Захоплюючі новини останнім часом приходять з далеких околиць Сонячної системи. Всі нові сюрпризи підносить дослідникам Плутон - найменш вивчена планета, в даний час відносима до карликових.
Орбітальний телескоп Хаббл у липні 2012 року зумів на додаток до відомого Харона і чотирьох нещодавно відкритих супутників планети розгледіти ще й п'ятий. Зовсім недавно Хабблом зафіксовані сильні лінії поглинання, що свідчать про присутність на поверхні карликової планети цілого ряду раніше не виявлених сполук (у тому числі складних вуглеводнів), що дозволило висловити гіпотезу про існування простого життя на планеті. Поки ніяк незрозуміло і помітне останнім часом зміна зовнішнього вигляду - почервоніння Плутона.
Нарешті, дослідникам належить з'ясувати, яким чином карликова планета (за розмірами вона помітно менше нашого Місяця) зуміла захопити і утримувати у своїй сфері дії п'ять різнокаліберних супутників від Харона (діаметр 1043 км) до супутника Р5 (діаметр до 25 км). Є припущення, що Плутон і його сателіти утворилися внаслідок зіткнення колись великого небесного тіла з одним з об'єктів з поясу Койпера, розташованого на околиці Сонячної системи...
Чим
більше з'являється нових фактів, тим більше виникає і нових питань. Сьогодні астрофізики покладають надії на результативність космічної експедиції «New Horizons», здійснюваної американським космічним агентством НАСА. Запущений ще 2006 року апарат «Нові горизонти» повинен прибути навесні 2015 року в околиці Плутона, щоб дослідити на близькому прольоті карликову планету та її місяця, а згодом, можливо, й інші об'єкти поясу Койпера.
Треба сказати, відомості про Плутона і його оточення до останнього часу були досить мізерні. Відкритий 1930 року, Плутон був передбачений на підставі теоретичних розрахунків наприкінці XIX століття. Але лише в останні роки були достовірно визначені орбітальні, геометричні та деякі фізичні параметри цієї планети. Сьогодні відомо, що Плутон має найбільший період обігу з усіх планет - 248,1 років. Його середня відстань від Сонця майже в 40 разів більша, ніж у Землі. За розмірами Плутон приблизно вчетверо менше Землі, в його атмосфері, що містить азот, метан, зафіксований і чадний газ. І хоча частка його там невелика, розрахунки показали, що за останні 10 років рівень його в газовій оболонці подвоївся. Незрозуміло за цей же час збільшилася в багато разів і товщина атмосфери карликової планети. Рухаючись
по
витягнутій орбіті, Плутон перетнув орбіту Нептуна, наблизившись в перигелії до Сонця на відстань «всього» 29,7 астрономічних одиниць (1а.е. = 149,6 млн. км.). Це сталося відносно недавно - в жовтні 1989 року. Тепер же Плутон стрімко видаляється по орбіті, йдучи до околиць Сонячної системи, до свого афелію - найбільш віддаленої точки на орбіті, яку досягне в 2115 році (тоді відстань планети від Сонця складе 49,3 о.о.).
Умови перельоту космічного апарату до Плутона і його супутників багато в чому залежать від положення небесного тіла на орбіті. З віддаленням Плутона від центру Сонячної системи (а він вже пішов на відстань в сотні млн. км) погіршуються енергетичні умови запуску такого зонда, помітно зменшується і кількість сонячної енергії, що падає на планету. У зв'язку з цим деякі фахівці висловлюють навіть припущення, що вже скоро атмосфера Плутона може просто замерзнути. І цей «льодовиковий період» триватиме більш ніж 200 років аж до наступного повернення планети до свого перигелія.
З урахуванням всіх цих обставин переліт до Плутона представляє непросте завдання.
Якщо здійснювати такий переліт за прямими, енергооптимальними траєкторіями, потрібно в 2,5 рази більше витрат палива, ніж необхідно для польоту до Марсу, а тривалість експедиції складе більше 45 років! Збільшення швидкості до третьої космічної (переліт по параболічній траєкторії зі збільшенням енерговитрат) дозволяє скоротити тривалість польоту, але тільки до 19 років.
Інший шлях пов'язаний з використанням потужних полів тяжіння планет, розташованих на шляху від Землі до Плутона. На цьому відрізку знаходяться кілька планет (Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун) - своєрідних гравітаційних трамплінів, які можуть знизити енерговитрати місії до Плутона. Що стосується можливостей Марса, то його поле тяжіння занадто слабке для наддальних експедицій...
Аналіз інших можливих варіантів показує, що найбільш придатний для такого перельоту Юпітер. Це і зрозуміло, адже Юпітер наймасивніша з усіх планет Сонячної системи і розташований ближче всіх до Землі з великих планет.
Щоб розігнатися в гравітаційному полі Юпітера, апарат повинен на розрахунковій відстані пролетіти «позаду» цієї планети-гіганта по ходу її орбітального руху. У результаті векторного складання відносної швидкості апарату і самої планети потужне поле Юпітера подібно катапульті викине апарат зі збільшеною швидкістю на нову траєкторію польоту - навздогін Плутону, що віддаляється.
Саме такий варіант схеми перельоту і реалізується в даний час американським космічним апаратом «Нові горизонти». Запущений 19 січня 2006 року апарат в лютому 2007 року досяг околиці Юпітера, де з високою роздільною здатністю були отримані знімки планети і її супутників. Тут апарат здійснив гравітаційний маневр і вийшов на траєкторію польоту до Плутона. Продовжуючи
політ, апарат у червні 2009 року перетнув орбіту Сатурна, а в березні 2011 року - орбіту Урана. В даний час, перебуваючи на відстані більше 26 о.о. від Землі і в 7 о.о. від Плутона, космічний зонд «Нові горизонти» рухається у напрямку орбіти Нептуна, яку повинен перетнути в серпні 2014 року. У процесі
польоту на борту New Horizons була успішно випробувана новітня камера LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), яка дозволила з великої відстані отримати знімки Нептуна і його супутника Тритона. Обидва небесних тіла мають досить низьку температуру на поверхні, за попередніми оцінками ідентичні і їх атмосфери. Більш того, є припущення, що супутник Нептуна належав раніше поясу Койпера, в якому знаходиться Плутон.
При підльоті до Плутона в лютому 2015 року почнуться дистанційні дослідження планети. Не виключено, що потрібно буде виконати корекцію траєкторії, щоб уникнути зіткнення зонда з космічними об'єктами, розташованими поблизу Плутона (невидимими поки супутниками, кільцями). В околицях цієї карликової планети апарат перебуватиме близько дев'яти діб, проводячи з близької відстані всебічні дослідження Плутона, його атмосфери, супутників. Також належить перевірити гіпотезу про наявність океану води на планеті (передбачається, що він знаходиться під товщею льоду на поверхні планети).
У разі успіху НАСА планує подальші дослідження в Сонячній системі, зокрема, організувати «рандеву» апарату New Horizons з одним або деякими тілами в поясі Койпера.
Фото: NASA
1. Карта поверхні Плутона, створена на основі знімків Хаббл.2.Малюнок
станції New Horizons (Нові Горизонти), що пролітає повз Плутон і його місяць. 3.Повна
траєкторія польоту апарату.4.Нептун
і його найбільший супутник Тритон з борту New Horizons.5.Супутник
Плутона P5 серед інших його Лун
.