Konečně i k Plutu

Po velmi úspěšném zkoumání obřích planet, komet a asteroidů v předešlých desetiletích přišla řada též na jednu ze vzdálenějších končin sluneční soustavy. NASA definitivně schválila nový projekt k planetě Pluto, jejímu měsíci Charonu a též do Edgeworth – Kuiperova pásu, věčně zmrzlé oblasti sluneční soustavy.

Obr. 1: Umělecké ztvárnění sondy New Horizons nad povrchem Pluta. [2]

Prvotní plány na vypuštění sondy k planetě Plutu se zrodily již na počátku sedmdesátých let. NASA hodlala využít jedinečného postavení planet, kdy bylo možno proletět hned kolem několika z nich během jedné mise. Počítalo se se čtveřicí sond. Dvě měly zkoumat planety Jupiter, Saturn a Pluto a zbylé pak Jupiter, Uran a Neptun. Bohužel kvůli rozpočtovým škrtům NASA zredukovala tento program na dnes již velmi úspěšnou misi Voyager.

Poté následovala přibližně dvacetiletá odmlka, až do července 1992, kdy byl projekt k Plutu a do Kuiperova pásu zařazen mezi hlavní cíle planetárního výzkumu. Již v březnu roku 1993, byl představen projekt s názvem Pluto–Kuiper Express. Nejednotnost na vědeckém poli, kdy část vědců včetně NASA prosazovala let k Jupiteru a druhá polovina se dožadovala financí pro misi k Plutu, ruku v ruce s nedostatkem financí zapříčinily, že v roce 2000 byl zrušen projekt k Plutu a veškeré náklady převedeny na výstavbu sondy Europa Orbiter. Téhož roku byla NASA pod tlakem odborné i laické veřejnosti nucena zadat kontrakty na výstavbu dvou sond vyvinutých již v programu Discovery, z nichž jednou byl i projekt sondy New Horizons.

Celý projekt je také velmi tlačen časem. Po průchodu přísluním se Pluto začíná relativně hodně vzdalovat od Slunce, jeho již tak nízká teplota -233 °C prudce klesá a atmosféra tvořená především metanem začíná zamrzat. V roce 2001 však NASA zastavila společně s projektem Europa Orbiter i New Horizons. Na počátku roku 2002 byl ohlášen vznik nového programu na zkoumání sluneční soustavy s názvem New Frontiers, do něhož se podařilo přesunout již stopnutý projekt New Horizons.

NASA tedy již definitivně dala zelenou laboratoři aplikované fyziky John Hopkinsovy university (John Hopkins University Applied Physics Laboratory – JHU/APL) ve spolupráci se Southwestským výzkumným institutem (Southwest Research Institute – SwRI) k vývoji a výstavbě sondy New Horizons. Připomeňme jen, že JHU/APL již v minulosti připravila velmi úspěšnou misi NEAR Shoemaker k planetce (433) Eros. Ta proběhla v letech 1996 – 2001 a přinesla mnoho informací o asteroidech hlavního pásu, tělesech mezi Marsem a Jupiterem.

Sonda New Horizons je tvořena trojúhelníkovou základnou o délce cca 2 m a výšce 70 cm, na níž je umístěna anténa s vysokým ziskem o průměru 218 cm a též veškeré přístroje pro vlastní let, navigaci na cíl, získání a následné odeslání vědeckých dat na Zemi. Zdrojem energie nejsou standardní solární články, nýbrž termoelektrický radioizotopový článek s plutoniem Pu238, jehož počáteční výkon bude 218 W a za deset let poklesne na 174 W. Solárních článků nelze užít z důvodu velké vzdálenosti od Slunce, jejich instalací by vysoce vzrostly rozměry i hmotnost celé sondy. Veškeré vědecké vybavení je pevně přichyceno na základně sondy. Pro jejich zamíření na cíl je tedy nutno „pohnout“ celou sondou a to zajišťuje čtveřice motorků na hydrazin. Vědecká data budou ukládána do paměti s kapacitou 2 × 48 Gb a odesílána na Zemi rychlostí 768 bps v pásmu X (8,4 GHz). Celková hmotnost vybavení sondy bude činit 25 kg.

Sonda by měla startovat z mysu Canaveral na Floridě v lednu 2006 pomocí jedné z raket Delta IV 4050H nebo Atlas V 551. Rychlost sondy po startu bude činit 290 m/s, další rychlost by měla sonda nabrat po gravitačním manévru u planety Jupiter (březen 2007). Konečně k Plutu New Horizons dorazí v rozmezí let 2015 – 2017 (přesná doba závisí na druhu nosiče, který bude pro vypuštění sondy vybrán) a po zkoumání planety Pluto se sonda vydá na průzkum těles Kuiperova pásu v letech 2017 až 2024.

První zkouškou přístrojů sondy bude tedy průlet kolem Jupitera, kde bude pomocí spektrometrů LEISA a ALICE (tedy v infračervené a ultrafialové oblasti spektra) zkoumat jupiterovu atmosféru ze vzdálenosti necelých tří miliónů km. Bude tedy blíže než sonda Cassini v prosinci 2000. „Malé“ vzdálenosti od planety bude též využito ke snímkování největších jupiterových měsíců – Io, Europa, Ganymed a Callisto. Devět let trvající pouť k Plutu stráví sonda v „hibernovaném“ stavu, pouze jednou za dva týdny proběhne kontrola přístrojů. Definitivně se „probudí“ až půl roku před maximálním přiblížením k planetě, jež je plánováno na 9 600 km, a započne s mapováním obou polokoulí Pluta i Charonu (k tomu se přiblíží nejvíce na 27 000 km). Tato fáze mise pravděpodobně rozhodla o vybrání právě sondy New Horizons, jelikož jako jediná má ve výbavě dlouhoohniskovou kameru umožňující pozorování i z větších vzdáleností. Po přiblížení k Plutu se zaměří na průzkum povrchu a atmosféry obou těles, poté se rychlostí 11 km/s vydá na průzkum Kuiperova pásu.

A co na závěr dodat? Snad jen projektu popřát hodně štěstí a doufat, že již nedojde k žádným nečekaným škrtům ve financování NASA.

VĚDECKÉ VYBAVENÍ SONDY NEW HORIZONS

Multispektrální kamera PERSI (Pluto Express Remote Science Investigation) složena z:      MVIC - CCD kamera pro snímkování ve viditelné oblasti spektra      LEISA - miniaturní mapovací spektrometr, pracující v blízké infračervené oblasti spektra      ALICE - spektrometr pro ultrafialovou oblast 500 - 1850 angstroemů Celková hmotnost je 10kg, výrobcem Southwest Research Institute, Ball Aerospace a NASA/Goddard Flight Center.

Teleskopická kamera LORRI (Long Range Reconnaisance Imager) s rozlišovací schopností 40 km ze vzdálenosti 8 milionů km. Pracovat bude ve viditelné oblasti spektra, dodal JHU/APL.

Rádiový experiment REX (Radio Science Experiment) využívá ultrastabilního oscilátoru ve spojení s rádiovým zařízením sondy. Pomůže zpřesnit údaje o hmotnosti zkoumaných těles a zjistí tlak případné atmosféry na jejich povrchu průchodem svazku rádiových vln skrze ní, dodal JHU/APL.

Částicový experiment PAM složen z:      SWAP - pro výzkum slunečního větru, dodal SwRI      PEPSSI - spektrometr pro výzkum vysokoenergetických částic, dodal JHU/APL

Dodatečně byl do výbavy sondy zařazen studentský experiment Dust Counter, sloužící k zaznamenávaní srážek s částicemi meziplanetárního prachu, dodala University of Colorado.