14 июля, примерно в 8 часов утра по восточному времени, полтонный космический корабль НАСА, который пролетал через Солнечную систему в течение девяти с половиной лет, наконец догонит крошечного Плутона в трех миллиардах миль от Солнца, самого отдаленного объекта, который кто-нибудь или что-нибудь с Земли когда-либо посещал. Невидимый невооруженным глазом, Плутон даже не был обнаружен до 1930 года, и с тех пор он считается чудаком нашей солнечной системы, совершенно отличным от каменистых планет вблизи Солнца, включая Землю, и в равной степени непохожим на внешние газовые гиганты. Этот причудливый и загадочный маленький мир станет потрясающим, поскольку космический аппарат New Horizons приближается к нему всего на расстоянии 6000 миль, а бортовые камеры снимают тысячи фотографий. Другие инструменты будут измерять топографию Плутона, химию поверхности и атмосферы, температуру, магнитное поле и многое другое. New Horizons также подробно рассмотрит пять известных лун Плутона, включая самый большой Харон. Это может даже найти другие луны, и, возможно, кольцо или два.
Связанные чтения
Файлы Плутона: взлет и падение любимой планеты Америки
купитьСвязанный контент
- Первые официальные данные с полета Плутона изменяют историю планеты гномов
- Эти инструменты помогут НАСА выяснить, может ли жизнь процветать на Европе
Всего лишь 20 лет назад ученые впервые узнали, что Плутон, далеко не один на краю солнечной системы, был лишь одним из огромного скопления маленьких замороженных тел на широкой, широкой орбите вокруг Солнца, словно оставленное кольцо мусора. на окраине строительной зоны. Это понимание, среди прочего, стимулировало миссию «Новые горизонты». Ученые говорят, что вы понимаете Плутон и то, как он вписывается в эти остатки тел, и вы сможете лучше понять формирование и эволюцию самой Солнечной системы.
Если все пойдет хорошо, «день встречи», как называет это команда New Horizons, станет безумным праздником огромного научного и инженерного мастерства - немалым подвигом будет бросить коллекцию точных инструментов через холодную пустоту на ускорении до 47 000 миль в час, чтобы встретиться почти десять лет спустя с ледяной сферой, примерно вдвое меньшей ширины, чем Соединенные Штаты. День также будет сладким оправданием для лидера миссии, Алана Стерна. 57-летний астроном, авиационный инженер, будущий астронавт и самопровозглашенный «разбойник», Стерн провел лучшую часть своей карьеры, борясь за то, чтобы привлечь внимание Плутона, которого он считает заслуживающим. Он начал подталкивать НАСА к утверждению миссии Плутона почти четверть века назад, а затем с разочарованием наблюдал, как агентство давало зеленый свет одному зонду Плутона за другим, чтобы потом отменить их. «Это было невероятно неприятно, - говорит он, - подобно тому, как Люси снова и снова дергает футбол от Чарли Брауна». Наконец, Стерн набрал других ученых и влиятельных сенаторов, чтобы присоединиться к его усилиям по лоббированию, и потому что аутсайдер Плутон долгое время был Любители детей, сторонники миссии ловко завербовали детей, чтобы написать в Конгресс, призывая одобрить финансирование космического корабля.
Штаб-квартира New Horizons находится в лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса недалеко от Балтимора, где Стерн и еще несколько десятков других плутоний будут установлены в течение нескольких недель вокруг большого июльского события, но в конце прошлого года я встретился со Стерном в Боулдере в Юго-западном исследовательском институте. где он является заместителем вице-президента по исследованиям и разработкам. Окно картины в его впечатляющем офисе выходит на Скалистые горы, где он часто отправляется в поход и отдыхает. Уравновешенный и спортивный в 5 футов 4, он также бегун, спорт, которым он занимается с точностью, ну, в общем, ученый-ракетчик. Он вычислил скорость своего шага и говорит (только полушутя), что он был бы мирового класса, если бы только его ноги были длиннее. Не будет преувеличением сказать, что он является поляризующей фигурой в сообществе планетологов; его целеустремленное преследование Плутона раздражало некоторых коллег. Так же, как и его страстная защита Плутона в те годы, когда астрономические чиновники понемногу переводили его на «карликовую планету», давая ему возможность бросить бомж из эксклюзивного клуба Солнечной системы, который теперь ограничен восемью крупными.
Время этого оскорбления, которое, как его видят Стерн и другие любители Плутона, не могло быть более драматичным, наступившим в августе 2006 года, всего через несколько месяцев после того, как « Новые горизонты» взлетели в космос с мыса Канаверал. Что делает понижение Плутона еще более болезненно ироничным по отношению к Стерну, так это то, что некоторые из прорывных научных открытий, которые он предсказал, значительно усиливают аргументы его оппонентов, открывая дверь в новую эру планетарной науки. Фактически, сам Стерн использовал термин «карликовая планета» еще в 1990-х годах.
Алан Стерн, главный исследователь миссии «Новые горизонты», начал настаивать на отправке космического корабля Плутону более двух десятилетий назад. «Я должен признать определенное упрямство», - говорит он. (Джейми Крипке) 
Космический корабль New Horizons весом 1054 фунта несет семь научных приборов для исследования поверхности и атмосферы Плутона и его спутников. У инструментов есть очаровательные названия, такие как Алиса, Ральф и REX. (NASA) 
Разобраться с особенностями поверхности Плутона - все равно что пытаться разглядеть метки на футбольном мяче на расстоянии 40 миль. Эти взгляды были построены из фотографий Хаббла. (NASA) 
Новые горизонты сделали это цветное изображение Плутона и его самой большой луны, Харона, с расстояния в 71 миллион миль. Вскоре элементы поверхности будут хорошо видны. (НАСА / Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса / Юго-западный научно-исследовательский институт) 
Ракета «Атлас V» запустила «Новые горизонты» в космос с мыса Канаверал 19 января 2006 года. Космический аппарат посетил Юпитер в феврале 2007 года, получив гравитационный импульс, который урезал три года пути. (NASA) **********
Богатый астроном Персиваль Лоуэлл, широко известный тем, что настаивал на наличии искусственных каналов на Марсе, впервые начал искать Плутона в своей частной обсерватории в Аризоне в 1905 году. Тщательное изучение орбит планет позволило предположить, что Нептун был не единственным объектом, оказывающим гравитационное воздействие. потянул на Уран, и Лоуэлл отправился на поиски того, что он назвал «Планета X». Он умер безуспешно, но молодой человек по имени Клайд Томбо, который имел страсть к астрономии, хотя и не получил образования в колледже, прибыл в обсерваторию и поднял поиск в 1929 году. После 7 000 часов наблюдения около 90 миллионов звездных изображений он увидел новую планету на своих фотопластинках в феврале 1930 года. 11-летний подросток предложил имя Плутон, римского бога подземного мира. Британская девушка по имени Венетия Бурни, которая обсуждала это открытие со своим дедушкой. Название было единодушно принято сотрудниками обсерватории Лоуэлла отчасти потому, что первые две буквы - инициалы Персиваля Лоуэлла.
Одинокая природа Плутона сбивала с толку ученых на протяжении десятилетий. Не должно ли быть других, похожих объектов за пределами Нептуна? Почему солнечная система так внезапно закончилась? «Казалось странным, что внешняя солнечная система будет настолько пустой, а внутренняя солнечная система заполнена планетами и астероидами», - вспоминает Дэвид Джевитт, ученый-планетолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. В течение десятилетий различные астрономы предполагали, что там были меньшие тела, но они не были видны. Они предположили, что кометы, которые периодически всплывают, чтобы осветить ночное небо, вероятно, были извлечены из пояса или диска обломков во внешних пределах Солнечной системы.
Стерн в статье, опубликованной в 1991 году в журнале « Икар», утверждал не только о существовании пояса, но и о том, что в нем содержатся такие большие вещи, как Плутон. Они были просто слишком далеко и слишком тусклы, чтобы их было легко увидеть. Его рассуждение: луна Нептуна Тритон - близнец Плутона, и, вероятно, вращался вокруг Солнца, прежде чем он был захвачен гравитацией Нептуна. У Урана резко наклонена ось вращения, вероятно, из-за столкновения эонов назад с объектом размером с Плутон. Это сделало как минимум три плутоноподобных объекта, что подсказывало Стерну, что их должно быть больше. Число планет в Солнечной системе когда-нибудь нужно будет пересмотреть в сторону увеличения, подумал он. Вероятно, были сотни, большинство из которых, включая Плутон, лучше всего относились к подкатегории «карликовых планет».
Всего через год в этом далеком регионе был обнаружен первый объект (кроме Плутона и Харона), названный «поясом Койпера» по имени голландского астронома Джерарда Койпера. Найденный Джевиттом и его коллегой Джейн Луу, его ширина составляет всего около 100 миль, а у Плутона - 1430 миль. Десять лет спустя астрономы Калифорнийского технологического института Майк Браун и Чед Трухильо обнаружили объект размером примерно в половину от Плутона, достаточно большой, чтобы быть сферическим, который они назвали Quaoar (произносится как «ква-война» и назвали в честь бога-создателя в мифологии пред - народ колумбийской тонгвы родом из бассейна Лос-Анджелеса). За ней последовал быстрый Haumea, и в 2005 году группа Брауна нашла Эрис, примерно того же размера, что и Плутон, и также сферическая.
Исследователи планет обнаружили много сотен меньших объектов пояса Койпера; может быть целых десять миллиардов, которые имеют милю в поперечнике или больше. Стерн проведет более точную перепись своих размеров с помощью камер на New Horizons. Его простая идея - составить карту и измерить кратеры Плутона и Харона, которые являются признаками столкновений с другими объектами пояса Койпера и, таким образом, служат репрезентативной выборкой. Когда Плутон находится ближе всего к Солнцу, замороженный поверхностный материал испаряется во временную атмосферу, часть которой уходит в космос. Эта «эрозия спасения» может стереть старые кратеры, поэтому Плутон проведет недавнюю перепись. Харон, без этой эрозии, предложит запись, которая охватывает космическую историю. В одной из ведущих теорий первоначальный, гораздо более плотный пояс Койпера мог бы сформировать десятки планет, больших или больших, чем Земля, но изменения орбиты Юпитера и Сатурна отбросили большую часть строительных блоков, прежде чем это могло произойти, пресекая формирование планет в бутон.
К тому моменту, когда 19 января 2006 года на мысе Канаверал были запущены «Новые горизонты», стало трудно утверждать, что Плутон существенно отличался от многих из соседних с ним пояса Койпера. Любопытно, что в то время не существовало строгого определения «планета», поэтому некоторые ученые утверждали, что необходимо сократить размер по размеру, чтобы избежать слишком длинного списка планет. Если бы вы назвали Плутон и другие относительно маленькие тела чем-то другим, у вас остались бы красивые аккуратные восемь планет - Меркурий через Нептун. В 2000 году Нил де Грас Тайсон, директор планетария Хейдена в Нью-Йорке, классно выбрал последний вариант, оставив Плутона вне выставки Солнечной системы.
Затем, когда «Новые горизонты» прошли менее 15 процентов пути к Плутону, члены Международного астрономического союза, отвечающие за наименование и классификацию небесных объектов, проголосовали на собрании в Праге, чтобы сделать эту договоренность официальной. Плутон и другие теперь должны были называться карликовыми планетами, которые, в отличие от первоначального значения Стерна, не были планетами. Они были совершенно другого рода зверя. Из-за того, что он обнаружил Эриду, Брауна Калтеха иногда обвиняют в понижении в должности. Он сказал, что был бы в порядке с любым результатом, но он действительно назвал свои мемуары 2010 года, Как Я Убил Плутон и Почему Это Прибыло .
«Это неловко, - вспоминает Стерн, которая не была в Праге для голосования. «Это неправильно с научной точки зрения и неправильно с педагогической точки зрения». Он говорил то же самое публично в то время на языке, который необычайно тупой в мире науки. Штерн отметил, что среди самых глупых аргументов в пользу понижения Плутона и других была мысль о том, что иметь 20 или более планет будет как-то неудобно. Также смешным, по его словам, является представление о том, что карликовая планета на самом деле не является планетой. «Вечнозеленый карлик не вечнозеленый?» - спрашивает он.
Едва скрытое презрение Стерна к тому, что он считает глупостью бюрократического и научного разнообразия, не всегда вызывало у него симпатию к коллегам. Один астроном, которого я спросил о Стерне, ответил: «Моя мама научила меня, что если ты не можешь сказать что-то хорошее о ком-то, не говори ничего». Другой сказал: «Его фамилия« Стерн ». Это говорит вам все, что вам нужно знать.
DeGrasse Tyson, со своей стороны, предлагает взвешенную похвалу: «Когда дело касается всего, от возбуждения общественных настроений в поддержку астрономии до пропаганды космических научных миссий и защиты Плутона, Алан Стерн всегда рядом».
Стерн также вызывает менее сдержанное восхищение. «Алан невероятно креативен и невероятно энергичен», - говорит Ричард Бинзел, ученый-планетатор из Массачусетского технологического института, знакомый со Стерном со школьной скамьи. «Я не знаю, откуда он это взял».
**********
Стерн вырос в Новом Орлеане, а затем в Далласе. Его отец был руководителем бизнеса, а мать оставалась дома с Аланом и двумя его братьями и сестрами. «Алан был на 100 процентов поглощен космическими путешествиями к 8 годам», - вспоминает его младший брат Хэп, адвокат в Далласе. «Он больше всего хотел стать космонавтом». К тому времени, когда Стерн поступил в колледж, в 1975 году, программа «Аполлон» закончилась, и первый запуск космического челнока состоялся через несколько лет, но после того, как он провел студенческий год или два в качестве « бездельник »- его слово - он начал работать, чтобы стать именно тем, что НАСА ожидало бы от своих кандидатов в космонавты: переизбыток. «С этого момента я получил отличные оценки», - говорит он, окончив Техасский университет в Остине, получив степень по физике и астрономии. Его внеклассные занятия также были удобны для космонавтов: он получил лицензию пилота, стал инструктором по полету
Люди постоянно дают обеты, подобные этому. Их гораздо проще сделать, чем сохранить, особенно когда ваша карьера не столь реалистична, как стремление стать космонавтом. и научился прыгать с парашютом и подводное плавание.
Он остался в Остине и получил степень магистра в области аэрокосмической техники и планетарной атмосферы. Работал инженером в аэрокосмической компании Martin Marietta, работая над различными спутниковыми программами. Затем он перешел в Лабораторию физики атмосферы и космоса в Университете Колорадо в Боулдере, где разработал и наблюдал за прибором для спутника, предназначенного для изучения кометы Галлея во время его визита в 1986 году. Этот спутник, тем не менее, находился на борту космического челнока «Челленджер», когда 28 января 1986 года корабль взорвался, в результате чего погиб экипаж из семи человек, и программа американского полета в космос была приостановлена.
Стерна заинтриговали кометы, и он закончил тем, что написал докторскую диссертацию об эволюции этих ледяных тел, и он разработал инструменты для их изучения. Его ультрафиолетовый спектрограф уловил бы свет, отражающийся от временной атмосферы кометы, чтобы выяснить, из чего он сделан. В прошлом году, когда зонд Rosetta Европейского космического агентства стал первым на орбите кометы, один из ультрафиолетовых спектрографов Стерна обнаружил, что поверхность кометы на удивление лишена водяного льда.
Учитывая это экстраординарное достижение, «Ничто, если не безжалостное», Штерн обращался к корпусу астронавтов три раза после того, как шаттл снова начал летать в 1988 году, и даже был выбран в качестве одного из 130 претендентов, приехавших в Хьюстон на собеседование. В конце концов, он не был выбран. Но он надеялся, что получит еще один снимок, когда комета Хейла-Боппа осветит ночное небо в 1997 году. Он приспособил один из своих инструментов для катания на шаттле - и кто, как он был убежден, мог управлять им лучше, чем сам Стерн? НАСА передало решение комитету астронавтов, который решил, что его опыт будет иметь важное значение, и он был рад, что наконец-то полетит в космос.
В последнюю минуту, однако, НАСА отправила в полет канадского астронавта, оттолкнув Стерна. Даже сегодня он беспокоится, вспоминая свое разочарование. «Я был очень расстроен, потому что я понял, что не было ... время истекало. Не было никакой возможности, чтобы я ... все было сделано. Это была сделка. Это единственный раз в моей жизни, когда я плакал из-за работы », - говорит он. «Я имею в виду, я только что потерял».
Но это не замедлило его. В дополнение к наблюдению за миссиями и непродолжительным пребыванием в качестве заместителя администратора НАСА по науке, он стал соучредителем компании под названием Uwingu, которая собирает деньги на астрономическую деятельность путем (неофициально) продажи прав на присвоение имен экзопланетам и кратерам на Марсе. Он также стал одним из основателей World View, который планирует доставить туристов на край космоса на высотных воздушных шарах, и еще одну компанию, называемую Golden Spike, для продажи миссий на Луну в страны, которые хотят туда попасть. И один проект мог бы осуществить его мечту о космическом путешествии самому. Он и его команда из Southwest разработали приборы для суборбитальных космических полетов, запланированные частными компаниями Virgin Galactic и XCOR Aerospace. Ученым нужно будет запустить приборы, и, по словам Стерна, «мы купили в общей сложности девять мест» на отдельных рейсах. Он полон решимости занять несколько из них.
**********
Однако есть и другая причина, которая одержима им еще более страстно, чем путешествие в космос. «Даже в аспирантуре, - сказал Бинзел, когда я встретился с ним в Боулдере, - Алан говорил со мной об этом. Он похож на Люка Скайуокера ». Затем в ролике подражания Дарту Вейдеру:« Изучение Плутона ... это твоя судьба ».
Со времени его открытия ученые-планетисты узнали о Плутоне лишь несколько вещей: они зафиксировали его 248-летнюю орбиту, и тщательные наблюдения за тем, как Плутон и Харон окружают друг друга, привели к их размерам и массам. Из них можно предсказать композиции - смесь камня и льда. Большая часть льда на обоих - это замерзшая вода, в то время как ледяное покрытие поверхности Плутона в основном состоит из замерзшего азота. Температура поверхности колеблется около минус 380 градусов по Фаренгейту.
Ожидается, что New Horizons покажет гораздо больше. Камеры видимого света будут не только считать кратеры, но и наносить на карту холмы, долины, скалы и трещины, которые меньше футбольного поля. Инфракрасные датчики будут показывать колебания температуры поверхности, возможно, обнаруживая теплые пятна, которые указывают на геологическую активность. Один набор инструментов будет анализировать химический состав поверхности, а другой, аналогично спектрографу на борту Rosetta, будет изучать временную атмосферу.
Список вопросов почти бесконечен. Есть ли у Плутона океан жидкой воды под его ледяной поверхностью, например, такой, как на ледяных лунах Юпитера и Сатурна? Этот океан питает гейзеры, которые распыляются в космос? Почему Плутон имеет большую долю камней подо льдом, чем Харон?
И затем есть вопросы, которые ученые даже не знают достаточно, чтобы задавать. «Большой урок планетарной науки, - говорит Стерн, - когда вы проводите первую разведку нового типа объекта, вы должны ожидать неожиданного».
Приходите на встречу, жена Стерна, Кэрол, и их трое детей вместе с родителями, братьями и сестрами, племянницами и племянниками, а также несколькими кузенами присоединятся к нему в штабе миссии. «Я не могу представить, что меня там нет, - говорит младшая дочь Стерна, Кейт, 24 года. - Это как если бы вы были женаты, а ваша жена рожала, а вы не появлялись».
Уже подход космического корабля делает новости. В апреле НАСА выпустило первые цветные изображения Плутона и Харона из New Horizons. Лучшие фотографии еще впереди. Некоторые любители Плутона размышляли, что, фокусируя этот размытый шарик, New Horizons могут найти причину для восстановления своего планетарного статуса. Это романтическое понятие, но Стерн не убежден. Вместо этого он сосредоточен на деталях встречи, на данных, которые уже поступают, и на новом понимании объекта, который захватил его внимание более двух десятилетий и загадал мир на восемь с половиной. «Что-то очень глубокое говорит о людях и нашем обществе, что-то очень хорошее в нас, что мы вложили свое время и деньги в создание машины, способной пролететь через три миллиарда миль в космосе, чтобы исследовать систему Плутона. Но, - продолжает он, - это затрудняет празднование и оценку этого достижения в контексте постоянной дискуссии о понижении в должности Плутона ».
