New Horizons

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun


New Horizons
New Horizons - Logo2 big.png
Organisaatio: NASA
Tehtävätyyppi: Ohilento
Ohilennot: 132524 APL, Jupiter, Pluto
Kohde: Pluto
Laukaisu: 19. tammikuuta 2006
Laukaisualus: Atlas V
Kohteessa: 14. heinäkuuta 2015
Massa: 478 kg
Teho: 228 W
Aiheesta muualla
Virallinen sivusto
ID: 2006-001A
New Horizons -luotain kokoonpanohallissa.

New Horizons on NASAn 19. tammikuuta 2006 matkansa aloittanut avaruusluotain, joka on lähetetty tutkimaan kääpiöplaneetta Plutoa ja sen kuita.[1] Se on ensimmäinen NASAn New Frontiers -tutkimusohjelman luotain. Luotaimen tehtävänä on analysoida kääpiöplaneetan kaasukehää ja sen toiminta sekä kuvata Pluton pintaa. Plutoa ei ole koskaan aikaisemmin tutkittu avaruusluotaimilla.[2]

Alun perin New Horizons oli tarkoitus lähettää avaruuteen 11. tammikuuta 2006, mutta testien jälkeen laukaisua siirrettiin vikaepäilyjen takia. Ensimmäinen laukaisuyritys oli 17. tammikuuta 2006, mutta laukaisua jouduttiin siirtämään voimakkaiden tuulenpuuskien ja teknisten ongelmien takia. Seuraavan päivän laukaisu peruttiin valvontaverkoston sähkökatkojen takia. Lopulta luotainta kuljettanut Atlas V -kantoraketti laukaistiin Cape Canaveral Air Force Stationin laukaisukeskus numero 41:ltä 19. tammikuuta 2006.[1]

New Horizonsin on tarkoitus saavuttaa Pluto kuineen 14. heinäkuuta 2015.[1]

Rakenne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pluto sijaitsee yli 33 AU:n etäisyydellä, joten sen saavuttaminen on teknisesti vaativa tehtävä. Jotta kantoraketti saisi kiihdytettyä luotaimen riittävään nopeuteen, luotaimen massan ehdoton yläraja oli vain 450 kg, mistä korkeintaan 50 kg oli tieteellisten laitteiden käytettävissä. Lopullisessa kokoonpanossa mittalaitteiden yhteenlaskettu massa on noin 30 kg ja yhteenlaskettu tehonkulutus alle 30 W. Luotaimen asennonsäätely tapahtuu 3-akselisen pyörimisliikkeen kautta, mutta liikesuunnan muutokset tapahtuvat kuudentoista pienen hydratsiinikäyttöisen rakettimoottorin avulla. Moottoreista neljää käytetään kurssimuutoksiin ja ne tuottavat 4,4 N työntövoiman. Loput on tarkoitettu asennonkorjaukseen ja ne tuottavat 0,8 N voiman kukin. Polttoainetta luotaimella oli laukaisuhetkellä 77 kg verran.

Atlas V 551 -kantoraketti, hyötykuormana New Horizons -luotain

Pluton etäisyydellä auringonvaloa on jäljellä noin 1/1000 siitä mitä Maassa, eikä se siksi tarjoa enää energianlähdettä. Luotaimen voimanlähteenä toimii Radioisotooppinen termosähkögeneraattori, joka sisältää 11 kg plutoniumia ja tuottaa 180 watin tehon. Tästäkin tehosta vain 12 W on kaikkien tieteellisten mittalaitteiden saatavilla yhtäaikaisesti. Käytännössä koko luotaimen runko on suljettu termospulloa muistuttavaan säiliöön, jotta laitteet säilyttäisivät toimintakykynsä Pluton etäisyydellä vallitsevassa muutaman kelvinin lämpötilassa. Elektroniikan tuottaman lämmön ansiosta luotaimen sisällä vallitsee noin 10–30 °C:n lämpötila.

Viestintä Maahan tapahtuu 0,3- ja 2,1-metristen antennien avulla. Näiden tiedonsiirtonopeus on noin 700 bps. Luotaimen toimintojen ylläpidosta vastaa 12 MHz Mongoose V -prosessori ja tiedontallennuskapasitteettia luotaimella on 8 GB sekä samankokoinen varmistusasema.

Avaruusluotaimen tutkimuslaitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • REX (Radio Science Experiment): radiometri, jolla tutkitaan kaasukehän koostumusta ja lämpötilaa
  • PEPPSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation): hiukkasspektrometri, jolla tutkitaan kaasukehästä avaruuteen karkaavan plasman koostumusta ja tiheyttä
  • SWAP (Solar Wind Around Pluto): toinen hiukkasspektrometri, jolla tutkitaan kaasukehän hävikkiä ja aurinkotuulen koostumusta
  • LORRI (Long Range Reconnaissance Imager): optinen teleskooppikamera, joka ottaa suuriresoluutioisia kuvia
  • Alice: UV-spektrometri, jolla analysoidaan Pluton kaasukehän koostumusta ja etsitään kaasukehiä Pluton seuralaisten pinnoilta
  • Ralph: optisen ja infrapunavalon spektrometri ja kamera, jolla tutkitaan pinnan muotoja, koostumusta ja lämpötilaa
  • SDC (Student Dust Counter): pölylaskuri, joka mittaa avaruusluotaimeen iskeytyvää avaruuspölyn määrää alusta alkaen[3]

Tehtävä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

New Horizons on kaikkien aikojen nopein Maasta lähtenyt luotain. Se ohitti Kuun kiertoradan jo 9 tunnin kuluttua laukaisusta ja Marsin kiertoradan 8. huhtikuuta 2006. Luotain ohitti ja kuvasi asteroidi 132524 APL:n noin 100 000 km:n etäisyydeltä huhtikuussa 2006, ja saavutti Jupiterin helmikuussa 2007. Seuraavaksi se ohitti Saturnuksen kiertoradan kesäkuussa 2008. Maaliskuussa 2010 luotain ohitti lähietäisyydeltä kentauri 83982 Crantorin. Uranuksen kiertoradan New Horizons ohitti maaliskuussa 2011 ja Neptunuksen radan elokuussa 2014.

Vaikka New Horizons onkin nopein maasta lähetetty alus, nopein luotain on Voyager 1, joka on saanut lisävauhtia Jupiterin ja Saturnuksen ohilennoista.

Luotain saavuttaa pääkohteensa kesällä 2015.

Jupiterin ohilento[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

New Horizons ohitti Jupiterin 28. helmikuuta 2007 5:43:40 UTC. Luotain otti Jupiterin painovoimakentästä lisävauhtia matkalleen kohti Plutoa. Ohilennon aikana luotaimen mittalaitteita kalibroitiin tutkimalla Jupiterin sisimpiä kuita, kuten Amaltheaa. Luotain myös kuvasi Galilein kuita, erityisesti tuliperäistä Ioa.

Jupiterin järjestelmän kuvaamisen luotain aloitti 28. syyskuuta 2006. Jupiterin ohilennon jälkeen luotainta pidettiin vuosina 2007–2014 horroksessa ja se käynnistettiin vain muutamia kertoja vuodessa tutkimuslaitteiden testausta ja säätämistä varten. Joulukuussa 2014 luotain herätettiin lopulta kokonaan horroksesta noin 200 päivää ennen Pluton kohtaamista.

Pluto[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Plutoon luotaimen odotetaan saapuvan 14. heinäkuuta 2015[1]. Saavuttuaan perille luotaimen vauhtia ei hiljennetä kiertoradalle pääsyä varten, sillä siihen ei ole varattu polttoainetta. Luotaimella onkin aikaa tutkia Plutoa ja sen kuita vain joitakin tunteja kestävän ohilennon ajan. Lentoa suunnitellessa kuista tunnettiin vain 1978 löydetty Kharon. 2005 Plutolta löydettiin kaksi muuta kiertolaista, Hydra ja Nix. Vuonna 2011 Plutolta havaittiin pieni kiertolainen, Kerberos ja vuonna 2012 vielä tätäkin pienempi Styx. Mahdollisesti näistäkin saadaan ohilennolla lisätietoja. Uusien pienien kuiden löytyminen on myös nostanut huolen, että Plutoa kiertäisi suuri joukko pieniä kuita tai muita kappaleita, jotka voisivat aiheuttaa vaaran luotaimelle suurella vauhdilla tapahtuvan ohilennon aikana.

Varsinaisten medialevitykseen tarkoitettujen kuvien lisäksi NASA julkaisee LORRI-kameran ottamat kuvat käsittelemättöminä JPG-muodossa Internetissä, pääsääntöisesti 48 tunnin kuluessa siitä kun kukin kuva on saapunut Maahan. Kuvamateriaaleja julkaistaan myös Planetary Data System -palvelussa 9–12 kuukautta niiden saapumisen jälkeen.[4]

Kuiperin vyöhyke[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ohilennon jälkeen se jatkaa matkaansa kohti muuta Kuiperin vyöhykettä. Vuosina 2016–2020 luotaimen on määrä tutkia muita Kuiperin vyöhykkeen kohteita.[1] Hubble-teleskooppi on tunnistanut kolme mahdollista kohdetta ohilennolle[5], mutta sen oletetan kohtaavan toiminta-aikanaan useita vielä tuntemattomia kohteita.

Havainnot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Heinäkuussa 2014 LORRI-kameralla otetussa kuvasarjassa voitiin jo havaita Pluton pienistä kuista Hydra. Kussakin kuvassa käytetiin tuolloin 10 sekunnin valotusaikaa ja kuvauksen aikaan luotain oli vielä 430 miljoonan kilometrin etäisyydellä Plutosta.[6] Nix havaittiin vastaavasta kuvasarjasta, joka otettiin tammi-helmikuun vaihteessa 2015.[7]

Lisää kuvamateriaalia Plutosta otettiin Ralph- ja LORRI-kameroilla huhtikuun alussa 2015, jolloin luotaimella oli matkaa Plutoon vielä hieman yli 100 miljoonaa kilometriä. Kuviin sisältyy Ralphilla otettu ensimmäinen värikuva[8] sekä LORRIn kuvasarja Charonista kiertämässä Plutoa. Näissä kuvissa erottuu sekä Pluton punertava sävy että Pluton pinnan selvästi tummempia ja vaaleampia alueita. Erityisesti mielenkiintoa herätti hyvin vaalea alue, joka vaikuttaa olevan ympäristöään puhtaamman jään alue Pluton toisen navan ympäristössä. Näissä kuvauksissa käytetty 1/10 sekunnin valotusaika on liian lyhyt, että pienemmät kiertolaiset olisi ollut mahdollista erottaa.[9] Pienimmät kiertolaiset, Kerberos ja Styx, havaittiin sen sijaan LORRIlla 25. huhtikuuta ja 1. toukokuuta välisenä aikana otetusta kuvasarjasta, jossa kukin valotus oli 10 sekunnin pituinen.[10]

Kuvasarjassa, jonka LORRI-kamera otti 29. toukokuuta ja 19. kesäkuuta välisenä aikana noin 25 miljoonan kilometrin etäisyydeltä Plutosta, Pluton pinnalta erottuu vaihtelevan näköistä maastoa. Kuvaston erikoisuus on kuitenkin Charonin pinnalla erottuva, selvästi ympäristöään tummempi alue.[11] Kesäkuun lopulla infrapunaspektrografi Ralph on havaitsi Plutossa metaania. Tämä ei sinänsä ollut uusi tieto, sillä plutosta havaittiin metaania Maasta käsin jo 1970-luvulla. Luotaimen havaintotarkkuus kuitenkin riittää selvittämään metaanin alkuperää. Ultraviolettispektrografi Alice teki 16. kesäkuuta testihavaintoja, joita tarvitaan myöhempien ilmakehähavaintojen käsittelyssä.[12]

Luotaimessa tapahtui jonkinlainen häiriö 4. heinäkuuta. Häiriö aiheutti luotaimen ja Maan välisen yhteyden katkeamisen noin kello 20.54 Suomen kesäaikaa. Häiriön ilmettyä luotain siirtyi automaattisesti turvatilaan, jonka turvin yhteys lennonjohtoon palautui kello 22.15 Suomen aikaa ja luotain alkoi lähettää vian paikallistamiseen tarvittavia tietoja Maahan. Häiriön seurauksena luotain ei voinut tehdä havaintoja.[13] Häiriön syy oli vain yhden kerran suoritettavassa komentosarjassa, joka valmisteli luotainta Pluton lähiohitukseen. Luotain jatkaa toimintaansa normaalisti 7. heinäkuuta, mutta häiriöstä aiheutui katkos havaintoaineistoon. Tutkimuksen kannalta katkoksella ei ole merkitystä.[14]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta New Horizons.