14 lipca około godziny 8 czasu wschodniego półtonowy statek kosmiczny NASA, który ściga się w Układzie Słonecznym od dziewięciu i pół roku, w końcu dogoni maleńkiego Plutona, oddalonego o trzy miliardy mil od Słońca, najbardziej odległego obiektu ktokolwiek lub cokolwiek z Ziemi kiedykolwiek odwiedził. Niewidoczny gołym okiem, Plutona odkryto dopiero w 1930 r., I od tego czasu uważany jest za dziwną kulę naszego Układu Słonecznego, całkowicie odmienną od skalistych planet blisko Słońca, w tym Ziemi, i równie odmienną od zewnętrznych gigantów gazowych. Ten dziwaczny i tajemniczy mały świat zamieni się w dramatyczny widok, gdy sonda New Horizons zbliża się najbliżej, zaledwie 6000 mil stąd, a aparaty pokładowe robią tysiące zdjęć. Inne instrumenty sprawdzą topografię Plutona, chemię powierzchni i atmosfery, temperaturę, pole magnetyczne i wiele innych. Nowe Horyzonty przyjrzą się również pięciu znanym księżycom Plutona, w tym Charonowi, największemu. Może nawet znaleźć inne księżyce, a może pierścień lub dwa.
Powiązane odczyty
Pliki Plutona: Powstanie i upadek ulubionej planety Ameryki
Kupowaćpowiązana zawartość
- Pierwsze oficjalne dane z Plutona Flyby zmieniają historię planety karłowatej
- Instrumenty te pomogą NASA dowiedzieć się, czy życie może się rozwijać w Europie
To było zaledwie 20 lat temu, kiedy naukowcy po raz pierwszy dowiedzieli się, że Pluton, nie tylko sam na skraju Układu Słonecznego, był tylko jednym z ogromnego roju małych zamrożonych ciał na szerokiej, szerokiej orbicie wokół Słońca, jak pierścień gruzu pozostawiony na obrzeżach strefy budowy. Ten wgląd, między innymi, napędzał misję Nowe Horyzonty. Naukowcy twierdzą, że zrozumieli Plutona i jego dopasowanie do tych resztek ciał, dzięki czemu można lepiej zrozumieć powstawanie i ewolucję samego Układu Słonecznego.
Jeśli wszystko pójdzie dobrze, „dzień spotkania”, jak to nazywa zespół New Horizons, będzie oszałamiającym świętem niesamowitej sprawności naukowej i inżynieryjnej - to nie lada wyczyn rzucić kolekcję precyzyjnych instrumentów przez mroźną pustkę przy przyspieszeniu do 47 000 mil na godzinę, aby spotkać się prawie dekadę później z lodową kulą mniej więcej w połowie tak szeroką, jak Stany Zjednoczone są szerokie. Ten dzień będzie również słodkim usprawiedliwieniem dla lidera misji, Alana Sterna. 57-letni astronom, inżynier lotniczy, niedoszły astronauta i samozwańczy „motłoch”, Stern spędził większą część swojej kariery walcząc o zwrócenie uwagi Plutona na to, na co zasługuje. Zaczął naciskać na NASA, aby zatwierdził misję Plutona prawie ćwierć wieku temu, a potem z frustracją obserwował, jak agencja dawała zielone światło jednej sondzie Plutona po drugiej, ale później je anulowała. „To było niesamowicie frustrujące”, mówi, „jak oglądanie Lucy w kółko od Charliego Browna.” W końcu Stern zrekrutował innych naukowców i wpływowych senatorów, aby przyłączyli się do jego działań lobbingowych, a ponieważ Pluto był słabszym graczem ulubieniec dzieci, zwolennicy misji chętnie zaciągnęli dzieci do pisania do Kongresu, wzywając do zatwierdzenia finansowania statku kosmicznego.
Kontrola misji w New Horizons ma siedzibę w Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory niedaleko Baltimore, gdzie Stern i kilkudziesięciu innych Plutończyków zostaną zainstalowane na tygodnie wokół wielkiego wydarzenia w lipcu, ale pod koniec ubiegłego roku spotkałem Sterna w Boulder w Southwest Research Institute, gdzie jest zastępcą wiceprezesa ds. badań i rozwoju. Okno z obrazem w jego imponującym biurze wychodzi na Góry Skaliste, gdzie często idzie na spacery i odpoczynek. Potężny i wysportowany na wysokości 5 stóp-4, jest także biegaczem, sportem, który uprawia z dokładnością, no cóż, naukowcem rakietowym. Obliczył tempo kroku i mówi (tylko na wpół żartuje), że byłby światowej klasy, gdyby tylko jego nogi były dłuższe. Nie byłoby przesadą stwierdzenie, że jest on postacią polaryzującą w społeczności planetologów; jego zdecydowana pogoń za Plutonem zdenerwowała niektórych kolegów. Tak samo jego namiętna obrona Plutona od lat, odkąd urzędnicy astronomii sławnie zdegradowali go do „planety karłowatej”, powodując, że pośpiech wyszedł z ekskluzywnego klubu Układu Słonecznego, teraz ograniczonego do ośmiu wielkich.
Czas tej zniewagi, tak jak widzą to Stern i inni roztrzęsieni miłośnicy Plutona, nie mógł być bardziej dramatyczny, nadchodząc w sierpniu 2006 r., Zaledwie kilka miesięcy po tym, jak New Horizons wystrzelił w kosmos z Przylądka Canaveral. Co sprawia, że degradacja Plutona jest jeszcze bardziej boleśnie ironiczna dla Sterna, to, że niektóre z przełomowych odkryć naukowych, które przewidział, znacznie wzmocniły argumenty przeciwników, jednocześnie otwierając drzwi do nowej ery nauki planetarnej. W rzeczywistości sam Stern użył terminu „planeta karłowata” już w latach 90.
Alan Stern, główny badacz misji Nowe Horyzonty, zaczął naciskać na wysłanie statku kosmicznego na Plutona ponad dwie dekady temu. „Muszę przyznać się do pewnego uporu” - mówi. (Jamie Kripke) 
Sonda New Horizons o masie 1054 funtów zawiera siedem instrumentów naukowych do badania powierzchni i atmosfery Plutona i jego księżyców. Instrumenty mają urocze nazwiska, takie jak Alice, Ralph i REX. (NASA) 
Rozwiązanie cech powierzchni Plutona jest jak próba rozróżnienia znaków na piłce nożnej z odległości 40 mil. Widoki te zostały zbudowane ze zdjęć Hubble'a. (NASA) 
New Horizons wykonało ten kolorowy obraz Plutona i jego największego księżyca, Charona, z odległości 71 milionów mil. Wkrótce cechy powierzchni będą wyraźnie widoczne. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute) 
Rakieta Atlas V wystrzeliła w kosmos Nowe Horyzonty z Przylądka Canaveral 19 stycznia 2006 r. Statek kosmiczny odwiedził Jowisz w lutym 2007 r., Otrzymując impuls grawitacyjny, który skrócił trzy lata podróży. (NASA) **********
Bogaty astronom Percival Lowell, powszechnie znany z nalegania na istnienie sztucznych kanałów na Marsie, zaczął poszukiwania Plutona w swoim prywatnym obserwatorium w Arizonie w 1905 roku. Dokładne badania orbit planet sugerowały, że Neptun nie był jedynym obiektem wywierającym grawitację pociągnął Urana, a Lowell postanowił znaleźć coś, co nazwał „Planetą X”. Zmarł bez powodzenia, ale młody człowiek o imieniu Clyde Tombaugh, który pasjonował się astronomią, choć nie miał wykształcenia wyższego, przybył do obserwatorium i podniósł poszukiwania w 1929 roku. Po 7 000 godzin patrzenia na około 90 milionów zdjęć gwiazd, w lutym 1930 roku zobaczył nową planetę na swoich płytach fotograficznych. 11-latek zasugerował imię Plutona, rzymskiego boga podziemi. Brytyjka o imieniu Venetia Burney, która rozmawiała o odkryciu ze swoim dziadkiem. Nazwa została jednogłośnie przyjęta przez personel Obserwatorium Lowell, ponieważ dwie pierwsze litery to inicjały Percivala Lowella.
Samotna natura Plutona zaskakuje naukowców przez dziesięciolecia. Czy nie powinno być innych podobnych obiektów poza Neptunem? Dlaczego w Układzie Słonecznym skończyło się tak gwałtownie? „Wydawało się dziwne, że zewnętrzny układ słoneczny byłby tak pusty, podczas gdy wewnętrzny układ słoneczny byłby wypełniony planetami i asteroidami” - wspomina David Jewitt, planetolog z UCLA. Przez dziesięciolecia różni astronomowie proponowali istnienie mniejszych ciał, ale niewidocznych. Spekulowali, że komety, które okresowo zamiatają, by oświetlić nocne niebo, prawdopodobnie pochodziły z pasa lub tarczy gruzów na zewnętrznych krańcach Układu Słonecznego.
Stern, w artykule opublikowanym w 1991 roku w czasopiśmie Icarus, argumentował nie tylko, że pas istnieje, ale także, że zawiera rzeczy tak duże jak Pluton. Byli po prostu zbyt daleko i zbyt słabo, aby można je było łatwo dostrzec. Jego rozumowanie: Księżyc Neptuna Triton jest bliźniakiem Plutona i prawdopodobnie krążył wokół Słońca, zanim został schwytany przez grawitację Neptuna. Uran ma drastycznie nachyloną oś obrotu, prawdopodobnie z powodu zderzenia eonów temu z obiektem wielkości Plutona. To stworzyło przynajmniej trzy obiekty podobne do Plutona, co sugerowało Stererowi, że musi być ich więcej. Pomyślał, że liczba planet w Układzie Słonecznym kiedyś będzie musiała zostać zwiększona. Prawdopodobnie było ich setki, w tym większość, w tym Pluton, najlepiej przypisanych do podkategorii „planet karłowatych”.
Zaledwie rok później pierwszy obiekt (inny niż Pluton i Charon) został odkryty w tym odległym regionie, zwany Pasem Kuipera, po holenderskim astronomie Gerardzie Kuiperze. Znaleziony przez Jewitta i jego koleżankę, Jane Luu, ma tylko około 100 mil średnicy, podczas gdy Pluton obejmuje 1430 mil. Dziesięć lat później astronomowie Caltech, Mike Brown i Chad Trujillo, odkryli obiekt o wielkości mniej więcej połowy Plutona, wystarczająco duży, aby być kulistym, który nazwali Quaoar (wymawiane jako „kwa-war” i nazwane imieniem boga stwórcy w mitologii pre -Kolumbijscy mieszkańcy Tongva mieszkający w dorzeczu Los Angeles). Wkrótce potem nastąpił Haumea, aw 2005 r. Grupa Browna znalazła Eris, mniej więcej tego samego rozmiaru co Pluton, a także kulisty.
Planetolodzy zauważyli wiele setek mniejszych obiektów Pasa Kuipera; może być ich aż dziesięć miliardów, które mają milę lub więcej. Rufa dokona dokładniejszego spisu swoich rozmiarów z kamerami w New Horizons. Jego prostym pomysłem jest mapowanie i mierzenie kraterów Plutona i Charona, które są oznakami zderzeń z innymi Obiektami Pasa Kuipera, a zatem służą jako reprezentatywna próbka. Kiedy Pluton jest najbliżej Słońca, zamrożony materiał powierzchniowy wyparowuje w tymczasowej atmosferze, z której część ucieka w kosmos. Ta „erozja ewakuacyjna” może zatrzeć starsze kratery, więc Pluton przeprowadzi ostatni spis. Charon bez tej erozji zaoferuje zapis obejmujący kosmiczną historię. W jednej z wiodących teorii oryginalny, znacznie gęstszy Pas Kuipera uformowałby dziesiątki planet tak dużych lub większych od Ziemi, ale zmiany orbitalne Jowisza i Saturna odrzuciły większość bloków konstrukcyjnych, zanim to się stanie, blokując formowanie się planet w pączek.
Do czasu wypuszczenia New Horizons na Cape Canaveral 19 stycznia 2006 r. Trudno było argumentować, że Pluton istotnie różni się od wielu sąsiadów Pasa Kuipera. Co ciekawe, w tym czasie nie istniała ścisła definicja „planety”, więc niektórzy naukowcy argumentowali, że powinna istnieć granica wielkości, aby uniknąć zbyt długiej listy planet. Gdybyś nazwał Plutona i inne stosunkowo małe ciała czymś innym, pozostawiłbyś miło osiem schludnych planet - Merkurego przez Neptuna. W 2000 roku Neil deGrasse Tyson, dyrektor Hayden Planetarium w Nowym Jorku, wybrał tę drugą opcję, pozostawiając Plutona poza wystawą Układu Słonecznego.
Następnie, mając mniej niż 15 procent drogi do Plutona, Nowe Horyzonty, członkowie Międzynarodowej Unii Astronomicznej, odpowiedzialni za nazewnictwo i klasyfikację ciał niebieskich, głosowali na spotkaniu w Pradze, aby oficjalnie ustalić ten układ. Pluton i pozostali mieli być teraz znani jako planety karłowate, które w przeciwieństwie do pierwotnego znaczenia Sterna nie były planetami. Byli zupełnie innym rodzajem bestii. Ponieważ odkrył Eris, Caltech's Brown jest czasem obwiniany za degradację. Powiedział, że nie miałby nic przeciwko obu tym wynikom, ale napisał tytuł swojego pamiętnika z 2010 r. How I Killed Pluto i Why It Had It Coming .
„To zawstydzające” - wspomina Stern, który nie był w Pradze na głosowanie. „Jest to błędne z naukowego punktu widzenia i jest niewłaściwe z pedagogicznego punktu widzenia.” Powiedział wtedy publicznie te same rzeczy, w języku, który jest wyjątkowo tępy w świecie nauki. Stern zauważył, że wśród najgłupszych argumentów za zdegradowaniem Plutona i innych był pomysł, że posiadanie 20 lub więcej planet byłoby w jakiś sposób niewygodne. Śmieszne jest, jak mówi, przekonanie, że planeta karłowata nie jest tak naprawdę planetą. „Czy krasnolud zimozielony nie jest wiecznie zielony?” - pyta.
Ledwo skrywana pogarda Sterna wobec tego, co uważa za głupotę biurokratycznych i naukowych odmian, nie zawsze go pociągała. Jeden astronom, którego spytałem o Sterna, odpowiedział: „Moja mama nauczyła mnie, że jeśli nie możesz komuś powiedzieć nic miłego, nic nie mów”. Inny powiedział: „Jego nazwisko to„ Ster ”. To mówi ci wszystko, co musisz wiedzieć. ”
DeGrasse Tyson ze swej strony wyraża pochwałę: „Jeśli chodzi o wszystko, od rozbudzania nastrojów społecznych popierających astronomię, poprzez wspieranie misji kosmicznych po obronę Plutona, Alan Stern jest zawsze obecny”.
Rufa budzi także mniej powściągliwy podziw. „Alan jest niezwykle kreatywny i niesamowicie energiczny”, mówi Richard Binzel, planetolog MIT, który zna Sterna od czasów ukończenia szkoły. „Nie wiem, skąd on to bierze”.
**********
Stern dorastał w Nowym Orleanie, a później w Dallas. Jego ojciec był dyrektorem wykonawczym, a matka została w domu z Alanem i dwójką rodzeństwa. „Alan był w 100% pochłonięty podróżami kosmicznymi w wieku 8 lat” - wspomina jego młodszy brat Hap, adwokat w Dallas. „Chciał przede wszystkim być astronautą”. Zanim Stern poszedł na studia, w 1975 r. Program Apollo zakończył się i pierwszy start promu kosmicznego odbył się za kilka lat, ale po spędzeniu pierwszego roku lub dwóch studiów jako „ slacker ”- to słowo - zaczął pracować, aby stać się dokładnie tym, czego NASA oczekiwałaby od kandydatów na astronautów: przełożonym. „Od tego momentu zrobiłem proste„ A ”- mówi, kończąc University of Texas w Austin ze stopniem fizyki i astronomii. Poza tym jego przedmioty dodatkowe były przyjazne astronautom: uzyskał licencję pilota, został instruktorem lotów
Ludzie składają takie ślubowania przez cały czas. Są o wiele łatwiejsze do zrobienia niż do utrzymania - szczególnie, gdy twój cel kariery jest tak nierealistycznie romantyczny, jak bycie astronautą. i nauczył się nurkować i nurkować.
Pozostał w Austin i uzyskał tytuł magistra inżynierii lotniczej i kosmicznej. Podjął pracę jako inżynier w firmie lotniczej Martin Marietta, pracując nad różnymi programami satelitarnymi. Następnie przeniósł się do Laboratorium Fizyki Atmosfery i Kosmosu na Uniwersytecie Kolorado w Boulder, gdzie zaprojektował i nadzorował instrument dla satelity przeznaczonego do badania Komety Halleya podczas wizyty w 1986 roku. Satelita znalazł się jednak na pokładzie promu kosmicznego Challenger, kiedy statek wybuchł 28 stycznia 1986 r., Zabijając siedmioosobową załogę i zawieszając program lotów kosmicznych z USA.
Stern zaintrygowały komety i ostatecznie napisał rozprawę doktorską na temat ewolucji tych lodowych ciał i opracował narzędzia do ich badania. Jego spektrograf ultrafioletowy uchwyciłby światło odbijające się od tymczasowej atmosfery komety, aby dowiedzieć się, z czego została wykonana. W zeszłym roku, kiedy sonda Rosetta Europejskiej Agencji Kosmicznej stała się pierwszą w historii na orbitę komety, jeden ze spektrografów UV Sterna stwierdził zaskakująco pozbawiony powierzchni lodu kometę.
Biorąc pod uwagę to niezwykłe osiągnięcie, Nic, jeśli nie nieustępliwe, Stern zwrócił się do korpusu astronautów trzy razy po tym, jak prom zaczął ponownie latać w 1988 roku, a nawet został wybrany jako jeden ze 130 spośród tysięcy kandydatów przybywających do Houston na rozmowę kwalifikacyjną. W końcu nie został wybrany. Miał jednak nadzieję, że dostanie kolejny strzał, kiedy kometa Hale-Bopp rozświetli nocne niebo w 1997 roku. Zaadaptował jeden ze swoich instrumentów do jazdy na promie - i kto lepiej nim operować, był przekonany, niż sam Ster? NASA przekazała tę decyzję komitetowi astronautów, który uznał, że jego wiedza specjalistyczna będzie niezbędna, i cieszył się, że w końcu zmierza w kosmos.
Jednak w ostatniej chwili NASA postawiła kanadyjskiego astronautę na lot, odpychając Sterna. Niepokoi go nawet dziś, gdy przypomina sobie rozczarowanie. „Byłem bardzo zdenerwowany, ponieważ zdałem sobie sprawę, że nie ma… czasu ucieka. Nie było mowy, żebym ... wszystko zostało zrobione. To była skończona umowa. To jedyny raz w moim życiu, kiedy płakałem z powodu pracy ”- mówi. „Mam na myśli, że właśnie go zgubiłem”.
Ale to go nie spowolniło. Oprócz nadzorowania misji i krótkiej pracy jako administrator NASA ds. Nauki, współzałożyciel firmy o nazwie Uwingu, która zbiera pieniądze na astronomię (nieoficjalnie) sprzedając prawa do nazewnictwa egzoplanet i kraterów na Marsie. Jest także współzałożycielem World View, który planuje zabrać turystów na balony na dużych wysokościach, a także innej firmy o nazwie Golden Spike, która ma sprzedawać misje Księżycowe krajom, które chcą się tam udać. A jeden projekt mógłby spełnić swoje marzenie o podróży w kosmos. On i jego zespół z Southwest zaprojektowali instrumenty do suborbitalnych lotów kosmicznych planowanych przez prywatne firmy Virgin Galactic i XCOR Aerospace. Naukowcy będą musieli obsługiwać instrumenty i, jak mówi Stern, „Kupiliśmy łącznie dziewięć miejsc” na osobnych lotach. Jest zdecydowany zająć kilka z nich.
**********
Jest jednak inna przyczyna, która obsesyjnie go obsesyjnie nęka niż podróżowanie w kosmos. „Nawet w szkole podstawowej” - powiedział Binzel, kiedy spotkałem się z nim w Boulder - „Alan mówił mi o tym. Jest jak Luke Skywalker. ”Następnie, w miejscu naśladującym Dartha Vadera:„ Odkrywanie Plutona ... jest twoim przeznaczeniem ”.
Planetolodzy nauczyli się tylko kilku rzeczy o Plutonie od momentu jego odkrycia: przypięli jego 248-letnią orbitę i uważnie obserwowali, w jaki sposób Pluton i Charon okrążali się nawzajem, osiągając rozmiary i masy. Na ich podstawie można przewidzieć kompozycje - mieszankę skały i lodu. Większość lodu na obu to zamarznięta woda, podczas gdy powierzchnia lodu Plutona to głównie zamrożony azot. Temperatury powierzchni oscylują wokół minus-380 stopni Fahrenheita.
Oczekuje się, że Nowe Horyzonty ujawnią znacznie więcej. Kamery światła widzialnego nie tylko liczą kratery, ale także mapują wzgórza, doliny, klify i pęknięcia mniejsze niż boisko do piłki nożnej. Czujniki podczerwieni pokazują zmiany temperatury powierzchni, być może ujawniając ciepłe miejsca sugerujące aktywność geologiczną. Jeden zestaw instrumentów analizuje skład chemiczny powierzchni, podczas gdy inny, podobny do spektrografu na pokładzie Rosetty, bada chwilową atmosferę.
Lista pytań jest prawie nieskończona. Czy Pluton ma ocean płynnej wody pod lodową powierzchnią, na przykład na lodowych księżycach Jowisza i Saturna? Czy ten ocean karmi gejzery, które rozpylają się w kosmos? Dlaczego Pluton ma większą część skały pod lodem niż Charon?
A potem są pytania, o których naukowcy nawet nie wiedzą wystarczająco dużo, aby zadawać. „Wielka lekcja nauk planetarnych” - mówi Stern - „kiedy przeprowadzasz pierwszy rekonesans nowego rodzaju obiektu, powinieneś spodziewać się nieoczekiwanego”.
Przyjdź dzień spotkania, żona Sterna, Carole i ich troje dzieci, wraz z rodzicami, rodzeństwem, siostrzenicami i siostrzeńcami oraz kilkoma kuzynami, dołączą do niego w kwaterze głównej misji. „Nie wyobrażam sobie, żeby mnie tam nie było”, mówi 24-letnia córka Kernern, Kate, 24 lata. „To tak, jakbyś był żonaty, a twoja żona rodziła i się nie pojawiałaś”.
Już teraz podejście statku kosmicznego przynosi wiadomości. W kwietniu NASA opublikowała pierwsze kolorowe obrazy Plutona i Charona z New Horizons. Najlepsze zdjęcia dopiero przed nami. Niektórzy miłośnicy Plutona spekulowali, że skupiając tę rozmytą kroplę, Nowe Horyzonty mogą znaleźć powód do przywrócenia jej statusu planetarnego. To romantyczne pojęcie, ale Stern nie jest przekonany. Zamiast tego skupia się na szczegółach spotkania, danych już płynących i na nowym zrozumieniu obiektu, który przyciąga jego uwagę od ponad dwóch dekad i mistyfikuje świat przez osiem i pół. „Mówi coś bardzo głębokiego o ludziach i naszym społeczeństwie, coś bardzo dobrego o nas, że zainwestowaliśmy nasz czas i skarb w budowę maszyny, która może latać na przestrzeni trzech miliardów kilometrów, aby zbadać system Plutona. Ale - kontynuuje - utrudnia to świętowanie i docenianie tego osiągnięcia w kontekście ciągłej dyskusji na temat degradacji Plutona.
