการบินเกินระบบดาวพลูโตและสำรวจวัตถุในแถบไคเปอร์ (KO) ใหม่ โดยบรรทุกเชื้อเพลิงไฮดราซีนเพิ่มเติมสำหรับการบินไปยังศูนย์ป้องกัน ระบบสื่อสารของยานได้รับการออกแบบให้ทำงานได้ไกลเกินวงโคจรของดาวพลูโต และเครื่องมือวิทยาศาสตร์สามารถทำงานได้ในสภาวะที่เลวร้ายยิ่งกว่าแสงสลัว แสงแดดบนดาวพลูโต

ดังนั้น ทีมงานนิวฮอริซอนส์จึงต้องทำการค้นหาวัตถุขนาดเล็กในระบบ OBE ที่เรือสามารถเข้าถึงได้เป็นพิเศษ ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 แถบไคเปอร์ไม่เคยถูกค้นพบด้วยซ้ำ สถาบันการศึกษาแห่งชาติวิทยาศาสตร์จะสั่งให้นิวฮอริซอนส์บินไปยังโอพีซีขนาดเล็กที่มีรัศมี 20 ถึง 50 กิโลเมตร (ประมาณ 12 ถึง 30 ไมล์) ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะเป็นเพียงดาวเคราะห์ดึกดำบรรพ์และให้ข้อมูลน้อยกว่าดาวเคราะห์อย่างดาวพลูโต

ในปี 2014 สมาชิกของทีมวิทยาศาสตร์นิวฮอไรซันส์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลค้นพบวัตถุสามชิ้นภายใน OPC ซึ่งทั้งหมดมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20-55 กิโลเมตร วันที่เป็นไปได้สำหรับการบินผ่านคือปลายปี 2561 หรือในปี 2562 ที่ระยะทางหนึ่งพันล้านไมล์จากดาวพลูโต

ในฤดูร้อนปี 2558 หลังจากที่ดาวพลูโตบินผ่าน ทีมนิวฮอริซอนส์จะทำงานร่วมกับ NASA เพื่อเลือกผู้สมัครที่ดีที่สุดจากทั้งสามคน ในฤดูใบไม้ร่วงปี 2558 ผู้ปฏิบัติงานจะสตาร์ทเครื่องยนต์บนเรือ New Horizons ในเวลาที่เหมาะสมเพื่อลดการใช้เชื้อเพลิงที่จำเป็นในการไปถึงจุดหมายปลายทางที่เลือกและเริ่มการเดินทาง

ภารกิจทั้งหมดของ NASA มุ่งมั่นที่จะทำมากกว่าการลาดตระเวนวัตถุประสงค์หลัก ดังนั้นพวกเขาจึงถูกขอให้สนับสนุนทุนสำหรับภารกิจขยาย ข้อเสนอเพื่อศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศจะถูกนำเสนอในปี 2559 จะได้รับการประเมินโดยคณะผู้เชี่ยวชาญอิสระเพื่อพิจารณาข้อดีของการเคลื่อนไหวดังกล่าว: ทีมงานจะวิเคราะห์สุขภาพของยานอวกาศและเครื่องมือต่างๆ การมีส่วนร่วมทางวิทยาศาสตร์ที่ New Horizons สามารถสร้างให้กับอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ ค่าใช้จ่ายในการบิน และการสำรวจจุดเป้าหมายในแถบไคเปอร์ และอื่นๆ อีกมากมาย

หาก NASA อนุมัติความเคลื่อนไหวดังกล่าว New Horizons จะเปิดตัวภารกิจใหม่ในปี 2560 โดยให้เวลาทีมในการวางแผนสำหรับผลกระทบที่จะเกิดขึ้นหนึ่งถึงสองปีให้หลัง

และพวกเขารายงานความสำเร็จในการดำเนินการบินผ่านดาวพลูโตครั้งประวัติศาสตร์ แน่นอนว่าหลังจากเหตุการณ์นี้ อุปกรณ์จะยังคงตรวจสอบระบบต่อไปสักระยะหนึ่ง แต่ทุกๆ วัน อุปกรณ์จะเคลื่อนตัวออกห่างจากเป้าหมายหลายล้านกิโลเมตร และในไม่ช้า มันก็จะเคลื่อนออกจากเป้าหมายไปในระยะไกลจนไม่สามารถ สามารถรวบรวมข้อมูลสำคัญใหม่ๆ ได้ แล้ว New Horizons จะเป็นอย่างไรต่อไป?

เริ่มต้นด้วยอุปกรณ์รอเป็นเวลานานในการส่งข้อมูลที่รวบรวมระหว่างการบินสู่โลก การส่งข้อมูลพื้นฐานซ้ำจะเริ่มในเดือนกันยายน 2558 และจะคงอยู่เกือบสิ้นปี 2559 ซึ่งไม่น่าแปลกใจเลย เนื่องจากอัตราการถ่ายโอนข้อมูลจะน้อยกว่า 1 kbit/s อย่างไรก็ตาม ภายในเดือนตุลาคม 2559 ข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมโดยอุปกรณ์จะถูกส่งไปยัง Earth อย่างแน่นอน ดังนั้นจึงเกิดคำถามว่าจะทำอะไรหลังจากนั้น

ทรัพยากรภารกิจถูกจำกัดด้วยสองปัจจัย อย่างแรกคือการจ่ายไฮดราซีน (77 กิโลกรัม ณ เวลาที่เปิดตัว) ซึ่งช่วยให้คุณปรับวิถีการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ได้ในช่วงประมาณ 1 องศา หากใครสงสัยว่าเหตุใดนิวฮอไรซันส์จึงไม่อยู่ในวงโคจรของดาวพลูโต นั่นเป็นเพราะว่าทั้งไฮดราซีนทั้ง 77 หรือ 777 กิโลกรัมก็ไม่เพียงพอที่จะรองรับความเร็ว 14 กิโลเมตรต่อวินาทีที่ยานสำรวจพุ่งผ่านระบบดาวพลูโต หากคุณเชื่อการคำนวณในบทความนี้ เพื่อที่จะชะลอความเร็วและเข้าสู่วงโคจรของดาวพลูโต อุปกรณ์ดังกล่าวจะต้องมีไฮดราซีนสำรอง 232 ตัน (!) ฉันคิดว่าไม่จำเป็นต้องอธิบายว่าสิ่งนี้เกินขีดความสามารถของเทคโนโลยีสมัยใหม่มากแค่ไหน

ประการที่สองเป็นสิ่งสำคัญ ทรัพยากรที่สำคัญภารกิจคือพลังงาน ผลิตโดยเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กตริกรังสีไอโซโทป (RTG) New Horizons Rittag ประกอบด้วยพลูโตเนียม-238 ประมาณ 11 กิโลกรัม ซึ่งสลายตัวและปล่อยความร้อนออกมาแล้วแปลงเป็นไฟฟ้า ในช่วงเวลาของการเปิดตัวภารกิจในปี พ.ศ. 2549 New Horizons RTG สามารถสร้างพลังงานได้ประมาณ 250 W; หลังจากบินมาเกือบสิบปี ตัวเลขนี้ก็ลดลงเหลือประมาณ 200 วัตต์ น่าเสียดายที่โรงไฟฟ้าของ New Horizons นั้นอ่อนแอกว่าโรงไฟฟ้าที่ใช้กับยานโวเอเจอร์และแคสสินีอย่างเห็นได้ชัด พูดให้ตรงก็คือ RTG ของ New Horizons เป็นกำลังสำรองที่เหลือจากภารกิจแคสสินี (มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเครื่องบนยานสำรวจดาวเสาร์ ดังนั้นคุณจึงสามารถชื่นชมความแตกต่างได้) สันนิษฐานว่านิวฮอริซอนส์จะมีพลังงานเพียงพอจนถึงประมาณปี 2569 สูงสุดปี 2573 หลังจากนั้นเนื่องจากครึ่งชีวิตของพลูโตเนียม-238 และการเสื่อมสภาพของเทอร์โมคัปเปิลอย่างค่อยเป็นค่อยไป พลังงานที่สร้างโดย RTG จะลดลงมากจน อุปกรณ์จะไม่สามารถรักษาการสัมผัสกับโลกได้อีกต่อไป

จากข้อจำกัดเหล่านี้ จึงไม่สามารถนำอุปกรณ์ไปยังวัตถุขนาดใหญ่ใดๆ ในแถบไคเปอร์ได้ - Eris, Makemake และ Haumea อยู่ห่างจากเซกเตอร์ที่ New Horizons เข้าถึงได้มากเกินไป อย่างไรก็ตาม อย่างที่คุณทราบ แถบไคเปอร์ไม่เพียงประกอบด้วยดาวเคราะห์แคระเท่านั้น แต่ยังประกอบด้วยอีกด้วย จำนวนมากวัตถุขนาดเล็กที่น่าศึกษาเช่นกัน ในระหว่างการเตรียมภารกิจผู้ออกแบบได้ดำเนินการจากข้อเท็จจริงที่ว่าแม้จะคำนึงถึงข้อ จำกัด ทั้งหมดเกี่ยวกับเชื้อเพลิงและพลังงานหลังจากการโคจรผ่านดาวพลูโตแล้ว ตามสถิติแล้ว ก็ควรมีวัตถุที่เหมาะสมอย่างน้อยหนึ่งชิ้นที่จะอยู่ในเส้นทางของนิวฮอริซอนส์ ในระยะห่างไม่เกิน 55 AU จากดวงอาทิตย์ (หากอยู่ไกลออกไป ความเร็วในการรับส่งข้อมูลจากระยะห่างดังกล่าวจะต่ำเกินกว่าจะส่งข้อมูลมายังโลกก่อนที่แบตเตอรี่พลูโทเนียมของอุปกรณ์จะหมด)

อย่างไรก็ตาม ในขณะนี้ นักดาราศาสตร์ไม่สามารถหาเป้าหมายที่เหมาะสมได้ ด้วยความช่วยเหลือจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลเมื่อฤดูร้อนปีที่แล้ว จึงสามารถระบุผู้มีโอกาสเข้าชิง 5 รายในการเยือนได้ในที่สุด ซึ่งขณะนี้เหลือวัตถุ 2 ชิ้น ซึ่งเรียกว่า 2014 PN 70 (เดิมชื่อ PT3) และ 2014MU 69 (เดิมชื่อ PT1)

2014 PN 70 มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 35 ถึง 120 กิโลเมตร ตามการคำนวณเบื้องต้น เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ อุปกรณ์จะต้องใช้ไฮดราซีนที่เหลืออยู่ประมาณ 75% ในกรณีนี้ การเยือนปี 2014 PN 70 จะมีขึ้นในเดือนมิถุนายน 2019 โดยปี 2014 PN 70 จะอยู่ที่ระยะทาง 44 AU จากดวงอาทิตย์

2557 MU 69 มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ถึง 90 กิโลเมตร ตามการคำนวณเบื้องต้น เพื่อให้บรรลุเป้าหมาย อุปกรณ์จะต้องใช้ไฮดราซีนที่เหลืออยู่ประมาณ 35% หากมีการตัดสินใจบินเข้าหามัน New Horizons จะไปถึง 2014 MU 69 ในเดือนมกราคม 2019 ซึ่งวัตถุจะอยู่ที่ระยะห่าง 43.4 AU จากดวงอาทิตย์

น่าเสียดายที่ยานไม่สามารถเยี่ยมชมทั้งสองแห่งได้ ดังนั้นผู้นำภารกิจจะต้องเลือกว่าจะบินไปแห่งใด กับ จุดทางวิทยาศาสตร์จากมุมมอง ปี 2014 PN 70 ดูมีแนวโน้มมากกว่า เนื่องจากมีขนาดใหญ่กว่าปี 2014 MU 69 (น่าเสียดายที่ขณะนี้ไม่สามารถระบุขนาดที่แน่นอนได้เนื่องจากขนาดที่เล็กเกินไปและอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก) จึงน่าสนใจกว่า อย่างไรก็ตาม หากคุณบินไปที่นั่น New Horizons จะใช้เชื้อเพลิงที่เหลือเกือบทั้งหมดและวัตถุนี้จะกลายเป็นสิ่งสุดท้ายที่พวกเขาศึกษาเกือบทั้งหมด

2014 MU 69 มีขนาดเล็กกว่า แต่ความสำเร็จนั้นจะต้องใช้เชื้อเพลิงที่มีอยู่เพียงหนึ่งในสามซึ่งทำให้มีความเป็นไปได้ทางทฤษฎีในการส่งอุปกรณ์ไปยังวัตถุแถบไคเปอร์อื่นหลังจากการบินผ่าน อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ไม่สูงมาก ประการแรก มีเพียงฮับเบิลเท่านั้นที่สามารถค้นหาเป้าหมายถัดไปของนิวฮอริซอนส์ได้ แต่จะต้องใช้เวลามาก เนื่องจากจะไม่มีภารกิจให้บริการกับฮับเบิลอีกต่อไปและไม่ช้าก็เร็วฮับเบิลก็จะล้มเหลว เวลาในการสังเกตการณ์จึงกลายเป็นทรัพยากรที่มีค่ามากขึ้นซึ่งไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะได้มา ประการที่สอง New Horizons จะมีเชื้อเพลิงน้อยลง และเป้าหมายจะต้องอยู่ในระยะทางที่ค่อนข้างสั้นเพื่อที่จะไปให้ถึงก่อนที่ RTG ของอุปกรณ์จะหยุดผลิต ปริมาณที่ต้องการพลังงาน.

การตัดสินใจขั้นสุดท้ายว่านิวฮอริซอนส์จะบินไปที่ใดอย่างแน่นอนจะมีขึ้นในเดือนสิงหาคม และการซ้อมรบแก้ไขเส้นทางจะมีขึ้นในเดือนพฤศจิกายน 2558 แน่นอนว่าเป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าภารกิจนี้จะต้องได้รับเงินทุนสำหรับการขยายเวลาด้วย แต่ฉันคิดว่าจะไม่มีปัญหากับสิ่งนี้: นั่นไม่ใช่เหตุผลที่พวกเขาส่งอุปกรณ์ไปไกลมากและใช้วงโคจรฮับเบิลมากมายเพื่อค้นหา เป้าหมายใหม่เพื่อหยุดทุกสิ่งในวินาทีสุดท้าย อีกไม่นานเราควรรู้ว่าวัตถุใดในแถบไคเปอร์สองชิ้นที่จะได้รับเลือกให้ศึกษาต่อไป