Mi történt eddig a New Horizons-al?

2015. június 13. - New Horizons

Tavaly óta nem jelentkeztem, mert a felébredése (2014. december 6) óta az űrszonda nem művelt igazán látványos dolgokat, most azonban, a legnagyobb megközelítés előtt egy hónappal összefoglalom, mi is történt eddig. December 6-án tehát sikeresen megtörtén a szonda felélesztése utolsó hibernációs fázisából. Az első három hónap az ún. AP1 fázis (Approach Phase 1), ennek során az űrszonda és a törpebolygó távolsága 220 millió km-ről 35 millió km-re csökkent. A legfontosabb feladat itt az optikai navigáció volt. A megközelítés teleszkóp kamerája (LORRI - Long-Range Reconnaissance Imager) segítségével pontosították a Pluto helyzetét, megfigyelhették a holdak dinamikáját. Az első kélorri_opnav2_sqrt_bw_poslevboth.jpgpek január 25-én és 27-én készültek. Ezeken a Pluto, valamint a körülötte keringő Charon látható. Ez a két kép a láthatóság kedvéért jelentősen fel lett nagyítva. A legfontosabb eredmény, hogy a LORRI jól működött.

Áprilisban elkészülhetett az első színes kép 115 millió km távolságból a New Horizons "Ralph color imager" műszerével, 20150414_first_color_image_ralph.pngami az űrszonda tulajdonképpeni "szeme" lesz a megközelítés során. Míg a LORRI a megközelítés során az egyre nagyobb részleteket keresi - már májusban elérte a Hubble űrtávcső felbontását -, addig a Ralph optika a minél jobb közeli képek előállításáért felel majd. Tartalmaz három fekete-fehér és négy színes képalkotó rendszert, ezek együtt az ún. Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC) rendszerét alkotják. Ezen kívül tartalmaz egy infravörös spektrométert (LEISA). Összesen nyolc detektorból áll tehát a Ralph - hét CCD kamera és egy infravörös detektor. 

sk_still.jpg

 A többi holdról április 27 és május 1 között sikerült felvételt készíteni a LORRI segítségével (a képeket május 12-én adták ki). Az eredeti képen az emberi szem számára beazonosíthatatlanok, a középső, feldolgozott képen már eltüntették a felesleges objektumokat, a jobb oldalon pedig berajzolták a holdak pályáit és megjelölték a holdakat. A nagyon halvány holdak megörökítéséhez extrém módon túl kellett exponálni a képet. Az első képen így sem látszott a Styx, csak az utána következőn. Végül mindegyik ismert hold azonosításra került, új holdat egyelőre nem fedeztünk fel. 


nh_comp_v4_sets_003.jpgA LORRI először április 16-án, 65 millió km távolságból rögzített olyan képet, ahol a Plutón megfigyelhető felszíni alakzat is. A május 12-i képen, 46,6 millió km távolságban pedig már a Hubble űrtávcsőhöz hasonló felbontású a kép. Láthatunk fényes és sötét területeket is a törpebolygó felszínén. Azonban ezek az alakzatok még valójában egy matematikai eljárás eredményei, a valóságban a képek negyedakkorák, mint itt. 

 A május végén-június elején készített képeken még több felszíni alakzatot figyelhetünk meg, a nagyon fényestől az egész sötét területekig. Ezek még mindig az ún. "deconvolution" eljárással számított képek. A Pluto és az űrszonda közötti távolság azonban rohamosan csökken, így egyre jobb minőségű képekre számíthatunk. A megközelítés a 3. fázisba lépett, erről folyamatosan fogok tudósítani itt és a facebook csoportban: https://www.facebook.com/newhorizonshu061115_gif.jpeg

A felébredésről röviden

la-sci-sn-pluto-new-horizons-hibernation-nasa--002.jpegA New Horizons űrszonda 9 éves repülési idejének nagy részét hibernációs üzemmódban töltötte. Ilyenkor a legtöbb rendszert lekapcsolják, hogy az űrszonda kevesebb energiát fogyasszon és kevésbé használódjon. Az űrszonda hetenként küldött egy jelet a Földre, valamint minden évben egy időre fel is ébresztették a működőképesség ellenőrzése miatt.

Magyar idő szerint 2014. december 6-án, 21 órakor a fő számítógépes egység programozott módon felébred, hogy levezényelje az űrszonda többi részének a felélesztését. 23 órakor pedig a New Horizons visszaküldi a megerősítő üzenetet a Hopkins Egyetem Applied Physics Laboratory munkatársainak. Ez fénysebességgel haladva, 4 óra és 25 perc alatt ér vissza, azaz magyar idő szerint december 7-én, hajnali 3 óra 25 perckor kapják meg a felébredés jelét.

A Pluto

pluto_and_its_satellites_2005_without_labels.jpgAz a törpebolygó, amelyet 1930-ban fedezett fel Clyde Tombaugh, mindeddig annyira távoli és kisméretű volt, hogy a legjobb teleszkópokkal is legfeljebb homályos foltok mintázataként ismerhettük. Nemsokára azonban közelről is megfigyelhetjük a New Horizons űrszondának köszönhetően, amely 9 éven keresztül száguldott az 5 milliárd kilométernyi sötét űrön át, hogy 2015-ben végre megérkezzen a küldetés kezdetén még 9. bolygónak hívott égitesthez. A Marson túl eddig csak a gázbolygókat vizsgáltuk űrszondákkal, a Kuiper-öv kisméretű, jeges objektumai elérhetetlenek voltak idáig. A New Horizons ugyanis nem csak a Plutót, hanem több, más hasonló égitestet is meg fog látogatni a tervek szerint. A legérdekesebb és leginkább várt esemény azonban kétségtelenül a plutoida család névadójának, a Plutónak a meglátogatása, aminek hivatalos neve 2006 óta 134340 Pluto (előtte csak Plútó).

Miért olyan érdekes ez a hatalmas távolságban keringő, a Holdnál is kisebb égitest, hogy külön űrszondát indítunk útnak a megismerésére? Erre több választ is lehet adni. Az első, hogy a Naprendszer belső vidékeit és a gázbolygókat viszonylag jól ismerjük, de alig tudunk valamit a harmadik területéről, a Kuiper-övről. Itt a Naprendszer korai szakaszában formálódott, kisméretű, sziklás és jeges égitestek találhatóak, amik legismertebb, legnépszerűbb képviselője a Pluto. Célszerűnek tűnt tehát itt elkezdeni a Kupluto-charon_system.gifiper-öv kutatását. A Plutónak van még egy igen különleges tulajdonsága: az egyetlen ismert kettős kisbolygó, mivel a Charonnal együtt olyan tömegközéppont körül keringenek, ami kívül van mindkét égitesten. Ilyen rendszert sem figyelhettünk meg még közelről. A Kuiper-öv lehet a forrása a földi élethez szükséges szerves molekuláknak és víznek. Erről is szeretnék több információhoz jutni. Érdekes jelenség még a Pluto légköre, amihez hasonlót szintén nem ismerünk a Naprendszerben. Ennek kutatása is fontos része a programnak. Természetesen az eredendő kíváncsiság is hajt minket, hiszen már 84 éve találgatjuk, milyen lehet a Pluto valódi arca.

pluto-map-hs-2010-06-a-faces.jpgAmit eddig megismerhettünk belőle, az arra utal, hogy a Pluto felszíne változatos, fényes és sötét régiókból áll. A Pluto a Naprendszer egyik legnagyobb kontrasztokat mutató égitestje, a felszíni formák több száz kilométer nagyságú szénfekete, sötét narancs és fehér formák között váltakoznak. A narancs színek vörösesebb árnyalatúak lehetnek, mint az a jobboldali képen látható, a bal oldali képhez hasonló. A spektroszkópikus mérések alapján a Pluto felszínét pluto1_v01.jpg98%-ban nitrogén jég borítja, nyomokban metán és szénmonoxid található még rajta. A Charont ellenben több metánjég borítja, nitrogén és szénmonoxid jéggel együtt.

A légkör létezésére 1988-ban találtunk bizonyítékot, amikor megfigyelték egy csillag Pluto általi fedését. A Pluto légköre vékony és igen ritka - pár mikrobar nyomású -, nitrogénből, metánból és szénmonoxidból álló keverék. Ez a légkör a törpebolygó Nap körüli útja során hol megfagy, hol felenged, attól függően, milyen közel van a Naphoz. 2003-ban a légkörben fújó szelekre is találtak bizonyítékot.

pluto_moon_p5_discovery_with_moons_orbits.jpgA Pluto legismertebb holdját, a Charont 1978-ban fedezte fel James Christy. Egyedülállóan nagy a Pluto méretéhez képest, hiszen a Charon átmérője  52%-a a Plutóénak, így tulajdonképpen kettős bolygóként kering a két égitest egymás körül. 2005-ben a Hubble űrteleszkóp felvételeinek elemzésével két további, apró holdat fedeztek fel. Nevük Nix és Hydra lett, kezdőbetűikkel utalnak a New Horizons küldetésre is. 2011-ben újabb holdat találnak, a Kerberost. 2012-ben pedig még egyet, ez a Styx nevet kapja.

4_6800f2092e75e4b2d9813609957b23e52.jpgA Pluto 248 földi év alatt kerüli meg a Napot, azaz felfedezése óta csak körülbelül egyharmadát tette meg pályájának. A Naprendszer nyolc bolygójához képest a Pluto pályája igen elnyúlt, 4,4 és 7,3 milliárd km között változik naptávolsága (29,657 és 48,871 AU). Pályája egy részén a Neptunusznál is közelebb található. A két égitest a köztük lévő rezonancia miatt nem ütközik egymással össze. Ugyanis míg a Pluto két keringést végez, addig a Neptunusz pontosan hármat. Ez a 2:3 arányú rezonancia egy mintegy 500 éves közös ciklust eredményez, ami miatt a Pluto és a Neptunusz sosem kerülhetnek 2,5 milliárd km-nél közelebb egymáshoz. Feltűnő a Pluto pályájának a bolygókhoz képest viszonylag nagy, 17 fokos hajlásszöge is.

tiltvsseasons.jpgA Pluto 6 nap és 9 óra alatt fordul körbe tengelye körül, de akár az Uránusz, ő is a Földdel ellentétesen teszi ezt és extrém nagy, 120 fokos dőlésszöggel rendelkezik.

A Pluto szerkezetéről csak feltételezéseink vannak, e szerint a vékony, fagyott nitrogén réteg(1) alatt vízjég(2) talál425px-pluto-cutaway_svg.pngható, egy sziklás magon(3).

Az utolsó képen a méreteket hasonlíthatjuk össze: középen van a Pluto-Charon páros, bal oldalon a Föld, jobb oldalon pedig a Hold.

 

pluto_earth_charon_compared_800.jpg

A küldetésről

atlas_v_551_roars_into_blue_sky.jpgA New Horizons küldetés a NASA New Frontiers programjának első eleme, az űrszondát 2006 január 19-én lőtték fel. A program második küldetése a Jupiterhez vezet: 2011 augusztus 5-én indult el oda a Juno űrszonda. 2011 májusában pedig egy aszteroidához indítottak el űrszondát a program keretében, ami 2023-ban onnan származó mintával tér majd vissza.

A New Horizons indulásakor még a Naprendszer legtávolabbi bolygójához készült, de hét hónap múlva a Plutót lefokozták törpebolygóvá. Ez azonban a küldetés további sorsát nem befolyásolta, így 2007 elejére meg is érkezett a Jupiterhez,jupiteriomontage.jpg ahol gravitációs hintamanőverrel 14 ezer km/óráról 83 ezer km/órára gyorsult, ami lényegesen lerövidítette a Plutóig tartó utazás idejét. Itt felvételeket készített az óriásbolygóról és holdjairól. A Jupiternél nyílt lehetőség a műszerek első éles próbájára, valamint a kommunikáció tesztelésére is. A Jupiter közelében utoljára 1990-ben járt a Galileo űrszonda. A New Horizons jobb képeket tudott készíteni a Jupiter atmoszférájáról, a Kis Vörös Foltról, valamint a Jupiter gyűrűrendszeréről is adott új információkat. Holdakról is készített felvételeket, de azok nem voltak túl előnyös helyzetben. Megfigyelte viszont az Io Tvashtar nevű vulkánjának 330 km magas kitörését. Rengeteg tudományos adat begyűjtése után a gravitációs manővertől felgyorsulva egyenesen a Pluto felé folytatta útját. A hosszú, 2007-től 2015-ig tartó út során leginkább hibernált állapotban volt, a nem létfontosságú műszerek lekapcsolásával, de minden évben nagyjából két hónapra feléledt a műszerek kalibrálása és ellenőrzése miatt.

2008 júniusában keresztezte a Szaturnusz, 2011 márciusában pedig az Uránusz pályáját. A Neptunusz pályáját csak 2014 augusztusára érte el, ahol le is fényképezte az akkor tőle csaknem 4 milliárd kilométerre lévő bolygót és Triton holdját. Az utolsó hibernációs időszak ekkor kezdődött és 2014 december 6-án ér véget, amikor is a tesztek után 2015 elején elkezdődhet a Pluto vizsgálata.

plutohubble.jpgElőtte azonban még megvizsgálja a 2011 májusában felfedezett VNH0004 nevű aszteroidát, ami már a Kuiper-övhöz tartozik. Ekkor 75 millió km-re lesz az aszteroida az űrszondától. Februártól aztán valóban a Plutóra koncentrálhatunk. Ahogy az űrszonda közeledik a törpebolygó felé, úgy kapunk majd egyre jobb képeket. 2015. májusától ezek már jobbak lesznek a Hubble űrtávcső által készítetteknél (bal oldali kép). A New Horizons 2015 július 14-én kerül legközelebb a Plutóhoz, mindössze 13 695 km-re. Ezzel fontos felfedezéseket teszük a Pluto rendszerről, hatalmas mennyiségű olyan tudományos adat birtokába jutunk, amiket a Földről nem lehetett megszerezni. Az egykori 9. bolygó, jelenleg legismertebb törpebolygó, a Kuiper-öv illusztris képviselője többé nem csupán homályos folt lesz a csillagászatban.

2016-tól a New Horizons valószínűleg tovább kutatja a Kuiper-öv objektumait több éven keresztül. 2038 körül pedig eléri a helioszféra határát és elhagyja Naprendszerünket.

newhorizonsatpluto.jpgA legfontosabb célok közé tartozik természetesen a Pluto és a Charon geológiájának és morfológiájának a megismerése, térképük elkészítése, valamint atmoszférájuk megismerése. Fontos cél még megismerni a Pluto felszínének és atmoszférájának időbeli változásait, sztereó kép készítése, a Pluto és Charon fény-árnyék határvonalainak minél részletesebb feltérképezése, kiválasztott területek kémiai összetételének megállapítása, a Pluto ionoszférájának a vizsgálata, kölcsönhatása a napszéllel, különféle elemek és vegyületek keresése az atmoszférában, a Charon atmoszférájának megismerése, a Pluto és Charon albedójának meghatározása, felszíni hőmérsékletük meghatározása, valamint a négy kisebb hold feltérképezése.

Kutatni fog az űrszonda még nagy energiájú részecskék után a Pluto és a Charon környezetében, pontosítani fogja az égitestek fizikai paramétereit (átmérő, tömeg, pálya), valamint ha vannak, felfedez további holdakat és ha létezik, a gyűrűrendszert is.

Itt az idő!

pluto-doorstep-option-a.jpgHamarosan egy új korszakba lép az űrkutatás, miután a New Horizons űrszonda több, mint 9 évnyi utazás után elkezdi vizsgálni a Kuiper-öv legismertebb objektumát, a valaha volt 9. bolygót, a Plutót, majd valószínűleg más, a Naprendszer peremvidékein lévő égitesteket is. Az ambíciózus küldetés során az első fázisban 5 milliárd km-t kell legyőzni, hogy eljusson a Plutóig. Ennek 95 százalékát már megtette az űrszonda, így négy nap múlva felébredhet utolsó hibernációs álmából és a tesztek után, január 15-én elkezdődik az adatgyűjtés, majd júliusra kerül a legközelebb kerül a kisbolygóhoz, amikor is végre megpillanthatjuk azt, amit eddig a legerősebb távcsövekkel sem lehetett: a Pluto nagy felbontású képét. Megismerhetjük társát, Charont, amivel együtt egy kettős rendszer alkot, látni fogjuk négy további kísérőjét, a Nixet, a Hydrát, a Kerberost és a Styxet. Lehet, hogy további holdakat is felfedezünk. A tudományos adatok begyűjtése után többet fogunk tudni a Pluto szerkezetéről, kialakulásáról, megismerjük légkörét és egyéb jellemzőit, új ismereteket szerzünk a Kuiper-övről, a Naprendszer keletkezéséről.

Ezentúl rendszeresen jelentkezem az űrszonda híreivel, valamint érdekes cikkekkel az űrszondáról, a Plutóról, a Kuiper-övről és magáról a küldetésről. Remélem, sikerül egy érdekes blogot készíteni és sokakkal együtt izgulhatok a küldetés sikeréért.