Nejrychlejší meziplanetární sonda NASA, která v roce 2015 poprvé v historii prozkoumala trpasličí planetu Pluto a ledové těleso Kuiperova pásu Arrokoth.

Obsah hesla

[Rejstřík]

1.Start rekordní rychlostí
2.Historický průlet kolem Pluta (14. července 2015)
3.Průlet kolem tělesa Arrokoth (2019)
4.Současnost mise
5.Zdroje a reference

Sonda New Horizons: Průzkum na okraji Sluneční soustavy

Mise New Horizons („Nové obzory“) americké vesmírné agentury NASA je jednou z nejodvážnějších průzkumných expedic 21. století. Byla navržena a vypuštěna za jediným velkým cílem: poprvé v historii lidstva zblízka prozkoumat tajemnou trpasličí planetu Pluto, její systém měsíců a neprobádaná tělesa v mrazivém Kuiperově pásu na samotném okraji naší sluneční soustavy.

1. Start rekordní rychlostí #

Sonda odstartovala 19. ledna 2006 z Mysu Canaveral na palubě mohutné nosné rakety Atlas V (v nejsilnější konfiguraci 551 doplněné o tuhý třetí stupeň Star 48B).

Raketa udělila sondě o hmotnosti 478 kg neuvěřitelnou počáteční rychlost 16,26 km/s (přes 58 500 km/h) vůči Zemi. Šlo o nejvyšší startovní rychlost, s jakou kdy jakýkoli člověkem vytvořený objekt opustil gravitační pole Země:

Oběžnou dráhu Měsíce minula za pouhých 9 hodin (astronautům programu Apollo to trvalo 3 dny).
Již v únoru 2007 prolétla kolem obřího Jupiteru, kde využila jeho gravitace ke zrychlení (tzv. gravitační prak) a otestovala své vědecké kamery na vulkanickém měsíci Io.

Cesta k Plutu trvala devět a půl roku, během nichž sonda překonala vzdálenost téměř 5 miliard kilometrů.

2. Historický průlet kolem Pluta (14. července 2015) #

Dne 14. července 2015 prolétla sonda New Horizons ve vzdálenosti pouhých 12 500 km od povrchu Pluta relativní rychlostí 13,8 km/s. Do té doby byl Pluto v pozemských teleskopech i na snímcích z Hubbleova teleskopu pouze nejasnou rozmazanou tečkou o velikosti několika pixelů.

Sonda New Horizons odhalila světu šokující pravdu: Pluto není mrtvá, nudná ledová koule pokrytá krátery, ale geologicky neuvěřitelně mladý, pestrý a aktivní svět:

Srdce Pluta (Sputnik Planitia): Obří ledová pláň o rozloze 1 000 km tvořená pomalu konvektujícím dusíkovým ledem, na níž se nenachází jediný impaktní kráter (její stáří je méně než 10 milionů let).
Ledová pohoří: Obří hory z vodního ledu vysoké až 3 500 metrů tyčící se nad dusíkovými pláněmi.
Modrá atmosféra: Vrstevnatý opar tvořený organickými aerosoly (tholiny), který se při západu slunce zbarvuje do zářivě modré barvy.
Měsíc Charon: Obrovský kaňonální zlom dlouhý 1 000 km a červená polární čepička zvaná Mordor Macula.

3. Průlet kolem tělesa Arrokoth (2019) #

Po úspěchu u Pluta pokračovala sonda dál do hlubin Kuiperova pásu. Na Nový rok 1. ledna 2019 uskutečnila další historický primát: prolétla kolem tělesa Arrokoth (tehdy předběžně zvaného Ultima Thule) ve vzdálenosti 6,6 miliardy kilometrů od Země. Šlo o nejvzdálenější těleso, jaké kdy lidská sonda zblízka navštívila.

Ukázalo se, že Arrokoth je neporušený relikt z doby zrodu planet před 4,6 miliardami let – kontaktní binární těleso připomínající sněhuláka, vzniklé šetrným splynutím dvou rotujících planetesimál.

4. Současnost mise #

New Horizons pokračuje v letu mezihvězdným prostorem rychlostí cca 3 AU za rok (cca 14 km/s) a měří heliosférické částice, prach a sluneční vítr. Je teprve pátou sondou v historii (po Voyagerech 1 a 2 a Pioneerech 10 a 11), která má dostatečnou únikovou rychlost k tomu, aby navždy opustila gravitační sféru našeho Slunce.

5. Zdroje a reference #

Stern, S. A., et al. (2015). The Pluto system: Initial results from its exploration by New Horizons. Science.
Stern, S. A., et al. (2019). Initial results from the New Horizons exploration of 2014 MU69, a small Kuiper Belt object. Science.
NASA New Horizons Mission Archive / Johns Hopkins APL.

Odborný astrofyzikální text včetně stavových rovnic, efemerid a spektrální klasifikace.

Profi režim

Sonda New Horizons – Letová mechanika, energetika a výsledky průzkumu Kuiperova pásu

1. Letová trajektorie a energetická bilance startu #

Startovní konfigurace: Atlas V 551 + Centaur + Star 48B (tuhé palivo).

Datum startu: 19. 1. 2006, 19:00 UTC.
Charakteristická energie startu:

C_3 = v_\infty^2 \approx 157.65\,\text{km}^2/\text{s}^2

Hyperbolická úniková rychlost z vlivu Země dosáhla $v_\infty = 12.56,\text{km/s}$ a heliocentrická startovní rychlost činila $45,\text{km/s}$ .

Jupiter Gravity Assist (JGA): 28. 2. 2007 (perijove ve vzdálenosti $2.3 \times 10^6,\text{km} = 32,R_{\text{Jup}}$ ). Manévr zkrátil let k Plutu o 3 roky a přidal přírůstek rychlosti $\Delta v \approx 3.83,\text{km/s}$ .
Heliocentrická rychlost při průletu u Pluta: $v_{\text{rel}} = 13.78,\text{km/s}$ (vzdálenost Slunce $r = 32.9,\text{AU}$ ).

2. Přístrojová konfigurace (Payload PERSI / PAM) #

Celková vědecká hmotnost aparatury činila pouhých $30.5,\text{kg}$ při spotřebě $29,\text{W}$ :

LORRI (Long Range Reconnaissance Imager): Teleskop systému Ritchey-Chrétien s aperturou 208 mm, ohniskem 2630 mm (f/12.6) a $1024 \times 1024$ CCD senzorem. Úhlové rozlišení $5,\mu\text{rad}$ ( $1,\text{arcsec}$ ), umožňující rozlišení detailů na Plutu až 70 m/pixel.
Ralph (MVIC + LEISA):
- MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera): 4 barevné a 2 panchromatické TDI kanály.
- LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array): IR spektrometr v rozsahu 1.25 až 2.50 $\mu\text{m}$ pro mapování ledů $N_2, CH_4, CO, H_2O$ .
Alice: UV zobrazovací spektrometr (52–187 nm) pro studium složení atmosféry při zákrytu Slunce a Země Plutem.
SWAP (Solar Wind Around Pluto): Měření interakce iontů slunečního větru s atmosférou.
PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation): Detekce neutrálních atomů unikajících z atmosféry.
SDC (Venetia Burney Student Dust Counter): Prachový detektor zkonstruovaný studenty University of Colorado.
REX (Radio Science Experiment): Měření atmosférické refrakce na rádiovém signálu v pásmu X (7.18 GHz).

Palubní zdroj: 1× RTG typu GPHS ( $10.9,\text{kg}$ $^{238}\text{PuO}_2$ ), elektrický výkon při startu 245 W, při průletu u Pluta cca 202 W.

3. Klíčové geofyzikální výsledky #

Rozměry a hustota: Přesný rovníkový poloměr Pluta stanoven na $R = 1,188.3 \pm 1.6,\text{km}$ , hustota $\rho = 1.854 \pm 0.006,\text{g/cm}^3$ (poměr hornina : led cca 65 : 35).
Konvekce ve Sputnik Planitia: Polygony o průměru 20–40 km představují povrchový projev Rayleighovy-Bénardovy termální konvekce v dusíkovém ledu o tloušťce několika kilometrů s konvekční rychlostí centimetrů za rok.
Atmosférický tlak: Povrchový tlak změřen na $p_0 = 1.15 \pm 0.05,\text{Pa}$ ( $11.5,\mu\text{bar}$ ), což vyvrátilo hypotézy o kolapsu atmosféry při vzdalování od afélia.

4. Akademické reference #

Stern, S. A., et al. (2015). Science, 350(6258), aad1815.
Gladstone, G. R., et al. (2016). The atmosphere of Pluto as observed by New Horizons. Science, 351(6279), aad8866.
Moore, J. M., et al. (2016). The geology of Pluto and Charon through the eyes of New Horizons. Science, 351(6279), 1284-1293.

Název mise	New Horizons
Vesmírná agentura	NASA / JHUAPL
Datum startu	19. ledna 2006 (Atlas V 551)
Největší přiblížení k Plutu	14. července 2015 (12 500 km)
Průlet kolem tělesa Arrokoth	1. ledna 2019 (6,6 miliardy km od Země)
Startovní rychlost ze Země	16,26 km/s (světový rekord)
Cíl mise	Průzkum Pluta, Charonu a Kuiperova pásu
Současný stav	Aktivní v Kuiperově pásu / heliosféře

Startovní hmotnost	478 kg (včetně 77 kg paliva)
Suchá hmotnost	401 kg
Zdroj energie	1× GPHS-RTG (cca 200 W u Pluta)
Charakteristická energie C3	157,65 km^2/s^2
Vzdálenost při průletu u Pluta	32,9 AU (zpoždění signálu 4,5 hodiny)
Rychlost průletu kolem Pluta	13,78 km/s
Kapacita Solid State Recorder	2× 64 Gbit (8 GB)
Doba stahování dat z průletu	15 měsíců (přenosová rychlost cca 1–2 kbit/s)

Sonda New Horizons

Sonda New Horizons

Obsah hesla

Sonda New Horizons: Průzkum na okraji Sluneční soustavy

1. Start rekordní rychlostí #

2. Historický průlet kolem Pluta (14. července 2015) #

3. Průlet kolem tělesa Arrokoth (2019) #

4. Současnost mise #

5. Zdroje a reference #

Sonda New Horizons – Letová mechanika, energetika a výsledky průzkumu Kuiperova pásu

1. Letová trajektorie a energetická bilance startu #

2. Přístrojová konfigurace (Payload PERSI / PAM) #

3. Klíčové geofyzikální výsledky #

4. Akademické reference #

Literatura a vědecké reference

AstroHub Podpora

Váš nákupní košík

Sonda New Horizons

Obsah hesla

Sonda New Horizons: Průzkum na okraji Sluneční soustavy

1. Start rekordní rychlostí #

2. Historický průlet kolem Pluta (14. července 2015) #

3. Průlet kolem tělesa Arrokoth (2019) #

4. Současnost mise #

5. Zdroje a reference #

Sonda New Horizons – Letová mechanika, energetika a výsledky průzkumu Kuiperova pásu

1. Letová trajektorie a energetická bilance startu #

2. Přístrojová konfigurace (Payload PERSI / PAM) #

3. Klíčové geofyzikální výsledky #

4. Akademické reference #

Literatura a vědecké reference

Související hesla v AstroWiki

AstroHub Podpora

Váš nákupní košík