New Horizons

New Horizons
Umělecká představa průletu sondy New Horizons nad povrchem Pluta
Umělecká představa průletu sondy New Horizons nad povrchem Pluta
Logo
COSPAR2006-001A
Katalogové číslo28928
Start19. ledna 2006
KosmodromEastern Test Range
Nosná raketaAtlas V / Star 48
Stav objektuna heliocentrické únikové dráze
Zánikneuskutečněn
ProvozovatelUSA, NASA; JHU APL; SwRI
VýrobceUSA, JHU APL
Druhplanetární sonda
ProgramProgram New Frontiers
Hmotnost478 kg
Parametry dráhy
Centrální tělesoSlunce
Aktuální poziceSolar System Scope
Přístroje
Nese přístrojeSWAP, Long Range Reconnaissance Imager, Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, Alice, Ralph, Venetia Burney Student Dust Counter a REX
Oficiální webOficiální web
Některá data mohou pocházet z datové položky.

New Horizons (česky Nové obzory) je americká planetární sonda, určená k průzkumu trpasličí planety Pluto, jejích měsíců a dalších transneptunických těles (TNO). Je to první expedice v rámci nového rámcového programu NASA New Frontiers. Sondu postavila a provozuje Laboratoř aplikované fyziky (APL) při Univerzitě Johnse Hopkinse. Projekt v rámci programu New Frontiers financuje ředitelství vědeckých misí (Science Mission Directorate) při ústředí NASA. Vývoj vědeckého vybavení koordinuje Southwest Research Institute (SwRI).

Sonda od svého vypuštění v roce 2006 do průletu okolo Pluta 14. července 2015 urazila téměř 4,9 miliardy kilometrů. Při průletu pořídila velké množství vědeckých dat a fotografií, které budou v následujících 16 měsících po průletu postupně odvysílány na síť pozemních přijímacích stanic systému DSN (Deep Space Network) k dalšímu zpracování. Pořídila tak jedinečné materiály o jednom z posledních neprobádaných světů sluneční soustavy.

Sonda 1. ledna 2019 prolétla okolo Arrokothu.[1]

Náklady na misi byly přibližně vyčísleny na 700 miliónů amerických dolarů.[2]

Popis sondy

New Horizons v montážní hale

Sonda je tříose případně rotací stabilizovaná, tvaru nízkého nepravidelného šestibokého hranolu o rozměrech základny přibližně 2,1 (resp. 2,7 m včetně RTG) × 1,8 m a výšce 0,7 m (2,2 m včetně anténního systému a adaptéru pro připojení k nosné raketě) je vybavena radioizotopovým termoelektrickým generátorem RTG (Radioisotope Thermolectric Generator), dodávajícím na počátku mise 240 W (v roce 2015 minimálně 200 W) elektrické energie. Jako zdroj slouží 11 kg oxidu plutoničitého 238PuO2. Sonda nese sedm vědeckých experimentů o celkové hmotnosti 30 kg, a to:

  • vysokorozlišující spektrometr Alice pro extrémní a vzdálenou ultrafialovou oblast (spektrální rozsah 50 – 180 nm, 1024 kanálů);
  • souprava kamer Ralph, kterou tvoří:
    • kamery MVIC (Multispectra Visible Imaging Camera) pro viditelnou oblast (prostorové rozlišení 250 m na vzdálenost 10 000 km), a to:
      • tři panchromatické kamery s detekčními prvky CCD;
      • čtyři barevné kamery s detekčními prvky CCD;
  • infračervený zobrazující spektrometr LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) pro mapování rozložení N2, CH4, CO, H2O a organických látek;
Schéma sondy shora. Experimenty označeny červeně
Obrázek: NASA/APL
Schéma sondy zdola. Experimenty označeny červeně
Obrázek: NASA/APL
  • rádiový experiment REX (Radio Science Experiment) pro:
    • studium vlastností atmosféry Pluta ze změn rádiových vln během rádiového zákrytu sondy za planetou;
    • měření rádiového záření Pluta a dalších těles sluneční soustavy;
  • dlouhofokální kamera LORRI (Long Range Reconnaisance Imager) pro snímkování Pluta a dalších těles sluneční soustavy (prostorové rozlišení 50 m na vzdálenost 10 000 km);
  • přístroj SWAP (Solar Wind at Pluto) pro studium interakce planety se slunečním větrem, který tvoří:
    • analyzátor plazmatu RPA (Retarding Potential Analyzer);
    • elektrostatický analyzátor nabitých částice ESA (Electrostatic Analyzer);
  • analyzátor energetických částic PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation);
  • detektor kosmických prachových částic SDC (Student Dust Counter).

Řízení sondy zajišťuje procesor typu Mongoose V (taktová frekvence 12 MHz). Vědecká a technická data jsou zaznamenávána do dvou polovodičových velkokapacitních pamětí s kapacitou 2 × 64 Gbit. Komunikační systém sond pracuje v pásmu X (8 GHz, přenosová rychlost od Pluta 800 bit/s). Předpokládá se, že přenos veškerých dat z průletu kolem Pluta bude trvat 9 měsíců. Sonda je dále vybavena 12 motorky na jednosložkové kapalné pohonné látky (hydrazin) o tahu 12 × 0,8 N a 4 silnějšími motorky na stejné pohonné látky o tahu 4 × 4,4 N; motorky jsou rozděleny do dvou nezávislých okruhů po 8 motorcích. Motorky slouží k udržování orientace během zkoumání planet a během korekčních manévrů; většinu doby přeletu meziplanetárním prostorem je orientace udržována rotací sondy rychlostí přibližně 5 obr/min. Pro zjišťování orientace v prostoru slouží inerciální plošina IMU (Inertial Measurement Unit) a systém sledovačů hvězd.

Let sondy je po technické stránce řízen ze střediska Mission Operations Center (MOC), umístěného v areálu Johns Hopkins University. Práci vědeckých přístrojů na palubě zajišťuje středisko SOC (Science Operations Center) na Southwest Research Institute. Spojení zajišťuje celosvětová síť sledovacích stanic dálkového kosmického spojení DSN (Deep Space Network) organizace NASA.

Průběh letu

Start rakety Atlas V se sondou

Nosná raketa typu Atlas V model 551 (výr. č. AV-010) s urychlovacím třetím stupněm Star 48 vzlétla po několika odkladech, způsobených převážně špatným počasím, z rampy SLC-41 kosmodromu Eastern Test Range na Floridě 19. ledna 2006 v 19:00:00 světového času (UT). V 19:41:41 UT třetí stupeň navedl užitečné zatížení na hyperbolickou únikovou dráhu ze zemského gravitačního pole a v 19:44:55 UT se od tohoto stupně sonda oddělila a nastoupila samostatnou pouť k Jupiteru a dále k Plutu. Stala se tak zatím nejrychleji se pohybujícím umělým kosmickým tělesem v zemském gravitačním poli. Kolem 04:00 UT dne 20. ledna sonda překročila dráhu Měsíce a 78 dní po startu (7. dubna) překročila dráhu Marsu.

Pás planetek

Dva snímky planetky (132524) APL vyfotografované sondou New Horizons

Průzkum objektů v pásu planetek mezi drahou Marsu a Jupiteru nebyl plánován z důvodu úspory pohonných hmot, které by se daly později lépe využít pro průzkum těles Kuiperova pásu. Později po startu tým sondy zkoumal dráhu letu, zda se některý asteroid nebude nacházet v dosahu přístrojů. V květnu 2006 bylo zjištěno, že se sonda 13. června přiblíží k malé planetce (132524) APL (provizorní označení 2002 JF56). Největší přiblížení nastalo ve 4:05 UT na vzdálenost 101 867 kilometrů. Asteroid byl snímkován kamerou Ralph (použití LORRI nebylo v tu chvíli možné kvůli blízkosti Slunce), řídící tým ověřil funkčnost kamery a schopnost sondy sledovat rychle se pohybující cíl. Průměr asteroidu je přibližně 2,5 km.[3][4][5]

Průlet okolo Jupitera

28. února 2007 sonda prolétla kolem Jupitera ve vzdálenosti 2,3 miliónu km rychlostí 21 km·s−1 (vzhledem k Jupiteru). Při průletu pořídila pomocí kamery (LORRI) snímky jeho povrchu a snímky některých jeho měsíců – Io, Europy a Ganymedu. Na snímcích měsíce Io, pořízených 26. února 2007, zachytila sonda erupci vulkánu Tvashtar, jejíž prachový sloupec dosahoval přibližně 240 km nad povrch měsíce[6]. Při průletu okolo Jupitera došlo v důsledku efektu gravitačního praku k urychlení sondy o další 4 km/s, proto je průlet kolem Jupitera tak důležitý.

Snímek turbulence na Jupiteru z 1. května 2007

V průběhu přeletu mezi Jupiterem a Plutem byla většina systémů sondy a veškeré vědecké přístroje hibernovány a byly zapojovány přibližně jednou ročně ke komplexnímu zjištění jejich technického stavu. 6. prosince 2014 byla sonda probuzena z hibernace, která začala 29. srpna 2014, a začala se připravovat na plánovaný průlet kolem Pluta.[2]

Průlet okolo Pluta

Fotografie Pluta z 13. července 2015.

Okolo Pluta sonda proletěla 14. července 2015.[2]

Sledování Pluta začalo pět měsíců před největším přiblížením. Dálkové snímkování pořídilo globální mapu Pluta a Charona s rozlišením 40 km. Kolem trpasličí planety proletěla v minimální vzdálenosti 12 500 km 14. července 2015 v 11:49:57 greenwichského času. Kolem Charonu proletěla ve vzdálenosti cca 27 000 km rychlostí přibližně 14 km/s o zhruba 4 minuty později než okolo Pluta. Během největšího přiblížení přístroje pořídily snímky s rozlišením až 25 m/pixel, čtyřbarevnou celkovou mapu viditelné strany s rozlišením 1,6 km, celkovou infračervenou spektrální mapu s rozlišením 7 km/pixel a pro vybrané oblasti až na méně než 100 m/pixel.

Vzhledem ke vzdálenosti sondy od Země a prakticky nemožnému operativnímu ovládání vlastní sondy, byla celá průletová sekvence, včetně činností všech pozorovacích přístrojů, dopředu naprogramována a zcela autonomní. V časovém okně +/- 12 h okolo nejtěsnějšího průletu navíc sonda nekomunikovala se Zemí, ale aktivně nastavovala svou pozici tak, aby co nejvhodněji směřovala pozorovací přístroje směrem na jednotlivé objekty systému Pluta.

Data pořízená sondou byla vysílána zpět na Zemi rychlostí zhruba 1 kilobit/s. Aby signál astronomové vůbec zachytili, museli využívat přesně namířené radioteleskopy o průměru 60 metrů.[7] Kompletní přenos naměřených dat kvůli nízké přenosové rychlosti trval více než 16 měsíců. Vědecky nejcennější data byla navíc vysílána prioritně tak, aby se snížila případná ztráta vědeckého materiálu v případě neočekávané poruchy sondy.

Let oblastí Kuiperova pásu

Planetka (486958) Arrokoth při průletu sondy.

Po průletu kolem Pluta se sonda pohybovala oblastí Kuiperova pásu. V září 2014 byly Hubbleovým teleskopem vytipovány tři objekty jako další potenciální cíle mise[8], z nichž byla v srpnu 2015 vybrána kvůli nejmenším požadavkům na korekci dráhy planetka (486958) Arrokoth (tehdy předběžným označením 2014 MU69 či Ultima Thule[9]) s plánovaným doletem v lednu 2019. Cestou k Arrokothu sonda z dálky pozorovala asi tucet dalších objektů Kuiperova pásu a získala základní informace o jejich vzhledu a povrchu.[10]

K průletu kolem planetky Arrokoth došlo 1. ledna 2019. Sonda planetku míjela ve vzdálenosti 3500 km a získala řadu fotografií a informací o tomto tělese.[9] Po provedení průzkumu Arrokothu trvalo dalších několik měsíců, než došlo ke stažení veškerých vědeckých dat.

Expedice spojená s průzkumem malých těles má pokračovat až do roku 2021, do kdy má již zajištěno financování.[11] Odborníci i veřejnost očekávají vzhledem k velmi dobrému stavu sondy další prodloužení mise, které by mělo zahrnovat pozorování dalších vzdálených objektů v Kuiperově pásu a měření podmínek prostředí.

Zajímavosti

  • Sonda nese kompaktní disk se 430 000 jmény zájemců, kousek lodi SpaceShipOne[1] a vedle dalších předmětů i vlajku Spojených států.
  • Vedoucí vědců Alan Stern potvrdil, že sonda nese i ampuli s popelem objevitele Pluta – Clyda Tombaugha.
  • Snímkováním a průzkumem Pluta sonda provedla historicky nejvzdálenější průzkum hmotného tělesa – ve vzdálenosti cca 4,9 miliardy km.
  • Vzhledem ke vzdálenosti sondy od Země bylo jednosměrné zpoždění radiové komunikace cca 4,5 hodiny.
  • Pro velkou vzdálenost od slunce není sonda napájena solárními panely, ale radioizotopovým generátorem, záložním kusem z mise Cassini.
  • Sonda je tělesem, kterému byla při vypuštění ze Země udělena nejvyšší úniková rychlost.[12] Těsně po vypuštění byla její relativní rychlost vůči Zemi 16,21 km/s tedy 58 350 km/h.
  • Sonda New Horizons byla vypuštěna jen několik měsíců před tím, než astronomové na kongresu v Praze reklasifikovali Pluto jako trpasličí planetu. Někteří členové týmu New Horizons, jako Alan Stern, s tímto nesouhlasí a považují Pluto dál za planetu.
  • Nově objevené měsíce Pluta, Nix a Hydra, mají iniciály N a H, stejně jako mise New Horizons.

Odkazy

Reference

  1. KUŽNÍK, Jan. Sonda New Horizons dostala nový cíl. Dorazí k němu na nový rok 2019. Technet.cz [online]. 2015-08-29. Dostupné online. 
  2. a b c WALL, Mike. NASA Pluto Probe to Wake From Hibernation Next Month [online]. Space.com [cit. 2014-11-18]. Dostupné online. (anglicky) 
  3. STERN, Alan. A Summer's Crossing of the Asteroid Belt [HTML]. Johns Hopkins APL, 1. květen 2006 [cit. 2007-07-28]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2006-06-13. 
  4. JF56 Ecounter, Encounter Date 13 June 2006 UT [online]. International Astronomical Union [cit. 2007-07-28]. Dostupné online. 
  5. New Horizons Tracks an Asteroid [HTML]. Johns Hopkins APL [cit. 2007-07-28]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2006-06-19. 
  6. Česká astronomická společnost
  7. Sonda zahlédla Pluto. Obraz neznámého světa dorazil na Zemi
  8. PECHA, Vladimír. New Horizons se dnes probouzí z poslední hibernace [online]. kosmonautix.cz, 2014-12-06 [cit. 2019-11-16]. Dostupné online. 
  9. a b MARTINEK, František. Planetka Ultima Thule se představuje [online]. Česká astronomická společnost, 2019-01-02 [cit. 2019-11-16]. Dostupné online. 
  10. LÁZŇOVSKÝ, Matouš. Je to „slepovaný svět“, ukazují údaje z průletu sondy kolem Pluta. Technet.cz [online]. 2015-10-19 [cit. 2015-10-19]. Dostupné online. 
  11. MAJER, Dušan. Probuzení New Horizons je tu! [online]. kosmonautix.cz, 2018-06-05 [cit. 2019-11-16]. Dostupné online. 
  12. http://www.aerospaceweb.org/question/spacecraft/q0260.shtml

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

New Horizons schema zdola cs.jpg
Nákres sondy New Horizons při pohledu zdola Převzal a upravil z New Horizont Launch Press Kit, str. 23: Antonín Vítek, email: avitek(at)lib(dot)cas(dot)cz
Jupiter Weaver02 NASA.jpg
This amazing color portrait of Jupiter's "Little Red Spot" (LRS) combines high-resolution images from the New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), taken at 03:12 UT on February 27, 2007, with color images taken nearly simultaneously by the Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) on the Hubble Space Telescope. The LORRI images provide details as fine as 9 miles across (15 kilometers), which is approximately 10 times better than Hubble can provide on its own. The improved resolution is possible because New Horizons was only 1.9 million miles (3 million kilometers) away from Jupiter when LORRI snapped its pictures, while Hubble was more than 500 million miles (800 million kilometers) away from the Gas Giant planet.

The Little Red Spot is the second largest storm on Jupiter, roughly 70% the size of the Earth, and it started turning red in late-2005. The clouds in the Little Red Spot rotate counterclockwise, or in the anticyclonic direction, because it is a high-pressure region. In that sense, the Little Red Spot is the opposite of a hurricane on Earth, which is a low-pressure region - and, of course, the Little Red Spot is far larger than any hurricane on Earth. Scientists don't know exactly how or why the Little Red Spot turned red, though they speculate that the change could stem from a surge of exotic compounds from deep within Jupiter, caused by an intensification of the storm system. In particular, sulfur-bearing cloud droplets might have been propelled about 50 kilometers into the upper level of ammonia clouds, where brighter sunlight bathing the cloud tops released the red-hued sulfur embedded in the droplets, causing the storm to turn red. A similar mechanism has been proposed for the Little Red Spot's "older brother," the Great Red Spot, a massive energetic storm system that has persisted for over a century.

New Horizons is providing an opportunity to examine an "infant" red storm system in detail, which may help scientists understand better how these giant weather patterns form and evolve.
New Horizons schema shora.JPG
Nákres sondy New Horizons při pohledu shora Převzal a upravil z New Horizons Launch Press Kit str. 17: Antonín Vítek, email: avitek(at)lib(dot)cas(dot)cz
New Horizons - Logo2 big.png
New Horizons mission logo.
New Horizons Liftoff.jpg
Viewed from the top of the Vehicle Assembly Building at Kennedy Space Center, NASA’s New Horizons spacecraft roars off the launch pad aboard an Atlas V rocket spewing flames and smoke. Liftoff was on time at 2 p.m. EST from Complex 41 on Cape Canaveral Air Force Station in Florida. This was the third launch attempt in as many days after scrubs due to weather concerns. The compact, 1,050-pound piano-sized probe will get a boost from a kick-stage solid propellant motor for its journey to Pluto. New Horizons will be the fastest spacecraft ever launched, reaching lunar orbit distance in just nine hours and passing Jupiter 13 months later. The New Horizons science payload, developed under direction of Southwest Research Institute, includes imaging infrared and ultraviolet spectrometers, a multi-color camera, a long-range telescopic camera, two particle spectrometers, a space-dust detector and a radio science experiment. The dust counter was designed and built by students at the University of Colorado, Boulder. The launch at this time allows New Horizons to fly past Jupiter in early 2007 and use the planet’s gravity as a slingshot toward Pluto. The Jupiter flyby trims the trip to Pluto by as many as five years and provides opportunities to test the spacecraft’s instruments and flyby capabilities on the Jupiter system. New Horizons could reach the Pluto system as early as mid-2015, conducting a five-month-long study possible only from the close-up vantage of a spacecraft.
Asteroid 2002 JF56.jpg
The two "spots" in this image are a composite of two images of asteroid 2002 JF56 taken on June 11 and June 12, 2006, with the Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC) component of the New Horizons Ralph imager. In the bottom image, taken when the asteroid was about 3.36 million kilometers (2.1 million miles) away from the spacecraft, 2002 JF56 appears like a dim star. At top, taken at a distance of about 1.34 million kilometers (833,000 miles), the object is more than a factor of six brighter. The best current, estimated diameter of the asteroid is approximately 2.5 kilometers.
2014MU69 MVIC crop2.jpg
Uploader's notes: The original NASA image has been cropped and converted from PNG to JPEG format by the uploader.

Original caption released with image: The wonders – and mysteries – of Kuiper Belt object 486958 Arrokoth continue to multiply as NASA's New Horizons spacecraft beams home new images of its New Year's Day 2019 flyby target.

This image, taken during the historic Jan. 1 flyby of what's informally known as Ultima Thule, is the clearest view yet of this remarkable, ancient object in the far reaches of the solar system – and the first small "KBO" ever explored by a spacecraft.

Obtained with the wide-angle Multicolor Visible Imaging Camera (MVIC) component of New Horizons' Ralph instrument, this image was taken when the KBO was 4,200 miles (6,700 kilometers) from the spacecraft, at 05:26 UT (12:26 a.m. EST) on Jan. 1 – just seven minutes before closest approach. With an original resolution of 440 feet (135 meters) per pixel, the image was stored in the spacecraft's data memory and transmitted to Earth on Jan. 18-19. Scientists then sharpened the image to enhance fine detail. (This process – known as deconvolution – also amplifies the graininess of the image when viewed at high contrast.)

The oblique lighting of this image reveals new topographic details along the day/night boundary, or terminator, near the top. These details include numerous small pits up to about 0.4 miles (0.7 kilometers) in diameter. The large circular feature, about 4 miles (7 kilometers) across, on the smaller of the two lobes, also appears to be a deep depression. Not clear is whether these pits are impact craters or features resulting from other processes, such as "collapse pits" or the ancient venting of volatile materials.

Both lobes also show many intriguing light and dark patterns of unknown origin, which may reveal clues about how this body was assembled during the formation of the solar system 4.5 billion years ago. One of the most striking of these is the bright "collar" separating the two lobes.

"This new image is starting to reveal differences in the geologic character of the two lobes of Ultima Thule, and is presenting us with new mysteries as well," said Principal Investigator Alan Stern, of the Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. "Over the next month there will be better color and better resolution images that we hope will help unravel the many mysteries of Ultima Thule."

New Horizons is approximately 4.13 billion miles (6.64 billion kilometers) from Earth, operating normally and speeding away from the Sun (and Ultima Thule) at more than 31,500 miles (50,700 kilometers) per hour. At that distance, a radio signal reaches Earth six hours and nine minutes after leaving the spacecraft.
Pluto by LORRI and Ralph, 13 July 2015.jpg
Pluto photographed by the LORRI and Ralph instruments aboard the New Horizons spacecraft
New Horizons 1.jpg

In the clean room at KSC’s Payload Hazardous Servicing Facility, technicians prepare the New Horizons spacecraft for a media event. Photographers and reporters will be able to photograph the New Horizons spacecraft and talk with project management and test team members from NASA and the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

The RTG seen in this picture is not the real flying unit and is only a mockup. The real RTG was installed shortly before launch.
Encounter 01 lg.jpg
Artist's concept of the New Horizons spacecraft during its planned encounter with Pluto and its moon, Charon. The craft's miniature cameras, radio science experiment, ultraviolet and infrared spectrometers and space plasma experiments would characterize the global geology and geomorphology of Pluto and Charon, map their surface compositions and temperatures, and examine Pluto's atmosphere in detail. The spacecraft's most prominent design feature is a nearly 7-foot (2.1-meter) dish antenna, through which it would communicate with Earth from as far as 4.7 billion miles (7.5 billion kilometers) away.