понеделник, 5 юни 2017 г.

Чукане на вратата на Плутон

  След 9 дълги години в космоса, космическият апарат Нови Хоризонти скоро ще прелети край Плутон. Ако всичко върви по план на 14-ти Юли в 11:50 ч. централно време, космически кораб на НАСА наречен Нови Хоризонти ще прелети на 10 000 км. от Плутон. Това е последното голямо пътешествие, което вероятно ще видим в следващите 20 години - "затварянето на първата ера в планетарното разузнаване", по думите на Алън Стърн, главен изследовател на мисията.
  Плутон винаги е бил мистичен. Откриването му е било кулминацията на 25-годишно ловуване, като то остава една от големите легенди в астрономията. То започнало през 1905 г., когато американският астроном Пърсивал Лоуъл предвидил съществуването на отдалечена планета, базирайки се на нерегулярности в орбитите на Нептун и Уран. Търсенето приключило през 1930 г., когато един млад астроном Клайд Томбо я открил в звездния фон. Работейки в обсерваторията на Лоуъл, той използвал устройство наречено "сравнител на премигванията" за да сравни снимки направени през няколко дни и да забележи малката точка, която се е преместила.
  Неуловимостта на Плутон добавя към неговата мистериозност. В продължение на години той е бил твърде малък и твърде далеч за да е нещо повече от точка в повечето телескопи. Името на Плутон подхранва мистиката около него. То е било предложено от 11-годишното британско момиче Венеция Бърни, което отбелязало, че Плутон, римският бог подземния свят, живеел на тъмно и мрачно място и имал необичайната способност да изчезва, точно като неуловимата планета. Томбо харесал идеята и името на планетата станало Плутон.
  С течение на годините астрономите успели да попълнят някои важни статистики. Те "приковали" неговия диаметър на сега приетата цифра от 2390 км. (около 2/3 от нашата Луна) и неговата повърхностна гравитация на около 6% от Земната. Те научили, че неговата ексцентрична елиптична траектория от време на време го отвежда в орбитата на Нептун, повдигайки въпроса дали Плутон не е откъснала се луна - Нептун има 13 - която периодично се завръща в съседство с Нептун.
  Астрономите открили, че Плутон извършва една ротация изненадващо бавно - за 6,39 Земни дни, като освен това, когато Слънцето там изгрява, то изгрява от запад, тъй като Плутон се върти по посока на часовниковата стрелка, което е обратно на Земята и на повечето тела в Слънчевата система.
  През 2006 г. радиоастрономи измерващи термалните емисии от Плутон заключили, че средната температура е -230 градуса по Целзий, достатъчно студено за да замрази всеки газ в Земната атмосфера. Той е толкова далеч от Слънцето, че дори в средата на деня светлината е 1100 пъти по-слаба от тази на Земята - малко по-ярка от една наша лунна нощ.
  Студен, тъмен и отдалечен. Това са трите думи, които винаги описват Плутон.
  Едва през 1980 г. са били разработени телескопи, които могат да направят елементарна карта на повърхността на Плутон. Дори и днес, най-добрите изображения от телескопа Хъбъл са с резолюции, които се измерват в стотици километри. В такъв мащаб Манхатън нямаше да е видим на картата на САЩ. Най-добрите снимки на повърхността на Плутон от Хъбъл показват малко повече от мъгляви петна. Нови Хоризонти е на път да промени това. Неговите най-добри снимки могат да имат резолюции със ситност до 70 метра, в тази скала бихте могли да идентифицирате сгради в Манхатън. "Това ще бъде подобрение с нещо като фактор 5000", казва планетарният учен Уилям Маккинън, съизследовател на мисията.


Това е най-доброто изображение, което имаме на повърхността на планетата джудже, конструирано от множество снимки направени от телескопа Хъбъл между 2002 и 2003 г.


Не е ясно кой пръв е мечтал за отиване на Плутон. Писателите на научна фантастика започнали да пишат за подобно пътуване почти веднага след като планетата е била открита, но повечето от историите били абсурдни. Тогава преди малко повече от 50 години един инженер от НАСА на име Гари Фландро осъзнал, че мисията била възможна. Веднъж на всеки 175 години планетите се подреждат. Фландро изчислил, че би било възможно да се използва гравитацията на Юпитер за да се изпрати космическа проба на "голямото пътуване" към външната Слънчева система. Юпитер обикаля около Слънцето с почти 50 000 км/ч. Внимателно насочена космическа проба уловена за кратко от гравитацията на Юпитер би получила огромно ускорение - малко като да се хванете и да се държите за ускоряващ автобус - преди да полети към външните планети.

  НАСА си взела бележка. През 1977 г, били изстреляни 2 космически апарата Вояджър. През следващите 12 години те осигурили първите близки изгледи на Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Сондите Вояджър били хванати в бримка около Юпитер и са били своевременно катапултирани към по-далечните планети.
  Плутон е можело да бъде добавен в списъка за тогава, но по време на прелитането край Сатурн имало избор между прелитане в близост до Титан, или посещение на Плутон.
  Титан спечелил, оставяйки Плутон сам и неизследван. Изминали още 30 години преди НАСА да изстрелят мисията Нови Хоризонти, която най-накрая да посети Плутон - отново използвайки метода с ефекта на прашката с Юпитер, само че този път без добавяне на други планети в маршрута. Тласъкът на скоростта от 14 000 км/ч, който осигурява тази маневра, означава че Нови Хоризонти ще пристигне на Плутон с 4 години по-рано, отколкото би стигнал иначе.


Този монтаж от изображения на Юпитер и неговата вулканична луна Йо е направен от мисията Нови Хоризонти, когато тя е прелетяла край тях в началото на 2007 г.


Случило се така, че няколко месеца след изстрелването на Нови Хоризонти през Януари 2006 г., Плутон е бил заточен от пантеона на планетите в отвъдния свят на "планетите джуджета" - категория създадена да обхване Плутон, Церера (най-големият астероид на Слънчевата Система) и все по-големия спектър от обекти с размера на Плутон, които са били открити във външните краища на Слънчевата система. На своето Общо събрание през 2006 г., Международният Астрономически Съюз променя своето определение за планета: сега орбитата на тялото трябва да е чиста спрямо тази на останалите големи обекти. Тъй като някои от новооткритите обекти в близост до Плутон пресичат пътя му, Плутон е понижен. Едно от последствията е, че по-малко хора следят прогреса на Нови Хоризонти. Обратно в дните, когато всеки ученик знаел за Плутон като за деветата и най-загадъчна планета, предстоящото пристигане на космическия кораб би привлякло много повече внимание.

  Но ако бяхме посетили Плутон с Вояджър през 80-те години на миналия век, сега почти със сигурност нямаше да отиваме там с както лидерът на мисията Стърн го нарича "най-сложният набор от инструменти изпращан някога към нова планета". За тези от нас, които винаги се напрягат да видят какво има зад следващия хоризонт, дългото чакане си заслужаваше.
  Когато Нови Хоризонти мине край Плутон, няма само да направи снимки. Инфрачервените и ултравиолетовите детектори ще определят молекулярната композиция на повърхността и ще картографират температурните й вариации. На Земята учените ще "претеглят" планетата джудже. Когато радиосъобщенията от Нови Хоризонти бъдат излъчени към дома, леките измествания в тяхната честота причинени от въздействието на гравитацията на Плутон ще им позволят да изчислят масата на Плутон. 
  Не целият Плутон е твърдо замръзнал - особено където повърхността е затоплена от обедното Слънце. "Плутон има атмосфера", казва Маккинън. "Ние очакваме да видим облаци и мъгли". Спектрометрите на Нови Хоризонти ще анализират състава на атмосферата на Плутон. 
  Всеки газ, който присъства там ще поглъща светлина с определена дължина на вълната, оставяйки отпечатък, който може да бъде разчетен при анализиране на слънчевата светлина, която преминава през атмосферата на Плутон и идентифицирайки кои дължини на вълните липсват. "Когато застанем зад Плутон, ние ще наблюдаваме изгрева и залеза и това ще ни позволи да определим състава на атмосферата", казва Маккинън.
  Плутон не е единственият свят, който ще бъде изследван при близкото прелитане. През 1978 г. беше открито, че Плутон има гигантска луна - Харон, чиято повърхностна площ е повече от 1/4 от тази на Плутон. Двете тела са само на 19570 км. едно от друго (нашата луна е 20 пъти по-отдалечена), което означава, че ако се доближиш до едното, автоматично се доближаваш и до другото. Ще можем да картографираме два нови свята на цената на един. 
  Дори на дистанция от 10 000 км. от Плутон, пасажът на Нови Хоризонти ще бъде достатъчно близък за да прелети през най-външните слоеве на атмосферата - които учените смятат, че биват бавно губени в космоса като резултат от ниската гравитация на Плутон и въздействието на Слънчевия вятър. "Ние директно ще вземем проба от взаимодействието; целта е да разберем как планетите губят техните атмосфери", казва Маккинън. Това е позната история. Геологическите свидетелства сочат, че в нейната ранна история, Земята някак си е изгубила своята оригинална атмосфера. "С Марс се е случило същото", казва той. Изучаването на Плутон може да ни помогне да разберем миналото на нашата собствена планета. 
  В същото време, планетарните геолози са насочили вниманието си върху Плутон, създавайки поредица от изследвания, показващи, че той е много повече от студен, тъмнен и далечен. Дори има шанс той невинаги да е бил безжизнен. Радиоактивните ядра на Плутон и Харон, комбинирани с триенето от техните вълнови взаимодействия може да са генерирали достатъчно топлина за да се разтопи вода в подобен на този на спътника Европа подповърхностен океан, който да е поддържал живот. 
  Вътрешността на Плутон постепенно се е охладила, но ако някога е съществувал подземен океан, геоложки реликви могат да бъдат видими - замръзващият океан би избутал нагоре прилежащата повърхност, като ледено кубче пукащо своята опаковка, създавайки характерни модели на пукнатини. 
  Космическите мисии генерират доста тревоги. Въпреки че Нови Хоризонти е брониран с кевлар за защита срещу високоскоростни сблъсъци със зрънца пясък и други малки частици, основната тревога е, че той може да се сблъска с обекти с размера на топки за тенис, докато наближава Плутон. Може да има много такива. През 2011 г. малка четвърта луна наречена Цербер (куче пазач от подземния свят) и широка само 30 километра беше открита от изследователи използващи космическия телескоп Хъбъл. Това доведе до дори по-интензивно търсене на опасности и откриването през 2012 г. на друга луна, сега позната като Стикс, която има диаметър от около 20 км. 
  Изведнъж Плутон еволюира от планета кандидат до цяла система. Основната тревога беше тази, че ако Плутон има много луни, той може също така да има пръстени, като тези на Сатурн, Юпитер, Уран и Нептун, които са съставени от малки частици скала или лед, но все още достатъчно големи за да пробият бронята на Нови Хоризонти. 
  Никой не се тревожеше за пръстени в пътя на Нови Хоризонти, но нито пък някой очакваше луните му - Никс, Хидра, Цербер и Стикс. Ако има пръстени, би било най-добре да се избягват. 
  Потенциалните опасности означават, че пътят на мисията край Плутон остава нерешен. С приближаването към целта си, инструментите на Нови Хоризонти скоро би трябвало да могат да различават препятствия. Ако бъдат открити, не е твърде късно да бъдат направени корекции в курса. 
  Контролът на мисията първоначално е вярвал, че най-сигурното място за обход е в орбитата на Харон. която Стърн сравнява с "гигантски вакуумен чистач", при който гравитационно ще засмуче всяка заблудена частица, застанала в неговата орбита. Но никой не иска обходът да се прави по-далеч от Плутон, отколкото е стриктно необходимо. 
  Друг вариант, казва Стърн, е да се гмурнат много по-близо до Плутон, където атмосферното съпротивление изчиства от пътя отломки и частици, както го прави Земната атмосфера. 
  Идва точка, когато е твърде късно за спасявания. Колкото по-дълго се чака да се направи корекция в курса, толкова по-драматична трябва да бъде маневрата за отклоняване и толкова повече гориво би отнела тя. Още повече Плутон е толкова далеч, че на радиосигналите им отнема 9 часа да стигнат до там и обратно. Ако контролът на мисията забележи опасност само няколко часа преди сблъсъка, няма да има начин да го избегне. 
  Финалните етапи от прелитането ще бъдат на автопилот. А за 24-те часа на най-близка среща между космически кораб и Плутон, Земята ще загуби контакт с Нови Хоризонти напълно. Това е защото антената на космическия апарат е във фиксирана позиция. Тя е насочена да сочи желаната посока на целия апарат - мярка за намаляване на разходите, която несъмнено ще предизвика безспокойство през решаващия ден. "Ние трябва да избираме между говорене със Земята и гледане на Плутон", казва Стърн. 
  Подобно комуникационно затъмнение се е случвало и преди. Когато роувърът "Кюриосити" парашутира на Марс през 2012 г. на автопилот, имаше "7 минути на ад", когато контролерите на НАСА не можеха да направят нищо освен да седят и да чакат. За Нови Хоризонти ще бъде по-скоро цял ден. Ако нещо се обърка, ние ще знаем само ако космическият апарат не успее да установи отново контакт. 
  Дори ако всичко протече добре, ще му отнеме 16 месеца за да излъчи всичките данни обратно към Земята. Така мечтаната информация ще се върне при нас подобно на писмата на морските капитани.
  В същото време, Нови Хоризонти ще е пропътувал още половин милиард километра от Слънцето. И това е мястото, където това велико пътешествие ще има един последен миг на слава. Понижаването на Плутон от семейството на планетите го изрита от периферията на нашата позната Слънчева Система. Той сега е част от пояса на Кайпер, където астрономите са забелязали огромен брой от еднакво мистериозни обекти летящи в тъмните краища на Слънчевата система. Два от най-големите обекта в пояса на Кайпер са определени като потенциални бонус цели след Плутон. Милиарди километри след Плутон, те са достижими чрез корекции в курса - предполагайки, че Нови Хоризонти няма да изхаби твърде много гориво в маневри за избягване на сблъсъци. 
  И крайната съдба на Нови Хоризонти? Този последен велик изследовател на нашето поколение ще продължи да излъчва данни обратно към Земята и евентуално ще се придвижи извън пределите на нашата Слънчева система за да се присъедини към двата космически апарата Вояджър в дълбините на външния космос. Но засега апаратите Вояджър са във външните граници на Слънчевата система и се обаждат вкъщи редовно. Всеки от тях носи поздравителна картичка за извънземните под формата на златни фонографски записи съдържащи звуци и картини от Земята. Нови Хоризонти предлага други сувенири: Американски флаг, американска пощенска марка от 1991 г. носеща изображение на Плутон и думите "Все още неизследван" и малко шишенце с праха на Клайд Томбо, човекът който видя трептящата светлина на Плутон от обсерватория през 1930 г.

Няма коментари:

Публикуване на коментар