«Нью-Горайзонс» («Нові горизонти», «Нові обрії», ) — міжпланетний космічний зонд, побудований за космічною програмою NASA «New Frontiers». Спроєктований Університету Джонса Гопкінса і Південно-Західним дослідним інститутом, командою під керівництвом космічний апарат був успішно запущений у 2006 році з головною метою — здійснити пролітне дослідження системи Плутона у 2015 році, і, другорядною метою — здійснити проліт повз один або кілька об'єктів поясу Койпера . Це п'ятий штучний об'єкт, який досяг швидкості, достатньої, щоб залишити Сонячну систему.
Апарат «Нью-Горайзонс» був запущений 19 січня 2006 року з бази ВПС США на мисі Канаверал ракетою-носієм Atlas V і досягнув швидкості 16,26 км/с (58 500 км/год). Під час запуску це був найшвидший космічний апарат, запущений із Землі за всю історіюhttps://www.extremetech.com/extreme/260472-next-target-new-horizons-probe-may-tiny-moonlet, 12 серпня 2018 року цей рекорд перевищивhttps://www.huffingtonpost.co.uk/entry/fastest-spacecraft-record-nasa-solar-probe-plus_n_2762918 апарат Parker Solar Probe . Після прольоту повз астероїд 132524 APL зонд «Нью-Горайзонс» попрямував до Юпітера і пролетів повз нього 28 лютого 2007 року на відстані 2,3 млн км. Гравітаційний маневр біля Юпітера дав змогу збільшити швидкість апарата, а також випробувати головні наукові інструменти зонда, надіславши на Землю дані щодо атмосфери, супутників і магнітосфери планети.
Більшість подорожі після прольоту Юпітера апарат подолав у режимі гібернації для збереження бортових систем, за винятком коротких річних перевірок. 15 січня 2015 року «Нью-Горайзонс» розпочав етап наближення до Плутона.
14 липня 2015 року об 11:50 UTC міжпланетний космічний зонд пролетів систему Плутона на відстані 12 500 км від поверхні, здійснивши перше дослідження космічним апаратом карликової планети. 25 жовтня 2016 року о 21:48 UTC від космічного апарата «Нью-Горайзонс» були отримані останні записані дані щодо прольоту Плутона. Завершивши обліт Плутона, станція здійснила маневр у напрямку до об'єкта поясу Койпера Аррокот (2014 MU69) . У серпні 2018 року NASA повідомило про ознаки «водневої стіни», яка оточує Сонячну систему. Вперше схожі дані були зафіксовані у 1992 році двома космічними зондами «Вояджер». Апарат успішно здійснив проліт астероїда Аррокот 1 січня 2019 року о 05:33 UTC.
Історія
У серпні 1992 року науковець Лабораторії реактивного руху Роберт Штале «просив дозволу» у відкривача Плутона Клайда Томбо відвідати його планету. Томбо пізніше згадував:Я відповів йому згодою, хоча його очікує довга і холодна подорож.Цей виклик врешті-решт призвів до створення кількох концептів місій до Плутона, одна з яких — «Нью-Горайзонс».
Стаматіос «Том» Кріміджіс — керівник космічного відділу Лабораторії прикладної фізики і один із конкурсантів програми NASA «New Frontiers» — сформував команду «Нью-Горайзонс» з у грудні 2000 року. Кріміджіс характеризував призначеного головним керівником проєкту Стерна як «втілення місії до Плутона». «Нью-Горайзонс» базується головним чином на роботі Стерна «Плутон 360» і має в команді спеціалістів, які працювали над проєктом Stern, Alan; .
Космічний апарат «Нью-Горайзонс» пропонувався як один із п'яти проєктів, що були офіційно затверджені NASA. Цей проєкт пізніше був обраний як один із двох фіналістів для подальшої тримісячної розробки у червні 2001 року. Інший фіналіст — місія POSSE (Дослідник зовнішньої Сонячної системи і Плутона) була схожою місією до Плутона, що розроблювалась Університетом Колорадо в Боулдері, головний керівник проєкту — Ларрі Еспосіто за підтримки Лабораторії реактивного руху, Lockheed Martin і Університету Каліфорнії. Однак Лабораторія прикладної фізики, окрім підтримки розробників проєкту Pluto Kuiper Express у Центрі космічних польотів імені Ґоддарда і Стенфордському університеті, мала перевагу: вони нещодавно розробили для NASA космічний апарат NEAR Shoemaker, який раніше того ж року успішно вийшов на орбіту астероїда 433 Ерос і пізніше здійснив посадку на нього .
У листопаді 2001 року «Нью-Горайзонс» був офіційно обраний для розробки і запуску в рамках космічної програми New Frontiers. Однак адміністратор NASA, призначений адміністрацією Буша — не підтримав проєкт і скасував його, не включивши до бюджету NASA на 2003 рік. Асоційований Адміністратор NASA з Управління наукових місій Ед Вейлер спонукав Стерна лобіювати фінансування «Нью-Горайзонс» в надії, що місія з'явиться в огляді майбутніх місій NASA — , пріоритетні проєкти до якого складаються Національними Академіями США, у цьому огляді відображаються думки наукового кола щодо майбутніх космічних досліджень. Після інтенсивної кампанії на підтримку «Нью-Горайзонс», улітку 2002 року було опубліковано науковий огляд майбутніх проєктів Planetary Science Decadal Survey на 2003—2013 роки. «Нью-Горайзонс» мав найвищий пріоритет серед наукових проєктів у класі місій «медіум», попереду місій до Місяця і навіть Юпітера. Вейлер зазначив, що це результат того, що «адміністрація не збирається воювати проти». Фінансування місії нарешті відобразилось у публікації звіту, і команда Стерна почала будівництво апарата і його інструментів із запланованим запуском на січень 2006 року і прибуттям до Плутона у 2015 році. Еліс Боумен була призначена менеджером з операцій місії .
Огляд місії
«Нью-Горайзонс» це перша місія за програмою NASA «New Frontiers», масштабніша і дорожча, ніж програма «Discovery», проте менша, ніж місії за програмою «Flagship». Вартість місії (космічний апарат, розробка інструментів, ракета-носій, керування місією, аналіз даних) становила приблизно 700 млн дол. за 15 років (2001—2016). Апарат побудували Лабораторія прикладної фізики Університету Джонса Гопкінса та Південно-Західний дослідницький інститут. Головний керівник місії — Алан Стерн із Південно-Західного дослідницького інституту.
Після відділення від ракети-носія керування польотом почав здійснювати Центр операцій місій, Лабораторія прикладної фізики у Говарді, Меріленд. Керування науковими інструментами здійснював Центр наукових операцій Клайда Томбо у Боулдері (Колорадо). Керування польотом здійснюється з кількох центрів. Навігаційне позиціонування здійснюється Станцією Флагстаф військово-морської обсерваторії США під керівництвом NASA і ЛРР. Приватна компанія KinetX керує навігацією апарата і відповідальна за планування траєкторії, швидкості за межами Сонячної системи. Станція Флагстаф військово-морської обсерваторії США, яка отримала перші докази існування супутника Плутона — Харона, розташована поруч із Ловеллівською обсерваторією, де було відкрито Плутон.
«Нью-Горайзонс» спочатку планувався як політ до єдиної невивченої планети Сонячної системи. Коли космічний зонд було запущено, Плутон ще класифікувався як планета, пізніше, Міжнародний астрономічний союз перекласифікував його в карликову планету. Деякі члени команди «Нью-Горайзонс», включаючи Алана Стерна, не згодні з такою класифікацією і надалі вважають Плутон дев'ятою планетою. Назви супутників Плутона — Нікта і Гідра — мають зв'язок із назвою космічного апарата: перші літери їх назв (англ. N та H) — це перші літери назви зонду «New Horizons» («Нью-Горайзонс»). Також Нікта і Гідра пов'язані міфологією з Плутоном .
На додачу до наукового обладнання на апараті розміщено: компакт-диск з іменами 434 738 людей, які брали участь в акції NASA «Надішли своє ім'я Плутону» , шматок приватного суборбітального пілотованого космічного корабля SpaceShipOne компанії Scaled Composites, поштова марка Поштової служби Сполучених Штатів під назвою «Ще не досліджений», присвячена Плутону, і прапор США.
Щоб вшанувати пам'ять першовідкривача Плутона Клайда Томбо, космічний апарат містить 30 г його праху. Штат Флорида виготовив монету — четвертак під назвою «Gateway to Discovery» на честь досліджень людства . Один із наукових інструментів апарата (пиловловлювач) названо на честь Венеції Берні — дівчинки, яка запропонувала дев'ятій планеті назву «Плутон».
Мета місії
Головна мета місії — зрозуміти формування системи Плутона, поясу Койпера і трансформацію ранньої Сонячної системи . Космічний апарат зібрав дані щодо атмосфери, поверхні, структури навколишнього середовища Плутона і його супутників. Апарат також має дослідити інші об'єкти поясу Койпера. «Нью-Горайзонс» зібрав даних про Плутон у 5000 разів більше, ніж космічний апарат Марінер під час дослідження МарсаNew Horizons: Pluto map shows 'whale' of a feature by Jonathan Amos, on July 8, 2015 (BBC — Science & Environment section).
Деякі з питань, на які має відповісти місія : З чого складається атмосфера Плутона і які процеси відбуваються в ній? Як виглядає його поверхня? Чи є на Плутоні великі планетологічні структури? Як взаємодіють частинки сонячного вітру з атмосферою Плутона?
Конкретні завдання місії : Картографування поверхні Плутона й Харона Вивчення геологічних і морфологічних характеристик Плутона й Харона Характеристика нейтральної атмосфери Плутона і її розсіювання в навколишній простір Пошук атмосфери в Харона Температурне картографування поверхні Плутона й Харона Пошук кілець і нових супутників навколо Плутона Дослідження ще одного (або більше) об'єктів поясу Койпера
Конструкція
Підсистеми апарата Космічний апарат за розмірами можна порівняти з великим фортепіано, а супутникову тарілку — з розміром коктейль-бару. Як відправну точку для створення апарата був обраний зонд Улісс, що також мав РІТЕГ і прикріпленою антеною. Багато підсистем і компонентів вже використовували у апараті CONTOUR, який мав системи, розроблені для космічного зонда TIMED.
Корпус «Нью-Горайзонс» має форму трикутника з товщиною майже 0,76 м. (космічні апарати «Піонер» мають гексагональну форму, у той час як «Вояджери», «Галілео» і «Кассіні — Гюйгенс» — мають десятикутні, порожнисті корпуси). Труба з алюмінієвого сплаву 7075 утворює основну конструкційну колону між кільцем адаптера ракети-носія на задній панелі та радіотрансляційною антеною розміром 2,1 м, прикріпленою до «передньої» плоскої сторони. Титановий бак пального також закріплений на цій трубі. РІТЕГ приєднується чотиристороннім титановим кріпленням, нагадуючи сіру піраміду. Титан забезпечує міцність і термічну ізоляцію. Інші елементи трикутника — бокові панелі зроблені з тонкого алюмінію (менше 0,4 мм) пов'язаний з алюмінієвим пористим центром. Структура більша ніж необхідно з порожнім місцем всередині. Структура апарата забезпечує зменшення помилок електроніки через радіацію РІТЕГа. Також, для розподілу маси, необхідної для обертання корабля, потрібно було зробити ширший трикутник корпусу зонда.
Температурний режим підтримується балансуванням електропостачання та відпрацьованого тепла РІТЕГ і втратою тепла за допомогою термоізоляції, зовнішніх частин приладів та систем управління. У цілому, космічний апарат ретельно захищений, для збереження тепла. На відміну від «Піонерів» і «Вояджерів», репродуктор апарата також вкритий теплоізоляційним матеріалом. Під час подорожі у зовнішній Сонячній системі, РІТЕГ віддає тепло для потреб обігріву компонентів зонда. Коли апарат перебував у внутрішній Сонячній системі, він мав бути захищений від перегріву, тому тепло передається шунтам із прикріпленими радіаторами, а люки відкриті для випромінювання надлишкового тепла. Коли апарат подорожує у холодній зовнішній частині Сонячної системи, люки закриті, а шунтовий регулятор підключає електричні обігрівачі.
Управління рухом і орієнтацією