New HorizonsNew Horizonssonda k Plutu a sonda k Plutu a

dáldálIng. Radek ValkovičIng. Radek Valkovič

PlutoPředpovězeno už dříve – odchylky Neptunu. Objevil ho Clyde Tombaugh v roce 1930. Původní odhad velikosti 6000 km. Později se Pluto zmenšovalo, odchylky Neptunu způsobuje něco jiného – předpovězeny transneptunická tělesa. 1978 objeven Charon 1992 potvrzena existence Kuiperova pásu, zpochybňováno označení Pluta za planetu. 2005 objeveny další dva měsíčky.

Mise k PlutuReálným se stal až v 80. letech po úspěchu sondy Voyager 2. Problémy s financemi v NASA program dlouho odkládaly – Ice and Fire, Pluto Kuiper Belt Express. Vědci kvůli zamrzající atmosféře Pluta zvyšovali hlas, nakonec úspěch.

6.6.2001 NASA vybrala dva týmy pro vypracování studie proveditelnosti mise. 8.6. pověřena laboratoř JHU-APL další studií, vedením pověřen Dr. Alan Stern. 27.9.2001 skončila Fáze A projektu. 29.11. zahájena Fáze B. V prosinci uzavřeny dohody o spolupráci s Goddard SFC a Lowellovou observatoří.

V roce 2002 se k projektu připojil Southwest Research Institute, vypracován kompletní projekt: určení konstrukce, přístrojového a vědeckého vybavení, trajektorie. 2003 NASA začala hledat další měsíce Pluta, 9.4. definitivně NASA schválila misi, v červenci vybrán Atlas V jako nosič sondy. 2004 zahájena stavba, montáž úspěšně pokračovala do 2005. 13.7.2005 přesun sondy do Goddard SFC k předletovým zkouškám ve velké vakuové komoře.

24.9. 2005 sonda vzlétla na palubě vojenského Boeingu C-17, který sondu převezl z Goddardu na Kennedy SFC.

19.10. 2005 sonda označena za připravenou k letu.

Přípravy k letu zkomplikovaly hurikány (hlavně Wilma), které zasáhly Floridu, škody nebyly velké, jeden SRB poškozen. Přípravy startu:

29.11.2005 připojením posledního SRB dokončena montáž rakety Atlas V verze 551 – 5 m průměr aerodyn. krytu, 5 urychlovacích SRB a 1 motor RL-10A4-2 ve stupni Centaur. V prosinci proběhly zkoušky plnění rakety palivem.

16.12. oznámen odklad startu o 5 dní z 12. na 17.1. 2006. 19.12. připojena sonda k raketě. První pokus o start 17.1.2006 nevyšel kvůli silnému větru.

Další pokus o start 18. ledna byl odvolán kvůli výpadku proudu v řídícím centru APL. Třetí pokus 19. ledna 2006 byl úspěšný. Motor RL-10A4-2 stupně Centaur vynesl sondu na dráhu 163-212 km. Druhý zážeh stupně po 20 minutách letu vynesl družici na meziplanetární dráhu.

Na dráhu k Jupiteru sondu vynesl až 87 s zážeh motoru Star 48B 41 min po startu. Sonda získala rychlost 16,09 km/s.

Kolem Jupiteru proletí sonda v únoru 2007, získá navíc další 4 km/s a vyzkouší vědecké vybavení. 14. července 2015 proletí sonda mezi Plutem a Charonem (10 000 km od Pluta, 27 000 km od Charona).

Sonda: 478 kg (77 kg palivo) 2,1 x 2,7 x 2,2 m Provozní vybavení: elektronika sloučena v bloku

IEM (Integrated Electronics Module), mozek tvoří 12 MHz procesor Mongoose V odolný proti radiaci, pracuje v autonomním režimu: opravit chyby, přepnout na záložní systém nebo zkontaktovat Zemi. Data se ukládají na dvě pevné paměti po 8 GByte (64 Gbit) .

Tepelná izolace zajišťuje udržení tepla, v sondě je navíc několik malých elektrických topných tělísek (jsou v chodu při hibernaci přístrojů). Vnitřní teplota sondy by měla být po celou dobu letu mezi 10-30°C. Po startu v okolí Země zabraňují přehřátí žaluzie.

Navigaci a orientaci sondy zajišťují hvězdné čidla a lehké kamery (v paměti mapa se 3000 hvězd) a Inertial Measurement Units – inerciální gyroskopický systém s akcelerometry. Pro korekce dráhy a natáčení slouží 16 hydrazinových trysek 8 tvoří primární a 8 záložní systém), z toho 4 o tahu 4,4 N ke korekcím dráhy, 12 o tahu 0,8 N k natáčení sondy. Při startu 77 kg hydrazinu v titanové nádrži. Palivo do motorků dodává hélium. Když je sonda v hibernaci, při manévrech a při dlouhých spojeních se Zemí bude sonda stabilizována rotací (5 ot/min), stabilizovaná gyroskopy a tryskami bude jen při funkci vědeckých přístrojů – při jejich testech a vlastním pozorování.

Komunikace se Zemí probíhá v pásmu X (8,4 GHz) přes dvě antény s malým ziskem na opačných stranách sondy (jen v blízkosti Země), přes anténu se středním ziskem o průměru 30 cm (12 in, úhel vyzařování 14°) a přes hlavní anténu sondy s vysokým ziskem o průměru 2,1 m, ta má úhel vyzařování jen 0,3°. Na vzdálenost přes 3 miliardy km lze data posílat rychlostí pouhých 700 bit/s. Bude trvat 9 měsíců předat data naměřená při průletu kolem Pluta.

Vědecké vybavení 30,4 kg, 28,4 W.Ralph – pořízení barevných map složení povrchu, skládá se z teleskopu s 3 palcovou aperturou a dvou hlavních snímačů: Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC), snímá viditelnou část spektra, má 4 detektory (metan, modré červené a blízké IČ) - vypracování barevných map. Další dva panchromatické detektory slabé objekty.

Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA), snímá IČ spektrum, přítomnost a množství metanu, dusíku, oxidu uhelnatého a vody. 16x16 mrad záběr. Váha přístroje Ralph je 10,3 kg, spotřeba 6,3 W, vyroben ve spolupráci Ball Aerospace Corporation, Goddard SFC a SwRI.

Alice – UV spektrometr : složení atmosféry Pluta Mód airglow pro stálé měření atmosféry, Occultation mód pro měření spektra slunce nebo hvězdy při zákrytu atmosférou. Southwest Research Institute, 4,5 kg, 4,4 W. Rex – Radio Experiment – malý přístroj integrovaný do telekomunikačního vybavení (zdvojené). Zjištění charakteristik atmosféry při průchodu radiového signálu atmosférou Pluta., měření radiového vyzařování Pluta pro zjištění teplot na noční straně. 100 g, 2,1 W, výrobek JHU-APL a Stanford Univ.LORRI – Long Range Reconnaissance Imager – teleskop pro pořizování snímků s vysokým rozlišením. Čidlo má 1024x1024 pixelů, teleskop má záběr 5x5 mrad, ze vzdálenosti 10 000 km je 50 m na pixel. 8,8 kg, 5,8 W, JHU-APL.

SWAP – Solar Wind at Pluto – měření interakce slunečního větru s Plutem. 3,3 kg, 2,3 W, SwRI. PEPSSI – Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation – 1,5 kg a 2,5 W, v JHU-APL. Studuje složení, hustotu a původ energetických částic a plazmatu v okolí Pluta. Pracuje ve spolupráci s přístrojem SWAP.SDC – Student Dust Counter – 1,9 kg, 5 W. Přístroj postaven v laboratoři atmosférické a vesmírné fyziky v Coloradské univerzitě v Boulderu. Měří hustotu a velikost částic prachu v oblasti Pluta a Kuiperova pásu. 18x12 palců velký detektor.

Zdroj energie – 10,8 kg oxidu plutoničitého PuO2( 69% Pu-238, 12% Pu-239, zbytek kyslík a příměsi) je umístněno v 18 modulech, celý RTG váží 56 kg, je 1,1 m dlouhý a 0,4 m průměr, při startu dodává 240 W při 30 V stejnosměrných. V červenci 2015 bude dodávat ještě 200 W. 96 konektorů a 3200 drátů slouží k rozvodu elektřiny.

Pluto – průměr 2390 km, doba rotace 6,4 dne, oběh 248,5 let. Stř. vzdálenost 5,9 mld. km, povrchové zrychlení 0,66 m/s2 (15x menší než země). Průměrná hustota je 1,75 g/cm3 (někde udáváno 2,03), takže je tvořen asi ze 70% z hornin a 30% ledu (vodního, CO a CO2 a metanového). Atmosféru tvoří z 98% dusík a stopy metanu (0,3%) a CO. Povrchová teplota kolísá od 33 do 55 K (-240 až -220°C).

Konec