Если бы можно было охарактеризовать миссию «Новых горизонтов» NASA, то это было бы «упражнение в терпении». Проведя почти десять лет в фазе концепта, космический аппарат отправился в январе 2006 года на скорой траектории к Плутону, самой удаленной и неисследованной точке Солнечной системы, за пределами орбиты Нептуна, в поясе Койпера, состоящем из малых ледяных тел.
Побив рекорд самого быстрого рукотворного объекта, когда-либо покидавшего нашу планету, со скоростью в 58 536 км/ч относительно Земли, «Новые горизонты» провел девять спокойных лет, пересекая межпланетную пустоту, чтобы достичь пункта назначения. Наконец, пройдя более 4,5 миллиарда километров, космический аппарат проснулся 6 декабря 2014 года, чтобы успеть подготовиться к первой фазе подхода к Плутону, которая была намечена на середину января. Она же отметила официальный старт миссии покорения Плутона. Сейчас же осталось меньше 100 дней, прежде чем «Новые горизонты» пролетит через систему Плутона 14 июля. Это событие отметит успешную реализацию второй фазы миссии, в ходе которой будут проведены исследования Плутона.
Одной из основных целей первой фазы, которая продлилась с 15 января по 4 апреля, была оптическая разведка непосредственно системы Плутона; это часть более крупной четырехступенчатой оптической навигационной кампании, которая развернулась в прошлом году. Задача этой оптической навигационной кампании — дать научной команде миссии детальную характеристику наличия пыли и частиц вокруг Плутона, позволить выявить новые луны вокруг карликовой планеты, а также отточить позицию и траекторию «Новых горизонтов» относительно Земли и Плутона. Все эти задачи должны быть выполнены для дальнейшего успеха миссии. Без них «Новые горизонты» мог бы сбиться с курса и поставить под удар всю затею. Отклонения от курса могут быть в тысячи километров, а это значит, что аппарат может столкнуться с непонятным объектом или улетать слишком далеко. В конце концов, он будет лететь через систему Плутона со скоростью 14 км/с (порядка 50 000 км/ч).
«По большей части, мы получаем снимки с аппарата и используем их, чтобы выровнять курс, а также выявить идеальную траекторию. Также они определяют, какие решения мы должны принять по изменениям в расчете времени миссии и какие двигатели активировать», — объяснил доктор Алан Штерн, основной исследователь «Новых горизонтов» из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо.
Чтобы все прошло гладко, команда миссии практиковалась годами, сотни раз воспроизводя процесс в виде симуляций, чтобы лучше подготовиться к любым возможным аварийным ситуациям, которые могут потенциально поставить под удар миссию в критические несколько недель перед ближайшим подходом к Плутону. Более того, в качестве меры предосторожности, навигация миссии была разделена на две независимых команды на земле — P-Nav и I-Nav.
«У нас две команды, потому что хорошо иметь ремень и подтяжки на брюках, чтобы точно знать, что они не упадут, — шутливо говорит Штерн. — С двумя независимо работающими командами мы можем как минимум отмечать расхождения и повышать шансы на то, что все пройдет как по маслу».
«Когда у вас только одна попытка, все должно работать правильно и работать правильно в нужное время», — добавляет Билл Оуэнс, ведущий инженер оптической навигации миссии I-Nav в Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене, штат Калифорния.
Вся эта практика пошла на пользу 10 марта, когда «Новые горизонты» успешно выполнил 93-секундный прожиг тяги, который помог ему сбросить скорость на 1,14 м/с и сдвинул пути подлета аппарата к карликовой планете на 3442 километра. Последние снимки оптической навигации показали, что «Новые горизонты» так сбился с курса, что помимо того, что коррекционный маневр позволил диспетчерам лучше согласовать траекторию космического аппарата с прогнозируемой орбитой Плутона в космосе, он также сдвинул запланированное время ближайшего подхода в июле на 14 минут 30 секунд назад.
«Мы управляем объектом, который находится очень далеко от Земли и пытаемся попасть в коробку размером 100 на 150 километров, — говорит Марк Холдридж, менеджер миссии сближения. — Очевидно, это хорошая причина для проведения маневров планирования и управления траекторией, если вы хотите попасть иголкой в крошечную коробку, которая находится невесть где».
Приход апреля возвестил начало второй фазы подхода, которая стартовала 5 апреля и продлится до 23 июня. В этот период «Ноыве горизонты» будет осуществлять свою третью из четырех кампаний оптической навигации, которая продлится с 5 апреля по 15 мая при помощи бортового инструмента Long-Range Reconnaissance Imager (LORRI) и камеры MVIC. Оба этих инструмента предоставят ученым ценные данные об условиях и пылевом окружении Плутона. С каждым днем «Новые горизонты» приближается к Плутону на 1,2 миллиона километров.
«Буквально через несколько недель мы начнем делать снимки с длинной выдержкой всей области вокруг Плутона с регионами, которые могут быть опасны для нас, — говорит Джон Спенсер, член научной команды миссии. — Если мы что-нибудь увидим, то сможем проанализировать ситуацию, рассмотреть луны, понять, какие типы колец нам придется пройти, и убедиться, что космический аппарат сможем безопасно пройти через систему».
Во время фазы подхода «Новые горизонты» также будет проводить научные измерения фона высокоэнергетических частиц вокруг Плутона, которые приходят с Солнца. Два из бортовых спектрометров аппарата, Solar Wind Around Pluto, или SWAP, и Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, или PEPSSI, непрерывно работали даже в периоды глубокой гибернации, собирая ценные данные о поведении заряженных частиц солнечного ветра вблизи Плутона, где интенсивность плазы в 1000 раз меньше, чем вокруг магнитосферы Земли. Первоначальные результаты показали, что из-за пониженной солнечной активности за последние десять лет область, где солнечные ветры начинают взаимодействовать с атмосферой Плутона, может быть намного больше, чем полагали изначально.
«Это означает, что «Новые горизонты» может пройти через границу взаимодействия солнечного ветра и атмосферы Плутона, которая превышает радиус планеты в десятки раз, до своего ближайшего подхода 14 июля, создав научный повод начать исследования о составе и уровне утечки атмосферы Плутона», — говорит Фран Багеналь, исследователь миссии «Новые горизонты» в Колорадском университете.
Несмотря на то, что «Новые горизонты» в настоящее время находится на дистанции порядка 115 миллионов километров от Плутона (а это две трети расстояния от Солнца до Земли), а маленький мир занимается не больше 3,5 пикселей камер космического аппарата, начало второй фазы подхода также знаменует начало длительных исследований колебаний яркости и цвета на замерзшей поверхности Плутона. Даже с текущим расстоянием до карликовой планеты, наблюдения «Новых горизонтов» будут становиться лучше с каждым днем и наконец предоставят ученым данные о топографии загадочного ледяного мира.
«Пока что лучшие снимки (с «Новых горизонтов») показывают Плутон как крошечную точку, — комментирует Штерн. — Но когда вторая фаза подхода завершится в июне, вы увидите снимки Плутона, которые будут не похожи ни на что. Потому мы вглядываемся вдаль и с нетерпением ждем момента, когда перейдем от подхода к настоящей науке».
