Первые сюрпризы Плутона и Харона и куда «Новые горизонты» отправятся теперь

Зонд “Новые горизонты”

Для тех кто забыл или не знает, “Новые горизонты” — автоматическая межпланетная станция, которую ученые запустили в космос в 2006 году. Аппарат отправили за 5,5 миллиардов километров с целью исследовать Плутон и его спутник Харон. В 2020 году зонд закончил наблюдения за этими телами, после чего ученые приняли решение не завершать миссию, а отправить ее в пояс Койпера, к астероиду Аррокот, или Ультима Туле, а затем дальше, к другим объектам пояса. В 2020 году “Новые горизонты” пролетел вблизи Ультима Туле, собрал важные сведения о нем и отправил их на Землю. Пакет данных об астероиде до сих пор передается (предполагается, что передача завершится в сентябре-октябре 2020 года). Миссия “Новые горизонты” должна продлиться до 2021-2023 года.

Статья по теме: NASA показало анимацию «преследования» небесным телом Квавар зонда New Horizons

Пролетаем Плутон с «Новыми Горизонтами»

На этой неделе нас ждет историческое событие — впервые земной аппарат пролетит мимо Плутона. Зонд «Новые Горизонты» днем 14 июля окажется на расстоянии всего 12 500 км от карликовой планеты. Но из-за того, что скорость передачи данных на таких расстояниях составит примерно 1 килобит в секунду, данные с зонда будут передаваться месяцами. Посмотреть на пролет мимо Плутона в режиме онлайн-трансляции не получится, но это не беда. Благодаря сообществу энтузиастов мы можем пролететь мимо Плутона виртуально, в космическом симуляторе Orbiter, и почти самому посмотреть на то, как будет проходить это событие.

Немного матчасти

«Новые Горизонты» в монтажно-испытательном комплексе
Зонд «Новые Горизонты» имеет начальную массу 478 кг, из которых 77 кг занимает топливо (гидразин) и 30 кг — научная аппаратура. В качестве источника электроэнергии используется РИТЭГ с 11 кг плутония-238. На момент прибытия к Плутону РИТЭГ вырабатывает примерно 200 Вт мощности. Аппарат закутан в многослойное теплозащитное покрытие (дакрон, майлар, каптон), которое также служит для защиты от микрометеоритов, и обогревается теплом, выделяющимся при работе электроники. Для сброса лишнего тепла во внутренних регионах Солнечной системы предусмотрены жалюзи, а если тепла от электроники окажется недостаточно, то автоматика включит нагреватели. На зонде установлены две антенны низкого усиления (для связи на малой дальности) и по одной антенне среднего и высокого усиления. Двигательная установка состоит из 16 двигателей, объединенных в две группы по 8 для большей надежности. В каждой группе два двигателя тягой 0,5 кг используются для коррекции траектории, а 6 двигателей тягой 80 грамм для ориентации. Бортовой компьютер имеет радиационно-стойкий процессор с частотой 12 МГц и твердотельный накопитель на 8 ГБ. Компьютер и накопитель также дублированы. Для определения положения аппарата в пространстве используются два звездных датчика, два солнечных датчика (резерв) и два инерциальных измерительных блока с гироскопами и акселерометрами. Ориентация аппарата в пространстве производится с помощью двигателей, в режиме полета к цели зонд также стабилизируется вращением.

На борту «Новых Горизонтов» установлены семь научных приборов:

• Alice
  . Спектрометр УФ-диапазона. Его задача — определить параметры атмосферы Плутона. В режиме свечения атмосферы он фиксирует то, что атмосфера излучает в УФ-диапазоне, а в режиме за будут пролетать через тень Плутона, он определит состав атмосферы по спектру поглощения солнечного света. Модификация этого прибора также стоит на зонде «Розетта».
• Ralph
  . Камера и спектрометр видимого и ИК-диапазонов. Она даст нам черно-белые и цветные снимки поверхности и даже стереоизображения для изучения топографии.
• LORRI
  . Телескоп видимого диапазона для съемок с большой дальности и получения детальных снимков поверхности. Изначально говорили о разрешении 50 м/пиксель, сейчас называют цифру 100 м, посмотрим, что получится в итоге.
• SWAP
  . Анализатор солнечного ветра. Самый большой прибор в своем классе из-за удаленности Плутона от Солнца.
• PEPSSI
  . Спектрометр энергетичных частиц. Дополняет SWAP и отличается от него тем, что может фиксировать частицы гораздо более высоких энергий.
• SDC
  . Студенческий детектор космической пыли. Фиксирует массу и скорость частиц, с которыми сталкиваются «Новые Горизонты».
• REX
  . Антенна высокого усиления будет использоваться не только для связи с Землей, но и для зондирования атмосферы Плутона в радиодиапазоне.

Запуск

Подготовка к старту и запуск не обошлись без неприятностей. Осенью 2005 года на мыс Канаверал пришел ураган Вильма, который повредил ускоритель первой ступени обломками ворот монтажно-испытательного комплекса. Ускоритель пришлось менять. Бак горючего первой ступени пришлось дополнительно проверять, потому что аналогичный бак разрушился на испытаниях. Все эти происшествия сдвинули старт с 11 на 17 января. С каждым днем баллистическая ситуация ухудшалась, Земля уходила из района перицентра своей орбиты, и на то, чтобы преодолеть притяжение Земли и Солнца нужно было потратить все больше топлива. Меньше топлива оставалось на разгон, а это удлинняло путь к Плутону. А старт после 2 февраля делал невозможным гравитационный маневр у Юпитера, что задержало бы миссию еще сильнее. 17 января старт не состоялся — помешал сильный ветер. 18 января внезапно обесточился центр управления зондом. 19 января старт пришлось отложить на 52 минуты из-за низкой облачности, но, наконец, в 19:00 UTC «Новые Горизонты» оторвались от земли:

Спустя ~100 секунд отделились боковые ускорители первой ступени, их было целых пять — для запуска использовался самый тяжелый вариант ракеты-носителя «Атлас V». Спустя четыре с половиной минуты отключились российские двигатели РД-180, стоявшие на первой ступени, а спустя десять минут вторая ступень вышла на опорную орбиту. После двадцатиминутной паузы двигатель второй ступени включился вновь, и «Новые Горизонты» достигли скорости 12,4 км/с. Затем пришла очередь твердотопливного разгонного блока Star-48. Связку зонда и разгонного блока раскрутили до 60 оборотов в минуту, и после ~80 секунд работы двигателя «Новые Горизонты» разогнались до 16 км/с относительно Земли, став первым аппаратом, развившим третью космическую скорость сразу с земной орбиты («Пионеры» и «Вояджеры» достигли ее только после гравитационного маневра у Юпитера).

Анимация отделения от разгонного блока и дальнейшего полета

Пролет Юпитера

Спустя всего год, в феврале 2007 года «Новые Горизонты» пролетели мимо Юпитера на расстоянии 2,3 млн. км (примерно 32 диаметра), получив «бесплатные» 4 км/с за счет гравитационного маневра и сократив путь к Плутону на три года. Научные приборы не только проверили в реальном сценарии пролета небесного тела, но и собрали интересные данные. После окончания миссии «Галилео» в 2003 году окрестности Юпитера никто не посещал, а приборы «Новых Горизонтов» были гораздо лучше.
Большое красное пятно глазами Ralph

Анимация вулкана на Ио

Плутон

После Юпитера «Новые Горизонты» годами летели в спящем режиме. Орбиту Сатурна зонд пересек в июне 2008, Урана — в марте 2011. Несмотря на то, что отдельные приборы начали работать раньше, полностью зонд «проснулся» 6 декабря 2014 года. И, начиная с января, мы получаем все более близкие фотографии Плутона и его спутников:
Плутон. Самый свежий снимок от 11 июля

Циклограмма пролета уже известна, ее можно посмотреть, скачав приложение NASA’s Eyes с официального сайта или посмотрев запись на YouTube (лучше разверните на весь экран):

А мы с вами посмотрим на этот пролет в Orbiter. Для этого нам понадобится:

• Сам Orbiter.
• Аддон «Pluto and Moons»
• Аддон «New Horizons»
• Аддон «New Horizons Pluto Encounter»

Порядок установки:

1. Распаковываем в папку симулятора «Pluto and Moons».
2. В папке \Config
   симулятора добавляем в файл
   Sol.cfg
   строки Planet## = Pluto Pluto:Moon1 = Charon Pluto:Moon2 = Nix Pluto:Moon3 = Hydra заменив решетки на номер планеты. В моем случае последний номер был 8, меняем ## на 9:
3. Распаковываем в папку симулятора «New Horizons».
4. Распаковываем в папку симулятора «New Horizons Pluto Encounter», перезаписывая существующие файлы.

Запускаем Orbiter. Нужный нам сценарий так и называется — New Horizons — Pluto Encounter

Привет, Плутон!

Клавиши управления:

• F1
  — переключение вида от первого/третьего лица.
• T
  — ускорить время в 10 раз,
  R
  — замедлить.
• Клавиши управления ориентацией:

  

• Z
  — уменьшить поле зрения (приблизить объект),
  X
  — увеличить поле зрения (отдалить объект)
• F9
  — режим планетария, с подписанными названиями объектов и созвездиями.
• H
  — режим индикатора на лобовом стекле. Циклически переключает режимы Орбита/Поверхность/Стыковка.

Плутон в прицеле:

14 июля:

11:11 UTC, Плутон и Харон крупным планом, до точки максимального сближения меньше часа.

11:32 UTC. Снимут ли «Новые Горизонты» такое фото?

11:50 UTC (14:50 МСК). Точка максимального сближения находится уже с внешней стороны орбиты Плутона, отсюда он будет виден как серп.

12:50 UTC (15:50 МСК). Входим в тень Плутона. Спектрометр Alice будет собирать здесь очень интересные данные.

14:15 UTC (17:15 МСК). Входим в тень Харона.

~20 часов UTC 14 июля. Из окрестностей этой точки «Новые Горизонты» должны послать сигнал «звонок домой», означающий, что все прошло благополучно. На Земле его примут примерно в 4 часа утра по Москве.

Небольшой FAQ

Будет ли онлайн-трансляция с зонда?
Нет, не будет. 14 июля зонд будет лететь почти все время в режиме радиомолчания. Это связано с тем, что антенна и научные приборы жестко закреплены на корпусе, и можно либо собирать данные, либо передавать их на Землю. К тому же скорость передачи данных низкая, в районе 1 килобита в секунду. В таком режиме одна фотография LORRI будет передаваться примерно час. Я уж не говорю о том, что антенны Deep Space Network, которые работают с межпланетными станциями, не отданы целиком для нужд «Новых Горизонтов», в Солнечной системе хватает станций, с которыми надо работать, и ЦУП «Новых Горизонтов» счастлив, если получает 8 часов антенного времени в сутки.

А на что тогда ориентироваться, каких событий ждать?

Самое важное событие, о котором будет известно общественности — это «звонок домой» в районе 4 утра по Москве. Он будет означать, что «Новые Горизонты» ни с чем не столкнулись, не ушли в безопасный режим, и не случилось никаких других происшествий.

Когда будут новые уникальные фотографии?

Фото Плутона с участка максимального сближения ожидают получить 15 июля, фото Харона ожидаются 16 числа. Первые цветные фото ожидаются в районе 18 июля. А передача всех собранных данных займет месяцы, ее планируют завершить аж в 2020 году.

А почему такая медленная связь?

Скорость связи определяется возможностью отличить сигнал от шума. Говоря очень простым языком, чем меньше мощность передатчика, меньше антенна и больше расстояние, тем медленнее приходится передавать данные, чтобы их можно было разобрать на принимающей стороне. Антенна размером с телескоп Аресибо, запитанная от АЭС, смогла бы передавать данные гигабитами, если не терабитами в секунду. «Новым Горизонтам» с антенной диаметром 2 метра и бортовым источником энергии в 200 Вт приходится довольствоваться гораздо меньшим. Также см. теоремы Шеннона для канала с шумами.

Что с «Новыми Горизонтами» будет потом?

После пролета Плутона будут произведены поиски подходящего объекта в поясе Койпера. Специфика траектории означает, что подходящая цель должна быть в очень узком конусе, например, Эрида в качестве цели точно не подходит.

А можно было выйти на орбиту Плутона?

«новые Горизонты» имеют скорость относительно Плутона ~13 км/с. Всего запаса топлива на зонде хватит на изменение скорости на ~500 м/с. А если бы мы проектировали корабль, произвольно меняя соотношение деталей, то торможение на химических двигателях станции массой 478 кг доставило бы на орбиту Плутона примерно 6 килограмм, включая двигатели, которыми бы производилось торможение, и баки, где бы хранилось топливо. В то же время, теоретически миссия с выходом на орбиту Плутона возможна. Но она потребует:

1. Десятилетий на гравитационные маневры или просто более медленное движение (чтобы гасить меньшую относительную скорость у Плутона)
2. Использования ядерных двигателей или связки ядерного реактора и ионных двигателей.
3. Использования более тяжелой ракеты-носителя для вывода гораздо большей начальной массы на орбиту Земли.

На этом фоне идея разогнать до большой скорости сравнительно небольшой аппарат, долететь до Плутона всего за десять лет и собрать информацию с пролетной траектории выглядит быстрой, дешевой и эффективной.
А где сейчас Плутон?

Если после полуночи посмотреть на небо и провести мысленно линию через Денеб и Альтаир, то Плутон будет низко над горизонтом в созвездии Стрельца. Его звездная величина 14, и в любительские телескопы увидеть Плутон не получится.

По тегу Orbiter другие публикации о виртуальных космических путешествиях.

При подготовке публикации использовались материалы журнала «Новости космонавтики». Теперь журнал можно приобрести не только в бумажном, но и в цифровом виде, в приложении «VipishiSmart: цифровая пресса», доступном для iOS и Android.

Как “здоровье” аппарата?

В своем докладе Алан Штерн пишет, что зонд “чувствует” себя замечательно. Недавно команда миссии провела дистанционное техническое исследование корабля, чтобы определить состояние научных приборов станции и посмотреть, не ухудшилась ли их работа со времени запуска. Результаты, сообщает ученый, поразили всех: аппаратное и программное обеспечение, каждый научный инструмент на борту “Новых горизонтов” работает так же идеально, как и 14 лет назад, за 8 миллиардов километров пути ни один прибор из строя не вышел.

«Если техническое состояние корабля продолжит оставаться таким идеальным, то аппарат сможет проработать гораздо дольше установленного срока», — делится своими выводами Штерн

Описание аппарата

Устройство аппарата «Новые горизонты»

1

— РИТЭГ,
2
— узконаправленная антенна,
3
— широконаправленная антенна,
4
— всенаправленная антенна,
5
— двигатели коррекции,
6
— звёздные датчики,
A
— Alice,
R
— Ralph,
L
— LORRI,
S
— SWAP,
P
— PEPSSI,
X
— REX,
D
— VB-SDC.

1

— РИТЭГ,
2
— жалюзи системы обеспечения теплового режима,
3
— двигатели коррекции,
4
— всенаправленная антенна,
5
— звёздные датчики,
A
— Alice,
R
— Ralph,
L
— LORRI,
S
— SWAP,
P
— PEPSSI,
X
— REX,
D
— VB-SDC.

Масса аппарата — 478 кг, включая 77 кг топлива. Размеры — 2,2×2,7×3,2 метра. Для запуска использовалась американская ракета-носитель «Атлас-5» в конфигурации «551» с установленным на ней российским двигателем РД-180[8], что было обусловлено необходимостью значительного ускорения аппарата и является наиболее тяжёлым вариантом этой ракеты из использованных на 2012 год.

Система телеметрии и управления

Связь с космическим аппаратом осуществляется в X-диапазоне с помощью антенн — узконаправленной с высоким коэффициентом усиления, широконаправленной со средним коэффициентом усиления и парой всенаправленных. Со стороны Земли связь осуществляется при помощи антенн дальней космической связи, имеющих диаметр 70 метров и уже применявшихся для полётов за пределы орбиты Юпитера. Сигнал имеет круговую поляризацию.

Узконаправленная антенна аппарата имеет диаметр 2,1 метра, выполнена по схеме Кассегрена, и обладает углом раскрытия 0,3 градуса и коэффициентом усиления 42 дБ. Широконаправленная антенна диаметром 0,3 метра и углом раскрытия 14 градусов крепится на обратной стороне вторичного рефлектора узконаправленной антенны. Пара всенаправленных антенн расположены с противоположных сторон космического аппарата. Одна из них находится поверх приёмника широконаправленной антенны, а вторая — внутри переходника крепления к ракете-носителю. Всенаправленные антенны использовались только на ранних фазах полёта в околоземном пространстве и могли бы помочь в аварийных ситуациях при потере ориентации.

Исходящий сигнал усиливается 12-ваттной лампой бегущей волны, которая (вместе с запасной) установлена на корпусе космического аппарата под тарелкой узконаправленной антенны. Управление передающим устройством допускает одновременное использование обеих ламп, что позволяет практически удвоить скорость передачи данных на Землю. При этом поляризация сигнала будет двойной. Испытания такого способа передачи в начале полёта были признаны успешными и сейчас считаются рабочим вариантом (в том случае, если хватит запаса мощности системы электропитания).

Система связи имеет избыточную конструкцию — большинство ключевых устройств в системе связи продублировано, и в случае выхода из строя основных устройств их работу примут на себя резервные. Система позволила передавать данные на Землю со скоростью 38 кбит/с (4,75 кбайт/с) в районе Юпитера — скорость, сравнимая со скоростью устаревшего модема. По достижении Плутона аппарат сможет передавать данные со скоростью 768 бит/с (96 байт в секунду); 1 мегабайт будет передаваться примерно 3 часа. Это крайне маленькая скорость, но и она позволит передать на Землю ценные научные данные и даже высококачественные фотографии. Помимо низкой скорости, дополнительным усложняющим фактором будет задержка сигнала, составляющая 4,5 часа в каждую сторону.

Научная информация, полученная в результате наблюдений, будет передаваться не сразу — сначала она сохраняется в банках памяти бортового вычислительного комплекса. Это происходит отчасти потому, что скорость поступления такой информации существенно выше пропускной способности передатчика, а также и потому, что вся аппаратура в целях снижения массы аппарата смонтирована непосредственно на корпусе космического аппарата и требует для её нацеливания поворота всего аппарата. Такая компоновка позволяет сделать космический аппарат более лёгким. Подобный подход применяется не повсеместно — например, космические аппараты серии «Вояджер» имели поворотные платформы для научных приборов. Однако у «Вояджера-2» при пролёте Сатурна платформу заклинило, и в научную программу пришлось вносить изменения — для получения снимков Урана и Нептуна с должной выдержкой без эффектов размазывания пришлось поворачивать аппарат вслед за планетой. Точно такой же подход был применён и на «Новых горизонтах».

Скорость передачи данных с расстояния в 4,5 млрд км составила не более 2000 бит/с[9] (для сравнения, находящийся на расстоянии в 15 млрд километров от Земли зонд «Вояджер-2» передаёт данные со скоростью примерно 160 бит/с). После пролёта Плутона научные данные передавались более года, до октября 2020 года. На основе части данных был создан сжатый обзорный набор, полностью переданный за 40 дней[9][10].

Система энергообеспечения

Радиоизотопный источник электропитания для «Новых горизонтов»
В качестве источника электроэнергии был взят радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). На старте его электрическая мощность составляла 250 Вт, и согласно прогнозам, она будет падать на 5 % каждые четыре года, что обеспечит мощность в 200 Вт в 2015 году, во время основного этапа всей исследовательской программы — пролёта системы Плутон—Харон. Это гораздо меньше мощности РИТЭГа «Вояджеров» (470 Вт на старте, 290 Вт в 2006 году); этим объясняется меньшая длительность программы, которую планируется завершить в 2020-х годах, когда аппарат пройдёт 50—55 а.е.

За основу была взята существующая модель РИТЭГа «GPHS-RTG», которая уже использовалась в космических миссиях «Улисс», «Галилео», «Кассини-Гюйгенс». РИТЭГ содержит около 11 кг радиоактивного топлива в виде 72 таблеток оксида плутония-238. Интересна параллель: химический элемент плутоний был назван в честь небесного тела Плутона, изучение которого и является целью АМС «Новые горизонты». Каждая таблетка заключена в силовой корпус из иридия и поверх него покрыта оболочкой из графита.

Особенностями этого изотопа являются высокое тепловыделение на единицу массы, а также радиоактивный распад, происходящий с испусканием только альфа-частиц, благодаря чему можно обойтись лёгкой радиационной защитой. Однако данный изотоп является побочным продуктом выработки оружейного плутония, производство которого остановлено и в США, и в России, что делает его крайне дефицитным материалом.

РИТЭГ был разработан в Министерстве энергетики США в Комплексе материалов и топлив (ранее Западный Аргонн), являющемся подразделением Национальной лаборатории Айдахо в Бингеме. В 2002 году Министерство энергетики США было вынуждено перевести программу разработки батарей космических аппаратов из Огайо в Айдахо по соображениям безопасности. Из-за трудностей с финансированием и задержек в производстве генератор получился меньшей мощности, чем планировалось изначально. Это потребовало пересмотра научной программы миссии. На борту космического аппарата отсутствуют иные источники питания, вся энергия полностью вырабатывается РИТЭГом, периоды пиковых нагрузок покрываются батареями конденсаторов. Управление нагрузкой производится посредством блоков быстрых переключателей.

Масса плутония, загруженного в РИТЭГ «Новых горизонтов», примерно втрое меньше, чем было в «Кассини-Гюйгенс». Тем не менее, этот проект вызвал протесты активистов. Министерство энергетики Соединённых Штатов оценило вероятность неудачного запуска, при котором произойдёт радиоактивный выброс в атмосферу, в 1 к 350. Считалось, что худший вариант полного рассеивания плутония распространит радиоактивное заражение, эквивалентное 80 % средней ежегодной дозы фонового излучения в Северной Америке, в окрестности с радиусом 105 км (65 миль).

Бортовой вычислительный комплекс

Бортовой вычислительный комплекс состоит из двух систем — системы обработки команд и данных и системы навигации и управления[11]. Каждая из двух систем дублируется, что в сумме даёт четыре компьютера. Компьютеры построены на основе процессора Mongoose-V с архитектурой MIPS, который является радиационно-стойкой версией процессора R3000 и работает на частоте 12 МГц.

Для хранения научной информации применены два банка флеш-памяти (основной и запасной) объёмом по 8 Гбайт[12].

Платы компьютеров размещены в интегрированных электронных модулях

, внутри которых поддерживается необходимый режим. Помимо плат компьютеров, там размещены платы прочей электроники — научных приборов и органов управления. Каждый модуль содержит в себе 9 плат.

19 марта 2007 года в компьютере системы обработки команд и данных произошёл некорректируемый сбой ячейки памяти, вследствие чего компьютер перезагрузился и перешёл в защищённый режим. Полное восстановление работоспособности заняло двое суток, при этом часть научных данных о магнитосфере Юпитера была утрачена. Данный сбой не повлиял на основную научную программу.

Система ориентации и стабилизации

Расход топлива

Космический зонд «Новые горизонты» не обладает достаточной мощностью бортового источника энергии, чтобы иметь возможность производить стабилизацию посредством маховиков. Поэтому задача ориентации и стабилизации полностью возложена на корректирующую двигательную установку

. В качестве топлива для неё используется метилгидразин. Являясь монотопливом, метилгидразин обладает несколько худшими энергетическими характеристиками и требует определённой культуры исполнения системы для предотвращения преждевременного разложения, по сравнению с традиционными двухкомпонентными топливами. С другой стороны, двухкомпонентная система сложнее, в том числе из-за необходимости длительного хранения химически агрессивного высококипящего окислителя (например, азотной кислоты, тетраоксида диазота), хотя и была успешно реализована ранее в СССР и США (используется в настоящее время на космических кораблях «Союз», ранее использовалась, в частности, на космических кораблях «Аполлон» и в «Системе орбитального маневрирования» космических кораблей «Спейс шаттл»).

В топливном баке космического аппарата можно было разместить до 90 кг метилгидразина, но в этом полёте было заправлено только 77 кг. Этого количества топлива достаточно, чтобы придать аппарату дополнительную скорость в 290 м/с. В качестве вытеснителя используется гелий.

Запас основной программы исследования (то есть масса топлива, которая должна остаться после выполнения главной задачи — пролёта мимо Плутона) делится на основной и дополнительный запас и может быть использован для выполнения расширенной программы — пролёта мимо объекта из пояса Койпера.

«Новые горизонты» имеет два режима стабилизации — обычный и высокоточный. В обычном режиме стабилизация двигателями производится по двум осям, а по третьей, направленной от Земли и проходящей через антенны, аппарат стабилизируется гироскопическим эффектом (вращение со скоростью пять оборотов в минуту). В высокоточном режиме стабилизация двигателями производится по всем трём осям. Высокоточный режим используется для проведения большинства научных исследований и требует бо́льшего расхода топлива. В обычном режиме стабилизации доступны наблюдения с помощью REX, SWAP, PEPSSI и VB-SDC.

Система обеспечения теплового режима

Температура внутри космического аппарата поддерживается в диапазоне 10—30 °C. В начале полёта на стороне, обращённой к Солнцу, температура была выше, но не превышала 40 °C. Наименьшая допустимая температура составляет 0 °C и обусловлена температурой замерзания гидразинового топлива.

Температурный режим поддерживается балансировкой электропитания и отработанного тепла РИТЭГа и потерь тепла через термоизоляцию, внешние части приборов и системы управления.

Для поддержания температуры космический аппарат обёрнут в лёгкую многослойную термическую изоляцию, которая удерживает тепло от работающей электроники по принципу термоса[13].

Научные приборы

На самом аппарате установлены следующие приборы:

• ультрафиолетовый спектрометр Alice, который изучал состав атмосферы и структуру поверхности Плутона. Разработан Юго-западным исследовательским институтом[en]. Подобный прибор был подготовлен для АМС «Розетта» Европейского космического агентства;
• обзорная фотокамера Ralph, работающая в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн;
• камера LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) с разрешением в 5 микрорадиан для детальной съёмки и съёмки с большого расстояния, разработанная в APL;
• измеритель параметров частиц солнечного ветра SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto), разработанный в Юго-западном исследовательском институте. С его помощью определялось, есть ли у Плутона магнитосфера, а также устанавливалась скорость утечки его атмосферы;
• спектрометр энергетических частиц PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) для поиска нейтральных атомов, покидающих атмосферу Плутона и превращающихся в заряженные частицы при взаимодействии с солнечным ветром;
• детектор пыли VB-SDC (Venetia Burney Student Dust Counter) для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера. Прибор представляет собой веерообразное устройство радиусом 42 см и толщиной 3 мм из алюминиевого сотового материала, покрытого тонкой плёнкой, соединённое кабелем с блоком электроники;
• радиоспектрометр REX (англ. Radio EXperiment), объединённый с основной антенной зонда (с его помощью исследовалась структура атмосферы Плутона, тепловые свойства его поверхности и измерялась масса Плутона, Харона, также возможно исследование ещё не выбранных объектов пояса Койпера).

Зонд сделает снимки двух ближайших звезд

На апрель 2020 года “Новые горизонты” преодолели 8 миллиардов километров. С этого расстояния самые близкие к Солнцу звезды, Проксима Центавра и Вольф 359, будут иметь несколько другое видимое положение относительно наблюдателя, чем если на них смотреть с Земли. Так происходит из-за того, что меняется точка зрения.

22 и 23 апреля «Новые горизонты» сделают снимки Проксимы Центавра и Вольф 359. Одновременно со станцией фотографии этих звезд сделают земные астрономические обсерватории и астрономы-любители. При помощи компьютерных программ ученые сведут снимки, полученные с космического корабля и с Земли в один и создадут стереоизображения звездных полей. Это позволит человеку “увидеть” единую и цельную объемную картину.

«Ничего подобного никто раньше из астрономов не проделывал! Мы выпустим эти 3D-изображения в мае и выложим в открытый доступ на сайте программы», — пишет в докладе Штерн

Как Земля поможет “Новым горизонтам” исследовать пояс Койпера?

Летом 2020 года команда миссии планирует использовать три самых больших телескопа Земли (японский Субару, американские обсерватории Джемини и Кека), чтобы открыть новые объекты в поясе Койпера, которые позже сможет исследовать станция. Ученые ожидают обнаружить несколько сотен новых тел. Большинство из них будут находится слишком далеко от аппарата, чтобы он смог их изучить, но несколько объектов все же попадут в поле зрения “Новых горизонтов”, сообщает ученый в своем докладе.

Фото: pluto.jhuapl.edu / Астероиды Бенну и Аррокот в представлении художника

«Так как новые тела и зонд будет разделять расстояние в миллионы километров, на снимках мы получим эти объекты в виде точек света. Но и таких данных будет достаточно, чтобы мы смогли приступить к изучению поверхности этих объектов и их формы. В любом случае, мы получим информацию, которую не смогли бы получить при помощи наземных телескопов из-за огромных расстояний между нами и поясом Койпера и ограниченных углов обзора»

“Новые горизонты” изучает пояс Койпера с 2020 года. За 4 года наблюдений аппарат смог открыть лишь 20 объектов в поясе. Ученые считают, что благодаря трем телескопам, с которыми они начнут работать уже летом, число обнаруженных тел увеличится минимум в четыре раза. Новые открытия позволят астрономам лучше узнать об этой космической области.

Цели миссии

Путь космического аппарата на 1 апреля 2020 года.
Основные цели миссии — исследование формирования системы Плутона и Харона, формирования пояса Койпера, процессов, происходивших на ранних этапах эволюции Солнечной системы. К началу 2020 года космический аппарат изучил поверхность и атмосферу объектов системы Плутона, ближайшее окружение Плутона. Аналогичные исследования возможны у объектов пояса Койпера в расширенной миссии[7].

Аппарату были поставлены задачи:

• Картографирование поверхности Плутона и Харона
• Исследование геологии и морфологии Плутона и Харона
• Исследование атмосферы Плутона и её рассеяния в окружающее пространство
• Поиск атмосферы у Харона
• Построение карты температур поверхности Плутона и Харона
• Поиск колец и новых спутников Плутона
• Исследование объектов пояса Койпера