На 14 юли около 8 часа сутринта по източно време, полутонен космически кораб на НАСА, който се движи из Слънчевата система от девет години и половина, най-накрая ще настигне мъничък Плутон, на три милиарда мили от Слънцето, най-отдалечения обект, който някой или нещо от Земята някога е посещавал. Невидим с просто око, Плутон дори не е открит до 1930 г. и оттогава е смятан за странна топка на Слънчевата система, напълно различен от скалистите планети, близки до Слънцето, включително Земята, и също толкова за разлика от външните газови гиганти. Този причудлив и загадъчен малък свят ще се завърти в драматичен изглед, докато космическият апарат New Horizons прави най-близкия си подход, само на 6000 км, а бордовите камери заснемат хиляди снимки. Други инструменти ще измерват топографията на Плутон, повърхностната и атмосферната химия, температурата, магнитното поле и други. Новите хоризонти също ще разгледат тежко петте известни луни на Плутон, включително Харон, най-големият. Може дори да намери други луни, а може и пръстен или две.
Свързани четива
Досиетата на Плутон: Възходът и падането на любимата планета на Америка
КупуваСвързано съдържание
- Първи официални данни от Flyby на Плутон прекроява историята на планетата джудже
- Тези инструменти ще помогнат на НАСА да разбере дали животът може да процъфти в Европа
Това беше едва преди 20 години, когато учените за първи път научиха, че Плутон, далеч не сам на ръба на Слънчевата система, е само един в обширен рояк от малки замръзнали тела в широка, широка орбита около Слънцето, като пръстен от остатъци в покрайнините на строителна зона. Това прозрение, наред с други, задейства мисията на New Horizons. Разбират Плутон и как той се вписва в тези остатъчни тела, казват учените, и вие можете по-добре да разберете формирането и еволюцията на самата Слънчева система.
Ако всичко върви добре, „денят на среща“, както го нарича екипът на New Horizons, ще бъде празничен празник на огромна научна и инженерна мъдрост - не е малък подвиг да хвърляте колекция от прецизни инструменти през фригидната празнота със скорост до 47 000 мили в час до рандевус почти десетилетие по-късно с ледена сфера, около половин по-широка, колкото САЩ са широки. Денят ще бъде и сладко отмъщение за лидера на мисията Алън Стърн. 57-годишен астроном, аеронавигационен инженер, бъдещ астронавт и самоописан „рабър-рузер“, Стърн е прекарал по-голямата част от кариерата си в борба за получаване на Плутон вниманието, което според него заслужава. Той започна да настоява НАСА да одобри мисия на Плутон преди близо четвърт век, след което наблюдаваше разочаровано как агенцията дава зелена светлина на една сонда на Плутон след друга, само за да ги отмени по-късно. „Беше невероятно разочароващо“, казва той, „като гледам как Люси се отклонява футбола далеч от Чарли Браун, отново и отново“. Накрая Стърн назначи други учени и влиятелни сенатори, за да се присъединят към лобистките му усилия, и тъй като недоумението Плутон отдавна е фаворит на деца, привържениците на мисията деликатно се ангажираха децата да пишат в Конгреса, призовавайки финансирането на космическия кораб да бъде одобрено.
Контролът на мисията на New Horizons е със седалище в лабораторията за приложна физика на университета Джон Хопкинс в Балтимор, където Стърн и няколко десетки други плутоняни ще бъдат инсталирани седмици около голямото юлско събитие, но аз настигнах Стърн в края на миналата година в Боулдър в Научноизследователския институт в Югозапад, където е асоцииран вицепрезидент за научни изследвания и разработки. Прозорец с картина във впечатляващия си кабинет гледа към Скалистите скали, където често ходи на походи и почивки. Трим и атлетичен на 5 фута-4, той също е бегач, спорт, който преследва с точността на, добре, ракетен учен. Той е изчислил скоростта си и казва (само полу шега), че би бил световен, ако само краката му бяха по-дълги. Не би било преувеличено да се каже, че той е поляризираща фигура в планетарната научна общност; едноличното му преследване на Плутон раздразни някои колеги. Както и страстната му защита на Плутон през годините, откакто чиновниците на астрономията го сразиха на „джудже планета“, придавайки му нахлуването от изключителния клуб на Слънчевата система, сега ограничен до осемте бигги.
Времето на тази обида, каквато я виждат Щърн и други привързани любители на Плутон, не би могло да бъде по-драматично, дошло през август 2006 г., само месеци след като New Horizons се изстреля в космоса от нос Канаверал. Това, което прави понижението на Плутон още по-болезнено иронично за Стърн, е, че някои от новаторските научни открития, които той беше предсказал, значително засилиха аргументите на опонентите си, като в същото време отвориха вратата към новата ера на планетарната наука. Всъщност самият Стърн използва термина "планета джудже" още през 90-те години.
Алън Стърн, главен изследовател на мисията "New Horizons", започна да настоява да изпрати космически кораб до Плутон преди повече от две десетилетия. „Трябва да призная известна упоритост“, казва той. (Джейми Крипке) 
Космическият апарат New Horizons от 1 054 килограма носи седем научни инструмента за изследване на повърхността и атмосферата на Плутон и неговите луни. Инструментите имат очарователни имена като Алиса, Ралф и REX. (НАСА) 
Разрешаването на повърхностните характеристики на Плутон е като да се опиташ да разбереш маркировките на футболна топка от 40 мили. Тези изгледи са конструирани от снимки на Хъбъл. (НАСА) 
New Horizons взе този цветен образ на Плутон и най-голямата му луна, Харон, от 71 милиона мили. Скоро чертите на повърхността ще бъдат ясно видими. (НАСА / Лаборатория по приложна физика на Университета Джон Хопкинс / Изследователски институт в Югозапад) 
Ракета „Атлас V“ изстреля „Нови хоризонти“ в Космоса от нос Канаверал на 19 януари 2006 г. Космическият кораб посети Юпитер през февруари 2007 г., като получи гравитационен тласък, който отряза три години от пътуването си. (НАСА) **********
Богатият астроном Пърсивал Лоуел, широко известен с настояването, че на Марс има изкуствени канали, за първи път започва да търси Плутон в частната си обсерватория в Аризона през 1905 г. Внимателното проучване на планетарните орбити предполага, че Нептун не е единственият обект там, който упражнява гравитация влачене на Уран и Лоуъл се запъти да открие това, което нарече „Планета X.“ Той умря без успех, но младеж на име Клайд Томбо, който имаше страст към астрономията, макар да няма образование в колежа, пристигна в обсерваторията и взе издирване през 1929 г. След 7000 часа, втренчени в около 90 милиона звездни изображения, той забеляза нова планета на фотографските си плочи през февруари 1930 г. Името Плутон, римският бог на подземния свят, е предложено от 11-годишен Британско момиче на име Венеция Бърни, която обсъждаше откритието с дядо си. Името беше единодушно прието от служителите на Обсерваторията Лоуел отчасти, защото първите две букви са инициалите на Пърсивал Лоуъл.
Самотната природа на Плутон порази учени от десетилетия. Не трябва ли да има други, подобни обекти отвъд Нептун? Защо изглежда, че Слънчевата система изчерпва материал толкова рязко? „Изглеждаше странно, че външната слънчева система ще бъде толкова празна, докато вътрешната слънчева система е пълна с планети и астероиди“, спомня си Дейвид Джиит, планетарен учен от UCLA. През десетилетията различни астрономи предполагаха, че там има по-малки тела, все още невиждани. Комети, които периодично се поместват, за да осветят нощното небе, те спекулираха, вероятно извикани от колан или диск от отломки във външните достижения на слънчевата система.
В документ, публикуван през 1991 г. в списание Icarus, Стерн твърди не само, че коланът съществува, но и че съдържа неща, големи колкото Плутон. Те просто бяха твърде далеч и твърде мрачни, за да бъдат лесно видими. Неговите разсъждения: Луната на Нептун Тритон е близо близнак на Плутон и вероятно обикаля около Слънцето, преди да бъде превзета от гравитацията на Нептун. Уран има драстично наклонена ос на въртене, вероятно поради сблъсък преди еони с обект с размер на Плутон. Това направи поне три подобни на Плутон обекти, което подсказваше на Стърн, че трябва да има повече. Броят на планетите в Слънчевата система някой ден ще трябва да бъде преразгледан нагоре, смята той. Вероятно бяха стотици, като мнозинството, включително Плутон, бяха най-добре причислени към подкатегория „планети джуджета“.
Само година по-късно първият обект (различен от Плутон и Харон) е открит в онзи далечен регион, наречен пояс на Койпер след родения в Холандия астроном Джерард Куйпер. Намерен от Джуит и колегата му Джейн Луу, той е само около 100 мили, докато Плутон обхваща 1430 мили. Десетилетие по-късно астрономите от Калтех Майк Браун и Чад Трухильо откриха обект с приблизително половината размер на Плутон, достатъчно голям, за да бъде сферичен, който те нарекоха Кваоар (произнася се „kwa-war” и наречен за бога-създател в митологията на преди -Колумбийски хора Тонгва, родом от басейна на Лос Анджелис). Тя беше последвана от бърза последователност от Хаумея, а през 2005 г. групата на Браун намери Ерис, приблизително същия размер като Плутон и също сферичен.
Планетарните учени са забелязали много стотици по-малки обекти на пояса на Койпер; може да има толкова десет милиарда, които са на една миля или повече. Щерн ще извърши по-точно преброяване на техните размери с камерите на New Horizons. Неговата проста идея е да картографира и измерва кратерите на Плутон и Харон, които са признаци на сблъсък с други обекти на пояса на Койпер и по този начин служат като представителна извадка. Когато Плутон е най-близо до Слънцето, замръзналият повърхностен материал се изпарява във временна атмосфера, част от която избягва в космоса. Тази „ерозионна ерозия“ може да заличи по-старите кратери, така че Плутон ще извърши скорошно преброяване. Без тази ерозия Харон ще предложи запис, който обхваща космическата история. В една от водещите теории първоначалният, много по-плътен пояс на Койпер щеше да образува десетки планети, големи или по-големи от Земята, но орбиталните промени на Юпитер и Сатурн отхвърлиха повечето от градивните блокове далеч преди това да се случат, отнемайки формирането на планетата в пъпка.
По времето, когато „Нови хоризонти“ стартираха на нос Канаверал на 19 януари 2006 г., беше трудно да се спори, че Плутон е съществено различен от много от съседите на пояса на Койпер. Любопитното е, че по това време не съществува строга дефиниция на „планета“, така че някои учени твърдят, че трябва да има намаляване на размера, за да се избегне прекалено дълъг списък на планетите. Ако наречете Плутон и другите сравнително малки тела нещо друго, ще ви останат хубави спретнати осем планети - Меркурий през Нептун. През 2000 г. Нийл де Грас Тайсън, директор на планетариума „Хайдън“ в Ню Йорк, избра известен последен вариант, оставяйки Плутон от изложението на слънчевата система.
Тогава, с „Нови хоризонти“ по-малко от 15 процента от пътя към Плутон, членовете на Международния астрономически съюз, отговарящ за именуването и класифицирането на небесни обекти, гласуваха на среща в Прага, за да направят тази договореност официална. Плутон и другите сега трябваше да бъдат известни като планети джуджета, които за разлика от първоначалното значение на Стърн не бяха планети. Те бяха съвсем различен вид звяр. Тъй като е открил Ерис, Браунът на Caltech понякога е обвинен в понижението. Той каза, че би се оправил с двата резултата, но заглави мемоара си от 2010 г. „ Как убих Плутон и защо го идваше“ .
„Срамно е“, спомня си Стърн, който не беше в Прага за гласуване. „Грешно е научно и грешно педагогически.“ Той каза едни и същи неща публично по онова време на език, който е необичайно тъп в света на науката. Сред най-тъпите аргументи за демонизиране на Плутон и другите, отбеляза Стърн, беше идеята, че да имаш 20 или повече планети ще бъде някак неудобно. Също така нелепо е, според него, идеята, че планетата джудже всъщност не е планета. „Джудже вечнозелено не е вечнозелено?“, Пита той.
Едва скритото презрение на Стърн към това, което той смята за глупост на бюрократичните и научните разновидности, не винаги го е подлагало на колеги. Един астроном, когото попитах за Стърн, отговори: „Майка ми ме научи, че ако не можеш да кажеш нищо хубаво за някого, не казвай нищо.“ Друг каза: „Фамилното му име е„ Щерн “. Това ви казва всичко, което трябва да знаете. "
DeGrasse Tyson от своя страна предлага премерена похвала: „Когато става въпрос за всичко - от рушащи се обществени настроения в подкрепа на астрономията до застъпничество на космическите научни мисии до защита на Плутон, Алън Стърн винаги е там.“
Стърн също вдъхва по-малко сдържано възхищение. „Алън е невероятно креативен и невероятно енергичен“, казва Ричард Бинзел, планетарен учен от MIT, който познава Stern още от техните дни на завършване на училище. "Не знам къде го получава."
**********
Стърн израснал в Ню Орлиънс и по-късно Далас. Баща му беше ръководител на бизнеса и майка му остана у дома заедно с Алън и двете му братя и сестри. „Алън е бил на 100 процента консумиран с космически пътувания до 8-годишна възраст“, спомня си по-малкият му брат Хап, адвокат в Далас. „Той искаше повече от всичко да бъде астронавт.“ По времето, когато Стърн отиде в колеж, през 1975 г., програмата „Аполо“ приключи и първият старт на космическа совалка беше на няколко години, но след като прекара бакалавърска година или две като „ побойник ”- тази му дума - той започна да работи, за да стане точно това, което НАСА би очаквала от своите кандидати за астронавти: суперсимвол. „От този момент направих направо А“, казва той, завършвайки Тексаския университет в Остин със специалности физика и астрономия. Неговите извънкласни курсове също бяха дружелюбни за астронавтите: той получи лиценза на своя пилот, стана инструктор за полет
Хората дават обети по този начин непрекъснато. Те са много по-лесни за правене, отколкото за запазване - особено когато целта ви в кариерата е нещо толкова нереалистично романтично, колкото да станете астронавт. и се научих да скача с парашут и да се гмурка.
Той остана в Остин и взе магистърски степени по аерокосмическо инженерство и планетарна атмосфера. Той взе работа като инженер в аерокосмическата компания Мартин Мариета, като работи по различни сателитни програми. След това той се премества в лабораторията за атмосферна и космическа физика в Университета на Колорадо, в Боулдър, където проектира и контролира инструмент за спътник, предназначен да изучава кометата на Халей по време на посещението си през 1986 г. Този спътник обаче беше на борда на космическата совалка Challenger, когато корабът избухна на 28 януари 1986 г., убивайки седемчленния си екипаж и постави американската програма за космически полети на САЩ в хиатус.
Стърн се заинтригува от кометите и в крайна сметка пише докторска дисертация за еволюцията на тези ледени тела и той измисля инструменти за изучаването им. Неговият ултравиолетов спектрограф ще улови светлина, отскачаща от временната атмосфера на кометата, за да разбере от какво е направен. Миналата година, когато сондата на Розета на Европейската космическа агенция стана първата в орбита на комета, един от UV спектрографите на Стърн открива повърхността на кометата изненадващо лишена от воден лед.
Като се има предвид това изключително постижение, Нищо, ако не и безмилостно, Стърн кандидатства в корпуса на астронавтите три пъти, след като совалката е започнала да лети отново през 1988 г. и дори е избрана за една от 130 сред хиляди кандидати, които идват в Хюстън за интервю. В крайна сметка той не беше избран. Но се надяваше, че ще получи още един изстрел, когато Комет Хейл-Боп запали нощното небе през 1997 г. Той адаптира един от инструментите си да се вози на совалката - и кой по-добре да я управлява, бе убеден, отколкото самият Стърн? НАСА хвърли решението на комисия от астронавти, които решиха, че неговата експертиза ще бъде от съществено значение и той най-сетне се възхити да се насочи към космоса.
В последния момент обаче НАСА пусна канадски астронавт в полета, като удари Стърн. Това го притеснява дори и днес да си припомни разочарованието си. „Бях много разстроен, защото разбрах, че няма ... времето изтече. Нямаше как аз ... всичко беше свършено. Това беше свършена сделка. Това е единственият път в живота ми, който някога съм плакал по нещо за работа “, казва той. "Искам да кажа, че току-що го загубих."
Но това не го забави. В допълнение към надзора за мисии и кратък престой като асоцииран администратор на НАСА по науката, той създаде компания, наречена Uwingu, която събира пари за астрономически дейности, като (неофициално) продава правата за именуване на екзопланети и кратери на Марс. Той също така е съосновател на World View, който планира да изведе туристите до края на космоса в балони на голяма надморска височина, и друга компания, наречена Golden Spike, да продава лунни мисии на страни, които искат да отидат там. И един проект би могъл сам да постигне мечтата си да влезе в космоса. Той и неговият екип от Southwest са проектирали инструменти за суборбитални космически полети, планирани от частните компании Virgin Galactic и XCOR Aerospace. Учените ще трябва да пускат инструментите и, казва Стърн, "Купихме общо девет места", на отделни полети. Той е решен да заеме няколко от тях.
**********
Има и друга причина, която го обсебва дори по-страстно от пътуването в космоса. „Дори в училище - каза Бинзъл, когато се срещнах с него в Боулдър, - Алън ми говореше за това. Той е като Люк Скайуокър. “Тогава, в спот на имитация на Дарт Вейдър:„ Изследването на Плутон ... е вашата съдба. “
Планетарните учени са научили само няколко неща за Плутон от неговото откриване: Те са закрепили неговата 248-годишна орбита и близките наблюдения как Плутон и Харон се кръжат помежду си, давайки своите размери и маси. От тях могат да се предвидят композиции - смес от скала и лед. По-голямата част от леда и на двете е замръзнала вода, докато леденото покритие на повърхността на Плутон е предимно замръзнал азот. Повърхностните температури се движат около минус 380 градуса по Фаренхайт.
Очаква се New Horizons да разкрие много повече. Камерите с видима светлина не само ще броят кратерите, но и ще показват хълмове, долини, скали и пукнатини, по-малки от футболно игрище. Инфрачервените сензори ще показват промени в повърхностната температура, може би разкриват топли петна, които предполагат геоложка активност. Един набор от инструменти ще анализира химическия състав на повърхността, а друг, подобен на спектрографа на борда на Rosetta, ще изследва временната атмосфера.
Списъкът с въпроси е почти безкраен. Има ли Плутон океан с течна вода под ледената му повърхност, например, тези на ледените луни на Юпитер и Сатурн? Този океан храни ли гейзери, които пръскат в космоса? Защо Плутон има по-висок дял скала под леда от Харон?
И тогава има въпросите, които учените дори не знаят достатъчно, за да си зададат. „Големият урок на планетарната наука“, казва Стърн, „е когато правите първа разузнавателна дейност на нов вид обекти, трябва да очаквате неочакваното.“
Елате да се срещнем ден, съпругата на Стърн, Карол и трите им деца, заедно с родители, братя и сестри, племенници и племенници, както и няколко братовчеди, ще се присъединят към него в щаба на мисията. „Не мога да си представя да съм там“, казва най-малката дъщеря на Стърн, Кейт, 24. „Това е все едно, ако сте женени и жена ви ражда и не се появявате.“
Вече подходът на космическия кораб прави новини. През април НАСА пусна първите цветни изображения на Плутон и Харон от New Horizons. Най-добрите фотографии тепърва предстоят. Някои любители на Плутон спекулират, че привеждането на това размазано петно във фокус, New Horizons може да намери причина да възстанови планетарното си състояние. Това е романтично понятие, но Стърн не е убеден. Вместо това той е съсредоточен върху детайлите на срещата, върху данните, които вече се предават в и върху новото разбиране на обект, който пленява вниманието му повече от две десетилетия и мистифицира света в продължение на осем и половина. „Това казва нещо много дълбоко за хората и нашето общество, нещо много добро за нас, че ние сме инвестирали своето време и съкровище в изграждането на машина, която може да прелетя на три милиарда мили пространство, за да изследва системата на Плутон. Но, продължава той, „е трудно да се отбележи и оцени това постижение в контекста на постоянна дискусия относно демонирането на Плутон“.
