Вчера, впервые в истории, космический зонд New Horizons достиг Плутона — некогда самой дальней планеты Солнечной системы, а теперь уже даже не планеты. Поскольку все остальные так или иначе изучены зондами, подобных полетов впредь будет все меньше, и космические — но уже, к сожалению, не астрономические — бюджеты опять пойдут на пилотируемые проекты.
Полет занял почти 9,5 лет, но подготовка к нему заняла еще больше времени. Точнее, непосредственно подготовка длилась около трех лет, но вместе с попытками получить финансирование у основного идеолога проекта Алана Стерна ушло целых 17 лет.
В 1989 г. он основал движение Pluto Underground, которое лоббировало подобную миссию. Дополнительно интерес ученых подстегнул, как это ни банально звучит, выпуск американской почтой в 1991 г. серии марок об изучении Солнечной системы, в которой на марке о Плутоне, вместо названия космического корабля, стояла фраза «Not yet explored» («Еще не исследован»).
За все эти годы рассматривалось несколько вариантов миссии. Общая идея была в том, чтобы зонд был достаточно компактным — это необходимо с точки зрения как скорости, так и бюджета. Однако некоторые предлагаемы проекты были слишком малы, чтобы поместить необходимую научную аппаратуру, некоторые другие в процессе разработки разрастались и начинали стоить свыше $1 млрд. Текущая концепция, New Horizons, была оформлена в 2000 г. и даже утверждена, однако в NASA сменилось руководство, и новый глава агентства не включил проект в бюджет. После некоторого шума разъярённых ученых проект таки профинансировали; итоговый бюджет составил около $650 млн.
За время полета миссии Плутон даже успел потерять статус планеты. Открытое в 1930 г., это небесное тело какое-то время считался единственным крупным объектом Солнечной системы за Нептуном. Однако в 1992 г. был открыт т.н. пояс Койпера, который включал множество подобных объектов — что-то вроде пояса астероидов, только намного дальше (30-50 а.е.), в 20 раз шире и в 20-200 раз тяжелее. В 2005 г. был открыт Эрис, который на 27% тяжелее Плутона. После этого астрономы были вынуждены впервые строго определить сам термин «планета». Плутон под это определение не попал, взамен став «карликовой планетой», наряду с еще четырьмя объектами.
Плутон находится так далеко от Солнца, что даже свет достигает его за 5,5 часов. Он состоит из камня, льда и твердого азота. Масса — всего 0,24% массы Земли; он легче, чем семь спутников других планет, включая Луну. Площадь поверхности сопоставима с Россией (что вчера вызвало целую серию шуток в Интернете). Его орбита настолько растянута (4,4-7,3 млрд. км), что иногда он становится ближе к Солнцу, чем к Нептуну, и только полная синхронизация вращения предотвращает их от столкновения. У Плутона пять спутников, один из которых, Харон, настолько крупный (диаметром в половину самого Плутона), что барицентр их орбит находится вне их поверхностей, и некоторые астрономы выделяют их в двойную систему.
Расстояние предполагает, что долететь туда можно только в пассивном режиме — будучи запущенным с Земли 19 января 2006 г., зонд New Horizons пользовался силой притяжения других планет, чтобы корректировать траекторию и ускоряться. Впрочем, и при запуске ему придали максимальную в истории взлетов скорость — свыше 16,5 км/с, или 59 тыс. км/час, что, опять же впервые в истории, позволило ему сразу же выйти на траекторию, позволяющую преодолеть силу притяжения Солнца. 28 февраля 2007 г. он максимально (2,3 млн. км) приблизился к Юпитеру. «Гравитационная праща» увеличила скорость на 4 км/с, что сократило время путешествия к Плутону на три года. Подобным образом летел и зонд Rosetta, запущенный в марте 2004 г. и достигший кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко в ноябре 2014 г., только в случае Плутона никакой посадки спускаемого аппарата не было.
Подготовка к сближению началась в январе этого года. Зонд начал делать фотографии Плутона и Харона — как для изучения, так и для корректировки траектории, в случае необходимости. 4 июля произошла программная ошибка и система перешла в безопасный режим, который не позволял использовать научные приборы. На следующий день причина была обнаружена, а еще через два дня зонд вернулся к нормальному режиму работы. Самое близкое расстояние до Плутона (12 500 км) было достигнуто вчера, 14 июля, в 15:03:50 по киевскому времени (расстояние до Харона в тот момент составило 28,800 км). Это позволило сделать монохромные фотографии с разрешением 50 м/пиксель, цветные — 1,6 км.
Конечно, фотографиями изучение не ограничится. Зонд должен был собрать данные о химическом составе Плутона и Харона, а также атмосферы Плутона (а по Харону выяснить, есть ли она у него вообще), изучить его ионосферу и ее взаимодействие с солнечным ветром, измерить температуру поверхности, уточнить массу и орбиту, по возможности изучить поверхности других спутников и окрестности на предмет новых. В целом, данных будет получено в 5000 раз больше, чем в свое время собрал Mariner возле Марса. Загрузка данных продолжится 16 месяцев, а анализ вовсе займет до трех лет.
Кроме того, с 2019 г. зонд будет передавать данные и с пояса Койпера. Помимо находимых объектов в целом, возможно, особое внимание будет уделено отдельным из них, самым крупным. В октябре 2014 г. стал известен список из трех потенциальных целей, но, чтобы подлететь поближе, придется выбрать один объект, ибо корректировка траектории потребует затрат топлива.
В 2047 г. зонд вылетит за пределы Солнечной системы, однако, несмотря на самый быстрый запуск, никогда не обгонит запущенные в 1977 г. Voyager 1 и Voyager 2, поскольку благодаря гравитации Сатурна и его спутника Титана те разогнались до более высоких скоростей. В любом случае, сделанные уже с другими технологиями приборы должны дать ученым более точную информацию о межзвездном пространстве, тем более что из-за недостатка энергии научные приборы «вояджеров» с 2020 г. будут постепенно выключаться, а в 2025 г. они перестанут что-либо передавать на Землю вообще. Силовая установка New Horizons же должна сохранить половину текущей мощности примерно к 2070 г.
Не исключено, что новых проектов по плотному изучению дальнего космоса (не считая того, что видно с Земли и спутников) при существующих технологиях больше не будет. Две последующие миссии класса New Frontiers (серия американских космических программ среднего ценового уровня) нацелены на изучение Юпитера (Juno, запущен 5 августа 2011 г.) и астероида 1999 RQ36 (OSIRIS-REx, запланирован на 2016 г.). Еще три миссии пока что обсуждаются, но предположительно целями будут Венера, Луна, а также Сатурн и Юпитер со спутниками.
На более дорогие программы класса Flagship со времен запуска в 2012 г. зонда Curiosity на Марс денег NASA больше не выделялось. Например, в 2013 г. Барак Обама свернул участие США в программе ExoMars, в рамках которой предполагалось искать на Марсе следы жизни, имеющейся или прошлой. Поэтому в проекте, запуск первого корабля которого запланирован уже на январь 2016 г., остались только Европейское космическое агентство и Роскосмос. Впрочем, потом американцы вполне могут отыграться, через пару десятков лет запустив на Марс пилотируемый корабль.