New Horizons, Pluton i co dalej?

Sonda New Horizons przed startem.
Źródło: astrobites.org
W latach 70-tych i 80-tych poprzedniego stulecia sondy Voyager dostarczyły nam wielu ciekawych zdjęć i informacji na temat zewnętrznych planet-olbrzymów Układu Słonecznego. Voyager 1 zanim rozpoczął podróż poza Układ Słoneczny, odwiedził Jowisza i Saturna, a Voyager 2 dodatkowo zagościł w okolicach Urana i Neptuna. Pluton niestety został pominięty.

W 2006 roku NASA, aby “nadrobić zaległości”, wystrzeliła w kierunku Plutona sondę New Horizons (z ang. Nowe Horyzonty). Po dziewięcioletniej podróży sonda dotrze do celu w lipcu 2015 roku. Wydaje się to być bardzo powolna podróż, ale dystans jest jednak spory: 5 mld kilometrów. New Horizons oddala się od Słońca z prędkością około 15 km na sekundę, co odpowiada około 60 tys. km na godzinę!

Taka prędkość jest sprzyjająca, aby dotrzeć w miarę szybko do Plutona, ale jednak zbyt wysoka, by wejść na jego orbitę. Planeta karłowata i sonda musiałby poruszać się z podobną prędkością i w tym samym kierunku, aby sonda mogła krążyć wokół Plutona. Dodatkowo niekorzystnym czynnikiem jest masa planety, ponieważ im jest ona mniejsza, tym słabsza siła przyciągania grawitacyjnego i cały manewr musi zostać wykonany bardzo precyzyjnie. W przypadku planet-olbrzymów jest to o wiele łatwiejsze, wystarczy, że statek kosmiczny znajdzie się odpowiednio blisko planety, a jej przyciąganie grawitacyjne wykona całą pracę.

Dla mniejszych planet, takich jak Mars, wykonuje się tzw. manewr transferowy Hohmanna, który wykorzystuje przyciąganie grawitacyjne Słońca do spowolnienia sondy. Jest to manewr zwykle najbardziej ekonomiczny z punktu widzenia zużycia paliwa, ale z kolei bardzo powolny. Sondzie lecącej na Marsa zajmuje on około 9-ciu miesięcy, w przypadku Plutona potrwałby on jednak około 200 lat.

Nikt nie chce czekać 200 lat, więc takie rozwiązanie zostało odrzucone. Inna możliwość to uruchomienie silników w okolicy Plutona, po to by spowolnić sondę. Niestety manewr ten wymagałby znacznych ilości paliwa, biorąc pod uwagę prędkość z jaką porusza się sonda. Duże ilości paliwa oczywiście podniosłyby wagę sondy, co z kolei wymagałoby potężniejszej rakiety to wyniesienia sondy w przestrzeń kosmiczną. Dodatkowo trzeba również dodatkową masę uwzględnić przy manewrze hamowania. New Horiznons ważyła w trakcie startu około 450 kg, a jeżeli chcielibyśmy by sonda mogła wyhamować w okolicy Plutona, musiałby mieć ze sobą dodatkowo ponad 30 ton paliwa!

Innych możliwości nie ma i jednym rozwiązaniem jest tylko jednorazowy przelot w bliskiej odległości Plutona. W najbliższym punkcie odległość wyniesie około 1.000 km. NASA, aby misja nie zakończyła się tylko na wizycie u Plutona, zaplanowała również, że New Horizons zbada jeden z obiektów należących do pasa Kuipera. W momencie startu jednak nie znany był żaden z obiektów odpowiednio bliskich planety, do którego mogłaby się udać New Horizons.

W 2011 roku naukowcy rozpoczęli poszukiwania takich obiektów bliskich Plutona. Zebrano obserwacje z teleskopów na Hawajach i Chile. Znaleziono 50 nowych obiektów, niestety żaden z nich nie był na tyle blisko, by sonda mogła do niego polecieć. W tym roku, badacze postanowili wytoczyć najcięższe działo, czyli Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Dzięki temu, że teleskop znajduje się poza atmosferą ma większą czułość w porównaniu do naziemnych instrumentów. Na szczęście naukowcom udało się wykryć potencjalny cel dalszych wędrówek New Horizons. Kandydatem jest obiekt z pasa Kuipera nazwany 1110113Y, nie jest to jednak ostateczny wybór. Wstępne szacunki wskazują, że ma on około 40 km średnicy i sonda powinna dotrzeć do niego w styczniu 2019 roku.

Misja New Horizons ma za zadanie zbadać zewnętrzne obszary Układu Słonecznego. Dzięki niej poznamy nie tylko lepiej Plutona, ale i jeden z obiektów pasa Kuipera. Obiekty należące do pas Kuipera uważa się za materiał, z których powstał Pluton, i za bardzo podobne do pierwotnych planetezymali, które były budulcem planet, kiedy powstawał Układ Słoneczny. Dlatego też zbadanie obiektów pasa Kuipera pozwala nam rzucić światło na powstanie m.in. Ziemi czy Marsa.


Hubert Siejkowski | Źródło: astrobites.org

Liczba odsłon: 1978


Trajektoria sondy New Horizons. Zielona linia oznacza trasę przebytą przez sondę do dnia 6 listopada 2014.
Źródło: JHU/APL