Автор: Подготовка экспедиции New Horizons
Разработка межпланетной автоматической станции (АМС) для исследования Плутона была начата в NASA, ещё в начале 1990-х годов. В начале 2000-х проект «New Horizons» был под угрозой закрытия из-за изменения приоритета правительства США в сторону пилотируемых полётов на Луну и Марс. Однако под давлением научного сообщества проект не был заморожен, и 19 января 2006 года американская ракета-носитель «Атлас-5», с АМС на борту, стартовала с мыса Канаверал.
Основные характеристики аппарата:
Масса: 415 кг, из них – 11 кг плутония-238 для питания станции.
Остронаправленная антенна, диаметром в 2,5 м, плюс 2 ненаправленных мини-антенны и одна малонаправленная.
И главное – несколько уникальных камер для наблюдения за космическими объектами, рядом с которыми должна пролететь AMC. Но о них – попозже.
Полет New Horizons к Плутону
Как сейчас известно, Плутон является одним из множества транснептуновых объектов, летающих по самым различным эллиптическим орбитам в поясе Койпера. Чем же заслужил Плутон такую славу, что НАСА решило отправить к нему целую автоматическую станцию? И почему именно к нему, а не допустим, к Эриде, по своим размерам ничуть не уступающей Плутону? Или Макемаке, которая по размерам лишь чуть меньше Плутона?
Закрытие Планеты X
Всё дело в том, что сразу после открытия Плутона его официально признали девятой планетой солнечной системы. На это решение повлияли долгие целенаправленные поиски планеты, влияющей на орбиту Урана и Нептуна. Опять же – оптическое разрешение телескопов того времени не позволили определить точный диаметр новой планеты.
Однако со временем астрономы постоянно пересматривали оценку параметров его массы и диаметра в сторону уменьшения.
Впервые масса Плутона была оценена в 1978 году, после открытия Харона, после чего стало ясно, что такой маленький объект в 0,2 процента от массы Земли неспособен быть существенной причиной для несоответствий в движении Урана по своей орбите.
Последующие поиски альтернативной Планеты X не приносили результатов. Во время прохождения «Вояджера-2» близ Нептуна в 1989 году, были получены новые данные, по которым общая масса Нептуна была пересмотрена на полпроцента в сторону уменьшения. В 1993 году Майлз Стендиш использовал полученные с «Вояджера» данные для перевычисления гравитационного воздействия Нептуна на Уран. В результате исчезли несоответствия в траектории движения Урана, а с ними и надобность в Планете X.
Среди астрономов шли сомнения, считать ли Плутон вообще полноценной планетой, ввиду её карликового размера и удаленности от Солнца, но самые ожесточенные споры разгорелись с середины 2000-х годов, когда из обсерваторий со всего мира начали приходить новости о свежеоткрытых объектах за орбитой Нептуна, мало уступающих в размерах самому Плутону.
Сомнения подкрепило открытие Эриды в 2005 году – по своему размеру она была настолько близка к Плутону, что до июля 2015 года нельзя было сказать, кто из них был крупнее.
Итак, было решено собрать XXVI Ассамблею Международного астрономического союза чтобы решить – расширить количество планет Солнечной системы до 10, а то и до 14 планет, или таки лишить Плутон его статуса.
Как мы теперь знаем, астрономы-бюрократы приняли решение официально считать планетой объекты, удовлетворяющие условиям:
Цитата:
обращающееся по орбите вокруг Солнца (то есть не являющееся спутником другого тела);
обладающее достаточной гравитацией, чтобы иметь форму, близкую к шару;
вблизи орбиты которого имеется «пространство, свободное от других тел».
Последнее уточнение насчет свободного пространства, добавленное на ассамблее, означает, что на орбите планеты не находится небесных тел, не являющихся её спутниками.
Итак, ввиду того что ни Плутон, ни какой-либо ещё карликовый объект не удовлетворял всем этим условиям, 24 августа 2006 года количество планет в нашей планетарной системе уменьшилось до восьми.
New Horizons и Плутон
Именно потому, что подготовка к запуску АМС к Плутону, на тот момент – самой последней неисследованной планете Солнечной системы, готовилась 15 лет, никто в здравом уме не решился бы отменить запуск подготовленного корабля.
Через долгие годы полета, совершая гравитационные маневры у Юпитера и Нептуна, АМС «Новые Горизонты», приближаясь к своей намеченной цели, начала присылать всё более качественные фотографии.
Главные инструменты получения фотографий
Long Range Reconnaissance Imager: 20.8 см телескоп с монохромной, чувствительной к излучению 350-850 нм, CCD-матрицей 1024×1024 пикселя и разрешением 12 бит/пиксель. Угол поля зрения: 5.08×5.08 миллирадиан (0.00496 миллирадиана / пиксель).
6 см телескоп Ralph — сочетание MVIC, состоящей из 7 (3 монохромных и 4 цветных) CCD 5024×32 сенсоров, и LEISA — спектрометра в диапазоне ближнего инфракрасного излучения. Т. е. картинка собирается из узких полосок 100×2.6 миллирадиан.
Как сжимаются и передаются фотографии
Скорость передачи данных с зонда сравнима с древним телефонным модемом середины девяностых. Каждая фотография отправляется несколько часов – около часа зонд отправляет радиосигнал с данными и ещё четыре часа радиосигнал летит в безвоздушном пространстве, пока наконец не достигает Земли.
Помехой получению информации с зонда является и тот факт, что «Новые Горизонты» неспособны делать фотографии и записывать их на собственный накопитель и одновременно передавать другие фотографии по радиоканалу.
Wikipedia утверждает, что чем дальше зонд удаляется от своей родной планеты, тем медленнее осуществляется передача данных. Например, пролетая мимо Юпитера, «Новые горизонты» вел передачу информации на скорости около 37 кбит/с, а приблизившись к Плутону, скорость снизилась до 1 кбит/с. На Земле информацию принимают огромные 70-метровые антенны сети NASA Deep Space Network.
Чтобы отправить 1 килобайт информации, зонду необходимо около 8 секунд времени, а чтобы передать 1 мегабайт, понадобится приблизительно 8200 секунд или около 2 часов 20 минут. Но это не совсем корректные подсчёты, так как к каждому биту зачастую следует прибавить корректирующую информацию, что автоматически увеличивает размеры пакетов пересылаемых данных.
Каким же алгоритмом сжимаются фотографии, спросите вы. Тут нет ничего необычного. Обычный jpeg. В зависимости насколько быстро нужно передать ту или иную фотографию, сила сжатия меняется.
Например, на переданной с зонда фотографии Харона, при 100-процентном масштабировании мы видим сильные артефакты в виде прямоугольных и квадратных блоков. Это явный признак алгоритма сжатия в jpg.
Такое сильное сжатие было необходимо чтобы ускорить передачу фотографий на Землю. Оригинальные снимки будут передаваться целыми неделями и увидим мы их лишь в следующем, 2016 году.
Чтобы ускорить процесс получения именно нужных фотографий, зонд сперва сжимает их в небольшие эскизы, подобные которым вы можете видеть в папках с фотографиями на своём компьютере, и пересылает их на Землю, где ученые, уже выбрав из эскизов те фотографии, оригиналы которых могут принести полезную информацию, отправляют на зонд сигнал для возобновления передачи выбранных оригинальных изображений.
Но это еще не всё. Те фотографии, которые ученые НАСА выложили на всеобщее обозрение, которые разлетелись по всему интернету – также являются лишь сжатыми копиями оригинальных фотографий, на передачу которых понадобится уже много месяцев.
Таким образом, самые первоклассные HD фотографии Плутона человечество получит лишь в начале 2016 года.
Первые тестовые снимки Плутона и Харона начала делать длиннофокусная камера-телескоп LORRI еще летом 2014 года.
Анимация, составленная из 12 снимков, показывает обороты двойной планеты Плутона и Харона вокруг общего барицентра. Снимки сделаны камерой LORRI в период 19-24 июля 2014 года.
В январе следующего года LORRI вновь сфотографировала движение двойной планеты. Качество улучшилось ненамного, но на этот момент превысило качество фотографий, созданных телескопом Хаббл.
В предвкушении получения подробной фотосъемки поверхности этого далёкого планетоида, многие информационные издания распространили нарисованные художником картинки как подлинные уникальные фотографии поверхности Плутона. Особенно отличился городской портал Екатеринбурга E1, чей сотрудник редакции Мария Черных прямо выпустила статью с подписью под картинками – «Получены уникальные изображения Плутона». К чести портала e1 скажу, что новость была своевременно (через сутки) исправлена.
Ниже: художественное изображение Плутона
http://www.e1.ru/news/spool/news_id-423096.html
К сожалению, картинки оказались красочнее и ярче того, что предстало нам в реальности.
Как бы ни было, потрясающе представить что земной корабль залетел в такую даль от родной планеты, и так захватывающе рассматривать фотографии, пришедшие к нам за многие миллиарды километров из окраин Солнечной системы.
