Kosmonautika (úvodní strana)
Kosmonautika@kosmo.cz
  Nepřihlášen (přihlásit)
  Hledat:   
Aktuality Základy Rakety Kosmodromy Tělesa Sondy Pilotované lety V Česku Zájmy Diskuse Odkazy

Obsah > Sondy > New Horizons
tisk 

New Horizons

Alternativní názvy New Frontiers 1, Pluto - Kuiper Belt
Označení COSPAR 2006-001A
Stát USA
Start 2006-01-19
Cíl Jupiter, Pluto, asteroidy

Sonda New Horizons má za úkol prozkoumat na průletové dráze soustavu Pluto-Charon. Let pak bude pokračovat dál za oběžnou dráhu Pluta do oblasti tzv. Kuiperova pásu, přičemž není vyloučeno setkání s některým objektem tohoto systému. Sonda odstartovala 2006-01-19.

New Horizons u cíle - 650x520x16M (48 kB) Kosmonautika dvacátého století umožnila lidstvu blízký pohled na všechny planety sluneční soustavy. Jedinou výjimkou zůstala planeta Pluto. Tento objekt, o němž mnozí tvrdí, že se na seznam planet dostal omylem, čekal na pozemského průzkumníka až na začátek nového tisíciletí.

Pluto se svým měsícem Charonem byl po dlouhou dobu jediným známým tělesem za drahou Neptuna. Svými fyzikálními vlastnostmi a oběžnou dráhou se zcela liší od skupiny planetárních plynových obrů, kroužících kolem Slunce v menší vzdálenosti. Odpovídá našim představám o zástupcích tzv. Kuiperova pásu, což je disk ledových těles za drahou Neptuna. Sonda New Horizons po průletu kolem Pluta by měla zavítat i do těchto vzdálených končin a není vyloučeno i setkání s nějakým představitelem tohoto zajímavého prostoru na hranicích solárního systému.

New Horizons {=Nové obzory} je první misí programu New Frontiers {=Nové hranice}.

Konstrukce

Kosmickou sondu navrhla a postavila Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHU-APL), Laurel, Md., USA. Na vybavení spolupracovaly další společnosti a instituce z různých zemí. Vědecké vybavení bylo vyvinuto pod vedením Southwest Research Institute (SwRI). Na jednotlivých vědeckých přístrojích se podílely dále JHU-APL, NASA Goddard Space Flight Center, University of Colorado, Stanford University a Ball Aerospace Corporation.

Schema sondy - 861x609x16M (53 kB) Hmotnost kompletní sondy včetně náplně pracovních médií obnáší 478 kg. 77 kg tvoří palivo a 30 kg připadá na vědecké vybavení. Sonda je navržena tak, aby byla schopna plnit úkoly s omezenými zdroji elektrické energie. Spotřeba každého ze sedmi vědeckých přístrojů není větší než 10 W. Data z jednotlivých přístrojů jsou ukládána do dvou palubních záznamníků SSM [=Solid State Memory], z nichž jsou později přenášena na Zemi.

V normálním režimu probíhá komunikace se Zemí prostřednictvím vysokoziskové antény o průměru 2.1 m. Kromě toho jsou k dispozici menší antény sloužící jako záloha a jako hlavní zařízení v úvodní fázi letu v nevelké vzdálenosti od Země. Jistá část letu bude probíhat ve stavu částečné hibernace. I v těchto fázích bude palubní počítač monitorovat stav systémů a předávat telemetrii ve formě kódovaného nízkoenergetického signálu, tzv. majáku (beacon).

Sonda je určena k práci v oblastech s velice nízkou teplotou. Z tohoto předpokladu vychází jednak způsob důkladné tepelné izolace, která dovoluje provoz přístrojů i bez vysoce výkonných topných článků, jednak mechanická konstrukce, která se obešla bez choulostivých výklopných mechanismů či orientovaných plošin. Jedinými pohyblivými články jsou ochranné kryty na pěti vědeckých přístrojích.

Sonda je po většinu času stabilizována rotací, pouze během setkání s cílovými objekty přechází na tříosou stabilizaci. Na palubě nejsou instalovány silové setrvačníky; orientace, řízení polohy a dráhové úpravy se dějí pomocí malých raketových motorků. Navigační systém pracuje na základě údajů palubních gyroskopů, sledovačů hvězd a slunečního čidla.

Na palubě sondy se nachází kompaktní disk obsahující jména 435 tis. lidí, kteří se včas přihlásili prostřednictvím internetu.

Základní konstrukce tělesa sondy má tvar nízkého hranolu s trojúhelníkovitou podstavou. Výška základního tělesa činí 0.7 m, nejširší strana podstavy má délku 2.7 m. Celková výška sondy s anténou a přístroji obnáší 2.2 m. Z jednoho vrcholu trojúhelníka vystupuje válcový termoelektrický generátor. Základem je centrální hliníkový válec podpírající připojené voštinové panely, na něž je umístěno veškeré vybavení. Uvnitř tělesa je instalován tank s pohonnými látkami.

Povelový systém a systém zpracování dat je založen na 12 MHz procesoru Mongoose V se zvýšenou odolností proti radiaci. Procesor vydává provozní příkazy pro jednotlivé subsystémy, shromažďuje a zpracovává data z přístrojů a připravuje informace vysílané k Zemi. Je vybaven pokročilými autonomními algoritmy, pomocí nichž si sonda kontroluje stav jednotlivých systémů a pokud je potřeba, napravuje chyby, zapíná záložní systémy nebo žádá pozemní středisko o operativní rozhodnutí o dalším postupu. Data jsou ukládána ve dvou (1 hlavní a 1 záložní) SSM záznamnících o kapacitě po 8 GB. Hlavní procesor shromažďuje, komprimuje, formátuje a ukládá do SSM vědecká data a informace o stavu systémů. Procesor povelového systému a systému zpracování dat, datový záznamník, proudové konvertory, naváděcí a řídící procesor, elektronika pro rádiové experimenty a sledovací elektronika a interface mezi procesorem a vědeckými přístroji jsou uloženy ve společném modulu IEM [=Integrated Electronic Module]. Sonda je vybavena jedním IEM jako zálohou.

Termoregulace využívá principu termosky k efektivnímu udržení tepelných podmínek na palubě. Sonda je pokryta lehkými vícevrstvými izolačními fóliemi zlaté barvy, které zabraňují uniku tepla produkovaného palubní elektronikou. Předpokládá se, že teplota uvnitř tělesa se bude pohybovat po celou dobu letu v rozmezí 10 až 30°C. Termoregulační systém sleduje úroveň elektrického příkonu provozovaných přístrojů a pokud je v činnosti jen malý počet spotřebičů, čemuž odpovídá výkonová úroveň asi 150 W, zapíná malá topná tělíska rozmístěná po celém prostoru tělesa sondy. V úvodních fázích letu, kdy je sonda dostatečně zahřívána Sluncem, je potřeba naopak jisté množství tepla odvádět. Pro tyto případy termoregulační systém disponuje žaluziemi. Termoizolační fólie jsou složené z 18 vrstev Dacronu, uzavřených do vrstvy Mylaru a Kaptonu pokovených hliníkem. Slouží zároveň jako ochrana proti nárazům mikrometeoritů.

Pohonný systém slouží pouze pro dráhové korekce a k řízení polohy sondy. Motorický impuls potřebný k dosažení Pluta je zcela zajištěn funkcí nosné rakety.
Sonda New Horizons je vybaven 16 malými raketovými hydrazinovými motorky namontovaných kolem celého tělesa sondy po dvojicích na osmi místech. Čtyři motorky o tahu 4.4 N jsou určeny především pro dráhové korekce. 12 motorků o tahu 0.8 N slouží ke změnám orientace sondy a k ovládání rotace. Osm motorků z celkového počtu je vybráno jako hlavní sestava, druhých osm je záložních.
K pohonnému systému patří dále nádrž na kapalné pohonné látky a potrubní rozvody. Na začátku letu má sonda k dispozici 77 kg hydrazinu uložených v lehké titanové nádrži. Tlak v rozvodech se udržuje stlačeným héliem. Potřeba pohonných látek je minimální vzhledem k tomu, že je pro urychlení počítáno s gravitační asistencí Jupitera a dále proto, že kolem cíle sonda jenom proletí a tudíž nemusí provádět brzdící manévr.

Navigace a řízení polohy. New Horizons je nutno orientovat v prostoru do různých směrů podle potřeb zaměření vědeckých přístrojů a spojovací antény a během motorických manévrů. Poloha sondy se zjišťuje kamerami sledovačů hvězd, inerciálními měřícími jednotkami IMU [=Inertial Measurement Unit], obsahujícími soustavu gyroskopů a akcelerometrů, a digitálními slunečními senzory. Poloha, ať v módu stabilizace rotací či tříosé stabilizace, se udržuje výše popsanou sestavou reaktivních motorků.
IMU a sledovače hvězd poskytují nepřetržité informace o poloze do procesoru řízení polohy. Stejně jako u hlavního počítače se v tomto systému používá procesor 12 MHz Mongoose V. Systém je navíc zdvojený. Kamery sledovačů hvězd mají v paměti mapu 3000 hvězd. Každé 0.1 s pořizuje jedna kamera širokoúhlý snímek hvězdného pole. Poloha hvězd na snímku je srovnána s mapou hvězd v paměti a z odchylek se počítá okamžitá orientace. IMU poskytují informace o zrychlení a otáčení sondy každé 0.01 s. V případě odchylky od stanovených hodnot, je poloha sondy opravena zážehem orientačních motorků. Sluneční čidlo je pouze nouzové záložní zařízení, které by dokázalo zaměřit sondu na Slunce - a Zemi, která se nachází z hlediska sondy prakticky ve stejném směru - v případě závady ostatních prvků systému.
V módu udržování stabilizace rotací se sonda otáčí rychlostí 5 ot./min. V tomto módu zůstává prakticky po celou dobu letu, během korekčních manévrů, rádiových spojení se Zemí i v období hibernace. Pouze v případě provádění cílených vědeckých měření a při zkouškách přístrojů přechází sonda k tříosé stabilizaci.

Spojovací systém pracuje v pásmu X a kromě přenosu dat v obou směrech slouží k přesnému radiometrickému sledování spojovými stanicemi DSN [=Deep Space Network]. Systém je tvořen dvěma nízkoziskovými anténami LGA [=Low Gain Antenna] na opačných stranách sondy, používanými v blízkosti Země, jednou parabolickou anténou o průměru 0.3 m se středním ziskem a hlavní parabolickou vysokoziskovou anténou o průměru 2.1 m. Antény jsou pevně spojeny s tělesem sondy, proto v okamžicích komunikace musí být v příslušném směru zaměřena celá sonda. Šířka svazku vysokoziskové antény je přitom pouze 0.3°. Anténa se středním ziskem (šířka svazku 14°) slouží jako záloha pro případ, kdy nebude možno kosmický aparát přesně zaměřit. Všechny antény jsou schopny pracovat buď s pravotočivou či levotočivou kruhovou polarizací.
Rychlost přenosu dat závisí na vzdálenosti od Země, výkonu vysílače a pozemním technickém vybavení. V případě vysílání ze vzdálenosti Pluta přes vysokoziskovou anténou sondy New Horizons do sítě 70 m antén DSN činí rychlost přenosu asi 700 bit/s. Doba letu rádiového signálu z této vzdálenosti obnáší asi 4 h a odvysílání veškerých dat získaných během průletu zabere za těchto podmínek 9 měsíců. Sonda je vybavena moderní konstrukcí rádiového přijímače, která se vyznačuje pouze 66% spotřebou ve srovnání se stávajícími přístroji. Do komunikačního systému je integrován experiment REX [=Radio Science Experiment], určený k sondáži atmosféry Pluta.
Celý telekomunikační systém, vyjma konstrukce antény, je redundantní.

Systém zásobování elektrickou energií je postaven na jednom radioizotopovém termoelektrickém generátoru RTG [=Radioisotope Thermoelectric Generator]. Elektrická energie je vyráběna přirozeným radioaktivním rozpadem oxidu plutonia (PuO2). Generátor poskytl U.S. Department of Energy a obsahuje 11 kg palivové náplně. Spotřeba proudu v systémech sondy je sledována palubním počítačem tak, aby momentální spotřeba nepřesáhla výkon RTG. Výkon generátoru se snižuje přibližně o 3.5 W/rok.
Na rozdíl od předchozích misí do vzdálených oblastí Sluneční soustavy nemá New Horizons akumulátory. Na začátku letu produkuje RTG přibližně 240 W (30 V stejnosměrných), v červenci 2015 (nejbližší termín příletu k Plutu) poklesne výkon na 200 W. Omezený výkon generátoru se obchází cyklickým přepínáním pracujících přístrojů). Energetický systém je plně zálohovaný.

Vědecké vybavení

Vědecké vybavení sondy New Horizons sestává ze sedmi experimentů - tří optických přístrojů, dvou plazmových experimentů, detektoru kosmického prachu a rádiového vybavení k sondáži atmosféry. Vědecká náplň je zaměřena na topografické studium, průzkum globální geologické stavby, složení povrchu a povrchové teploty, teploty a tlaku atmosféry a rychlosti úniku atmosférických částic do kosmického prostoru planety Pluto a jeho měsíců. Sonda má rovněž studovat planetární systém Jupitera, pokud bude sonda vypuštěna na dráhu procházející kolem planety. V případě prodloužení primární mise budou přístroje využity k průzkumu dalších objektů Kuiperova pásu.

Užitečné vědecké zatížení je značně miniaturizované a energeticky nenáročné. Přístroje vyžadují méně než 28 W. Vybavení je navrženo z hlediska odolnosti proti nízkým teplotám panujícím u Pluta a za ním.
Na palubě sondy se nacházejí následující vědecké experimenty:

  • Vysokorozlišující kamera LORRI [=Long Range Reconnaissance Imager] slouží k pořízení detailních snímků povrchu a ke studiu geologických vlastností Pluta, Charonu a případných dalších těles;
  • Kamerový systém Ralph je určen k dokumentaci topografických prvků a spektrálních charakteristik povrchů a atmosfér navštívených objektů ve středním rozlišení a sestává z:
    • multispektrální zobrazovací kamery ve viditelném pásmu MVIC [=Multispectral Visible Imaging Camera], která je tvořena:
      • třemi panchromatickými (černobílými) detektory;
      • čtyřmi barevnými detektory;
    • infračerveného mapujícího spektrometru LEISA [=Linear Etalon Imaging Spectral Array];
  • Ultrafialový zobrazovací spektrometr ALICE;
  • Detektor slunečního větru SWAP [=Solar Wind at Pluto] pro měření interakcí slunečního větru s atmosférou Pluta a ztráty atmosférických částic únikem do kosmického prostoru;
  • Spektrometr energetických částic PEPSSI [=Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation] je určen ke studiu hustoty, složení a původu energetických částic a plazmatu atmosféry Pluta;
  • Detektor prachových částic SDC [=Student Dust Counter] sloužící k měření koncentrace prachových částic ve vnějších oblastech solárního systému;
  • Rádiová aparatura REX [=Radio Science Experiment] tvoří doplňkové zařízení ke komunikačnímu systému a je určena k zákrytovým experimentům.

Přípravy ke startu a průběh letu

Začátek cesty

Startovní okno pro let k Plutu se v roce 2006 otevřelo již 2006-01-11 a trvalo až do 2006-02-14. Každého dne se naskýtala přibližně dvouhodinová příležitost ke vzletu. Pokud by byla mise zahájena do 2006-02-02, bylo možno podniknout let kolem Jupitera a využít jeho gravitační asistence k dalšímu urychlení a tím i zkrácení doby letu. Poslední dva týdny startovního okna umožňovaly pouze let po přímé trajektorii. Závislost data příletu k planetě na okamžiku startu ilustruje následující tabulka:

Datum startu Datum příletu
2006-01-11 až 2006-01-27 2015-07-14
2006-01-28 2015-08-15
2006-01-29 až 2006-01-31 2016-07-12
2006-02-01 až 2006-02-02 2017-07-11
2006-02-03 až 2006-02-08 2018-07-10
2006-02-09 až 2006-02-12 2019-06-07
2006-02-13 až 2006-02-14 2020-07-20

Kromě uvedeným možností existovala i eventualita odložit start až na začátek roku 2007.

Jako nosič byla zvolena raketa Atlas V, model 551, s pěti urychlovacími stupni na tuhé pohonné látky (TPL) rozmístěnými kolem centrálního tělesa. Ve druhém stupni byl použit vyzkoušený motor Centaur. Konečnou rychlost měl dodat sondě sériový urychlovací motor Star 48B na TPL.

Roll-out - 466x700x16M (67 kB) Požadavek na dodatečné zkoušky nádrží nosné rakety, se kterými přišli inženýři koncem roku 2005 zapříčinily, že se nestihnul začátek startovního okna připadající na 2006-01-11. Jako reálný termín startu bylo jmenováno datum 2006-01-17. Do startovní polohy byla kompletní sestava rakety převezena na mobilním vypouštěcím zařízení MLP [=Mobile Launch Platform] 2006-01-16, den před plánovaným vzletem.

2006-01-17 bylo po technické stránce vše připraveno, počasí na Floridě panovalo na stávající roční dobu skvělé. Jediné problémy týmu na kosmodromu činil nespolehlivý vítr, jehož rychlost často překračovala povolené hodnoty. Stále ale ještě byla šance, že se v průběhu přibližně dvou hodin, kdy se mohl vzlet uskutečnit, vítr umoudří.

Vzlet byl v prvním kroku načasován na začátek denního startovního okna a k tomuto okamžiku také směřovalo odpočítávání. Countdown probíhal podle očekávání až do T-4:00 min, kdy byl plánovaně na 10 min přerušen. V tomto okamžiku začalo čekání na to, jestli se vítr utiší. Čas startu byl několikrát přesunut vždy řádově o několik desítek minut, situace se však neměnila. Krátkodobé potíže měla i sledovací stanice na ostrově Antigua v Karibském moři, bez jejíž asistence není start možný. Ani síť DSN nefungovala zcela bezchybně. Zatímco technické závady se podařilo rychle zvládnout, počasí na čekající raketu nebralo žádný ohled. Poslední ohlášený termín se kryl s koncem startovního okna. Diváci sledující situaci na rampě, v televizi či na internetu již doufali, že se tentokrát vše zdaří, protože ze střediska uslyšeli známou sekvenci dotazů směřovaných na techniky, kteří měli na starosti jednotlivé systémy a jejich stručné odpovědi "Go!" a nakonec zaznělo "Go!" i z úst letového ředitele. Odpočet se poprvé posunul pod hranici T-4:00 min.

Hodiny ale bohužel běžely jen velice krátkou dobu. Znovu dal totiž o sobě vědět zrádný vítr, jehož rychlost přesáhla hodnotu 33 uzlů a v okamžiku T-2:34 min následoval nemilosrdný verdikt. Startovní sekvence byla přerušena a vzhledem k tomu, že už tohoto dne minula poslední příležitost zažehnout motory rakety Atlas, byl vzlet odložen na příští den.

Ani 2006-01-18 se však pracovníkům kosmodromu na Mysu Canaveral nepodařilo zahájit cestu na hranice Sluneční soustavy. Příčina byla tentokrát velice prozaická a na špičkové zařízení v USA až legrační. Laboratoř Johns Hopkins University - Applied Physics Laboratory, která řídí let sondy, zažila v ranních hodinách výpadek proudu a do okamžiku startu, krátce po poledni, se dodávka elektrické energie nepodařila obnovit. Znamenalo to jediné - minimálně další den čekání. Možnosti vzletu se naštěstí opakovaly každodenně a stále zbývalo dost času, aby sonda New Horizons stačila včas odletět.

2006-01-19 měl tým na floridském kosmodromu na Mysu Canaveral za sebou dva nezdařené pokusy o dopravení sondy k Plutu do vesmíru a chystal se pokus třetí. Předpověď počasí byla pro tento den poměrně příznivá a rovněž technika nevykazovala žádné potíže.

V 15:58 UT se v čase T-120 min opět rozběhlo odpočítávání. Ve zbývajících minutách bylo počítáno i s plánovaným přerušením v délce 10 min v okamžiku T-4:00 min, určené pro vyřešení eventuálních nečekaných problémů. Začalo podchlazování mobilní startovací plošiny MLP [=Mobile Launch Platform]. Tato operace se provádí, aby se snížil tepelný šok v okamžiku, kdy do rakety začnou proudit kryogenní pohonné látky.

Ačkoliv se dnešní startovní okno otvíralo v rozmezí od 18:08 do 20:07 UT, přesto existovaly dva okamžiky, kdy byl vzlet zakázán. Při startu v 18:20 UT a 19:55 UT by totiž trajektorie rakety procházela příliš blízko jiných umělých kosmických objektů. Tyto zakázané intervaly jsou v zkratkovém žargonu NASA nazývány COLA [=Collision Avoidance].

Po vychlazení propojovacích potrubí začalo v 16:11 UT plnění stupně Centaur kapalným kyslíkem o teplotě -183°C. Motor RL10 instalovaný v Centauru pracuje s nejvýkonnější známou kombinací pohonných látek, což je kapalný vodík (palivo) a kapalný kyslík (okysličovadlo).

V 16:28 UT byl již dostatečně vychlazen také systém kapalného kyslíku prvního stupně nosné rakety Atlas V a započalo plnění nádrže, která je největší nádobou na raketovém nosiči. Stupeň Centaur byl již v této chvíli naplněn okysličovadlem přibližně do poloviny. První stupeň Atlasu je osazen motorem RD-180, který vyvinula ruská konstrukční kancelář pod vedením V. P. Gluška.

Kolem 16:32 UT se rozběhla procedura podchlazování potrubí kapalného vodíku. Mezitím v 16:37 UT se doprava kapalného kyslíku do nádrží Atlasu přepnula z tzv. módu pomalého plnění do módu rychlého plnění.

V čase T-90 min (16:38 UT) byl Centaur zaplněn již na 95% kapalným kyslíkem a probíhalo kontinuální doplňování. O několik minut později ohlásila čidla, že první stupeň už spolykal přibližně 10% požadovaných zásob kyslíku. Na bronzovém povrchu stupně se začala objevovat námraza. Centaur dosáhl letového množství kapalného kyslíku v 16:44 UT.

V 16:55 UT po dokončené přípravě potrubních tras byl vydán souhlas se zahájením plnění nádrže stupně Centaur kapalným vodíkem o teplotě -253°C.

V 16:55 UT se podařilo do stupně Atlas dopravit již 50% požadovaného objemu kapalného kyslíku. Palivo pro motory RD-180, což je RP-1, nebo-li kerosen, bylo natankováno již 2006-01-16 a protože se jedná o látku, která je skladována při normálních podmínkách, nebylo ji nutno po nezdařeném vzletu 2006-01-17 a 2006-01-18 znovu z nádrží odčerpávat.

Přibližně hodinu před plánovaným startem v 17:01 UT začalo podchlazování motoru na druhém stupni. V 17:15 UT již hladina vodíku v Centauru dosáhla 97% a probíhalo doplňování na maximální úroveň. O pět minut později skončila rychlá fáze plnění prvního stupně kyslíkem a i zde následovalo postupné doplňování. Nosná raketa tak byla prakticky připravena ke vzletu.

T-30 min (17:28 UT) stále pokračovalo odpočítávání. Počasí na Mysu prozatím vypadalo velice nadějně. V 17:47 UT byla do řídícího počítače rakety uložena aktuální data o směru a rychlosti výškového větru.

V 17:50 UT oznámili meteorologové, že mraky vytvářejí hustou pokrývku ve výšce 1 km. Byla však naděje, že se v průběhu startovního okna rozptýlí. Na Mysu Canaveral přitom platí zásada, že oblačnost nemá být nižší než 2000 stop (1.8 km). V opačném případě nelze stoupající raketu vizuálně sledovat, což odporuje bezpečnostním předpisům.

V 17:54 UT (T-4:00 min) byl odpočet podle plánu přerušen. Oblačná přikrývka nad kosmodromem nicméně naznačovala, že přerušení bude delší než předpokládaných 10 min. Obavy se bohužel naplnily a ještě před koncem přerušení padlo rozhodnutí start odložit, nejprve o 5 min na 18:13 UT a o chvíli později na 18:25 UT. Už od rána se k Mysu valily od Atlantického oceánu nízké mraky. Oblačnost naštěstí nebyla souvislá, v mracích se objevovaly poměrně velké plochy modrého nebe. V 18:11 UT byl start opět posunut, tentokrát na 18:30 UT. V tomto případě ale dodatečných 5 min mělo posloužit k vyklizení bezpečnostního pásma kolem rampy.

Aniž by se obnovilo odpočítávání, byl start již po několikáté odsunut, tentokrát na 18:40 UT. Mraky stále bránily sledovat vzlétající raketu po potřebnou dobu.

V 18:29 UT specialista mající na starosti povětrnostní podmínky povolil pokračovat v odpočítávání. Oblačnost byla v tuto chvíli přijatelná. O dvě minuty bylo ale všechno jinak, připluly další mraky a středisko oznámilo, že je nutno dále vyčkávat. Zároveň bylo zapotřebí obnovit v řídícím počítači údaje o výškovém větru, protože platnost starých dat měla vypršet v 18:45 UT.

Meteorologická měření stále nemohla potvrdit okamžik startu. Přesto padl další údaj - poletíme přesně v 19:00 UT! Obloha se začala protrhávat a i na televizních záběrech bylo vidět rozsáhlé okno v mracích, blížící se ke kosmodromu.

V 18:56 UT se v čase T-4:00 min opět rozeběhl countdown a tentokrát měl souzeno konečně doběhnout až do konce. V T-3:45 min byla odjištěna pyrotechnika. V 18:57 UT (T-3:00 min) byly uzavřeny kyslíkové odvětrávací ventily na prvním stupni a nádrž se začala tlakovat na letovou úroveň. Začalo rovněž tlakování nádrže s palivem RP-1. V T-2:00 min se elektrické systémy rakety přepojily na vlastní zdroje; doplňování vodíku a kyslíku do stupně Centaur mělo být během několik vteřin dokončeno. V T-1:30 min došlo k odjištění destrukčních systémů pro případ havárie rakety během vzletu.

Po několikadenních peripetiích se okamžik vzletu přiblížil. Odpočítávání pokračovalo hladce, mraky se umoudřily, bezpečnostní technik mlčel a v sále vzrůstalo s každou vteřinou napětí. Konečně countdown dospěl k číslu 00:00.

Start - 458x700x16M (35 kB) V 19:00:00 UT (14:00 místního času EST) se na startovním komplexu číslo 41 zažehly pomocné motory na tuhé pohonné látky SRB a hlavní motor RD-180 prvního stupně rakety Atlas V (model 551, výr. číslo AV-010) a historicky první mise k Plutu a do oblastí nacházejících se za ním začala. Klíčové okamžiky navádění sondy na meziplanetární dráhu jsou dále uváděny jen heslovitě:

  • T+20 s - raketa je vystavena maximálnímu aerodynamickému odporu a tah hlavního motoru se proto snižuje na 2/3.
  • T+45 s - tah motoru RD-180 se opět zvyšuje až na 86%.
  • T+1:15 min - tah hlavního motoru se opět snižuje na 75% jako příprava na dohoření pětice pomocných motorů SRB [=Solid Rocket Booster].
  • T+1:40 min - pomocné motory SRB ukončily činnost a motor zvyšuje tah na 100%.
  • T+1:47 min - nepotřebné pomocné motory jsou odhozeny - nejprve dva z pěti a po 1.5 s zbývající tři.
  • T+1:55 min - všechny motory SRB (výrobce Aerojet) jsou bezpečně odděleny, raketa pokračuje v letu poháněna motorem RD-180 pracujícím na 100%, zrychlení se zvyšuje až na 2.5 G, pak se tah sníží, aby oddělení krytu proběhlo při požadovaných 2.5 G, k oddělení má dojít za 85 s.
  • T+3:50 min - dva díly krytu na špici rakety se bez problémů rozdělují a zůstávají za stoupajícím nosičem, zároveň je odhozen dvojdílný adaptér který spojoval stupeň Centaur s aerodynamickým krytem. 11 s po oddělení pracuje RD-180 opět na 100% až do chvíle než se dosáhne zrychlení 5 G, těsně před vypnutím motorů bude tah snížen na 4.6 G.
  • T+4:38 min (19:04:38 UT) - motor prvního stupně skončil činnost a první stupeň je odhozen.
  • T+4:42 min - zážeh motoru RL10 stupně Centaur.
  • T+5:30 min - nosná raketa se nachází ve výšce bezmála 150 km a 950 km od floridského kosmodromu.
  • T+7:00 min - stupeń se plánovaně otáčí kvůli rádiovému spojení.
  • T+10:12 min (19:10:12 UT) - MECO 1 [=Main Engine Cutt-off] znamená, že motor stupně Centaur je poprvé vypojen. Sestava dosáhla předběžné vyčkávací oběžné dráhy a setrvá na ní 20 min, kdy bude RL10 opět spuštěn.
  • T+11:00 min - Centaur zaujímá orientaci před druhý zážehem. Na dráze se pomalu otáčí rychlostí 1°/s, aby se vyrovnávaly teploty po celém povrchu tělesa.
  • T+27:30 min - stupeň se opět natáčí, aby se zlepšily komunikační podmínky.
  • T+29:59 min - Centaur opět nastartoval na 9.5 min. Tento impuls prodlouží trajektorii až do pásma asteroidů.
  • T+39:26 min (19:39:26 UT) - MECO 2 - motor RL10 (výrobce Pratt & Whitney) ukončil činnost.
  • T+39:45 min - rotující třetí stupeň Star 48B (výrobce Thiokol) se oddělil od nepotřebného Centauru.
  • T+40:15 min - zážeh třetího stupně.
  • T+41:41 min - urychlovací stupeň Star 48B ukončil hoření nad Indickým oceánem.
  • T+44:55 min (19:44:55 UT) - oddělení sondy od urychlovacího stupně. New Horizons je na cestě k Plutu a do prostor Kuiperova pásu!

Po odpojení urychlovacího stupně se sonda pohybovala rychlostí přibližně 16 km/s, což je zatím největší rychlost, která byla udělena umělému tělesu při startu ze Země. Za těchto podmínek měl aparát překročit dráhu Měsíce již za 9 hodin po startu, za 3 měsíce protnout dráhu Marsu a za 13 měsíců dosáhnout Jupitera.

Sonda New Horizons tedy zahájila cestu napříč celou Sluneční soustavou. V prvních chvílích bylo nutno provést oživení systémů. První signály ze sondy zachytila stanice DSN umístěná poblíž australské Canberry v 19:50 UT, přibližně pět minut po oddělení od urychlovacího stupně. Telemetrická data potvrdila, že systémy pracují podle očekávání. Počáteční výkon reaktoru RTG činil 180 W a během několika dalších hodin se měl zvýšit na 240 W. Zásluhou přirozeného rozpadu štěpného materiálu bude reaktor v roce 2015, kdy má New Horizons minout Pluto, produkovat stále ještě dostatečných 200 W.

Pluto objevil v roce 1930 po vytrvalém pátrání po deváté planetě americký astronom Clyde Tombaugh. Po úspěšném startu mise New Horizons potvrdil hlavní vědecký pracovník a manažer mise Alan Stern, že na palubě sondy se mj. nachází v pouzdru malé množství popela zemřelého objevitele Pluta.

První dny letu

Nosná raketa navedla sondu New Horizons na velice přesnou dráhu. Třetího dne letu 2006-01-22 se upravily otáčky tělesa na 5 ot./min. V době hoření motoru Star 48B rotovala sestava rychlostí 69 ot./min a po oddělení 19.2 ot./min. Následně byly inicializovány sledovače hvězd. Do doby než bude ověřena jejich spolehlivá funkce se orientace v prostoru bude i nadále zjišťovat na základě údajů ze slunečního čidla a z inerciální jednotky IMU [=Inertial Measurement Unit]. Oba tyto přístroje pracují zatím velice dobře.

Čtvrtého dne letu 2006-01-23 měla stanice za sebou již 0.1% celkové dráhy k Plutu. Řídící tým provedl základní prověrky subsystémů, zaměřil skutečnou trajektorii a propočítal následující korekční manévry, které mají nasměrovat letící těleso přesně do bodu vzdáleného 2.5 mil. km od Jupitera, kterým má proletět 2007-02-28 v 05:41 UT. Vzhledem k preciznímu navedení na meziplanetární dráhu bude nutno uskutečnit opravy změnou rychlosti o pouhých 18 m/s. Předletové kalkulace přitom počítaly s korekcemi 5x až 10x většími. To předznamenává velké úspory pohonných hmot, které mohou být využity v dalších etapách letu. Zmíněná oprava dráhy bude provedena ve dvou fázích. První manévr se uskuteční 2006-01-28 a rychlost bude změněna o Δv=5 m/s, druhá korekce proběhne o dva dny později a očekává se Δv=13.3 m/s. Celý manévr je rozdělen do dvou částí zcela záměrně. Cílem je při prvním zážehu otestovat a zkalibrovat pohonný systém.

Obě dráhové korekce, označené TCM-1a a TCM-1b [=Trajectory Correction Meneuver] sníží rychlost sondy o uvedených 18 m/s. Znamená to, že urychlovací stupeň Star 48B sondu předběhne a k Jupiteru dorazí o něco dříve. Jelikož ale nemá možnost měnit trajektorii, neproletí optimálním koridorem kolem planety. Získaný náskok na prvním úseku dráhy proto po gravitačním manévru sondy u obří planety rychle ztratí a oběžnou dráhu Pluta nedosáhne dříve než 2015-10-15. V tuto chvíli bude mít New Horizons návštěvu Pluta 3 měsíce za sebou a planeta se bude nacházet od mrtvého raketového stupně 200 mil. km daleko, což odpovídá vzdálenosti mezi Sluncem a Marsem.

Oprava letové trajektorie krátce po startu

Avizované dráhové korekce se uskutečnily bez problémů v předem stanovených termínech. První zážeh dvou hydrazinových motorků ve spodní části sondy v délce trvání asi 5 min měl za úkol ověřit funkčnost pohonného systému a umožnit řídícímu týmu kalibraci motorků před definitivním dokončením manévru. Došlo k němu 2006-01-28. Druhá motorická oprava dráhy trvala kolem 12 min a dokončena byla 2006-01-30 v 19:12 UT. Sonda New Horizons se v tomto okamžiku nacházela asi 11.9 mil. km od Země. Oba manévry snížily rychlost sondy přibližně o 18 m/s a podle vyjádření řídícího střediska JHU-APL proběhly zcela v souladu s plánem.

V krátké době - 2006-02-15 - se měla uskutečnit ještě jedna dráhová korekce, po níž by byla sonda zacílena přesně do bodu průletu kolem Jupitera, kam se dostane 2007-02-28.

Obě korekce TCM-1a a TCM-1b byly prováděny se sondou stabilizovanou rotací. V tomto stavu byla New Horizons natočena do požadovaného směru a raketové motorky byly zažehnuty na předem stanovenou dobu. Technici této metodě říkají "open loop". Další korekce už by měla být uskutečněna systémem "closed loop", kdy je sonda stabilizována ve třech osách a průběh manévru hlídají palubní gyroskopy. Podle jejich údajů jsou motory vypnuty v okamžiku, kdy změna rychlosti (Δv) dosáhne požadované hodnoty. Druhým způsobem se dá docílit mnohem přesnějších změn trajektorie.

Pozorování dráhy letu v prvních fázích letu přineslo další významné poznatky. Například se zjistilo, že z vnitřku sondy stále unikají zbytky plynů, které se dovnitř dostaly během montáže, zkoušek a předstartovních příprav. Mikroskopické výtrysky plynů působí na pohybující se těleso jako malé impulsy raketových motorků a projevují se na změnách dráhy a orientace. Ačkoliv jsou tyto výtrysky (tzv. outgasing) intenzivnější než se očekávalo, nepředstavují žádný problém a systémy sondy si s nimi dokáží poradit.

Úvodní zkoušky systémů a přístrojů a další dráhová korekce

Začátkem února jsme se rovněž dozvěděli, jak to vypadá s třetím urychlovacím stupněm. Stupeň Star 48B se vydal na cestu po velice podobné dráze jako New Horizons. Dne 2006-02-01 se nacházel přibližně 15000 km od sondy. Bylo vypočteno, že u Jupitera budou obě tělesa letět ve vzdálenosti asi 400 tis. km. Nefunkční urychlovací stupeň tak nebude mít šanci trefit velice úzký koridor, který by ho navedl k Plutu. Do oblasti dráhy Pluta se sice dostane, ale "devátou planetu" mine o 200 mil. km, což přibližně odpovídá vzdálenosti Marsu od Slunce.

Dne 2006-02-04 bylo vzpomenuto 100. výročí narození Clydea Tombaugha, objevitele Pluta.

Podle zprávy z poloviny února 2006 pracovala sonda velmi dobře a měla za sebou základní funkční zkoušky. Byla ověřena komunikace přes vysokoziskovou anténu a anténu se středním ziskem. Provedl se test autonomního vyhledání a zaměření sondy na Slunce a Zemi a uskutečnila se kalibrace palubních gyroskopů IMU [=Inertial Measurement Unit]. Poprvé byla úspěšně vyzkoušena tříosá stabilizace. Na základě údajů z gyroskopů byly podle potřeby zapínány malé korekční raketové motorky a sonda se natáčela do přikázaných směrů a v této poloze byla udržována s předepsanou přesností (tzv. deathband).

Jediná neočekávaná událost se stala v noci z 2006-02-11 na 2006-02-12, kdy se palubní počítač, používaný při navigačních úlohách, dvakrát samovolně restartoval. Anomálie byla způsobena chybou v programu, která se projevila při příjmu dat ze sledovače hvězd. Řídícímu týmu se podařilo nepříjemnost odhalit a připravit programovou záplatu. Oprava bude ale instalována ještě s dalšími teprve až se funkčnost důkladně prověří na Zemi.

Příjemná zpráva přišla naopak od spojových specialistů. Komunikační systém pracuje nad očekávání dobře a daří se udržovat rychlost přenosu dat na hodnotě 104 kbit/s, což je 2.5krát více než předpokládal původní plán. Se vzrůstající vzdáleností od Země bude tato hodnota pochopitelně klesat. Jestliže by se ale tento stav udržel, patrně by bylo možno i u Pluta komunikovat rychleji než činilo zadání (0.7 až 1 kbit/s).

Připravovaná korekce dráhy TCM-2 [=Trajectory Correction Maneuvre], která se měla uskutečnit dne 2006-02-15 - krátce po prvních opravách TCM-1a a TCM-1b - byla zrušena. Tým se rozhodl sledovat dráhu sondy delší dobu a teprve pak provést definitivní velmi přesné zacílení. K němu mělo, podle prvních úvah, dojít kolem 2006-03-09 a rychlost se měla při něm změnit o 1 až 2 m/s. Z neznámých příčin dostala nově vložená (popřípadě přeložená) korekce označení TCM-3.

Posledního února 2006 se New Horizons nacházel v poloviční cestě k oběžné dráze Marsu a let pokračoval naprosto hladce. Podle plánu se uskutečnila 35 dní po startu (Launch Plus 35 Day) prověrka technických a operačních aspektů mise. Během celodenního jednání představili příslušní pracovníci současný status sondy a poznatky, získané během dosavadního letu.

Koncem února se rovněž rozeběhly první zkoušky vědeckého vybavení. Jako první byly podrobeny kontrole přístroje ALICE, PEPSSI a LORRI. První testy měly za úkol zmapovat stav zařízení po startu, zda je v pořádku elektrické napájení a zda funguje komunikace se zbytkem sondy. Dále se u každého z přístrojů přezkoušela funkce mikroprocesoru a u kamery ALICE se vyzkoušelo otevírání a zavírání krytu. Testy prozatím dopadly uspokojivě. Jako další byly na řadě přístroje SWAP a SDC. V blízké době budou některé přístroje zapojeny už za účelem zahájení vědecké práce. SDC, PEPSSI a SWAP budou mít za úkol mapovat podmínky na trase více než 5 miliard km k Plutu a potom dále.

Dne 2006-03-09 došlo na další korekci dráhy. Manévr TCM-3 se uskutečnil ve vzdálenosti 51.7 mil. km od Země. Sonda se v této chvíli pohybovala rychlostí 37.5 km/s. Manévr byl zahájen kolem 17:00 UT a po 76 s práce motorů bylo dosaženo změny rychlosti Δv=1.16 m/s. Jednalo se prozatím o nejmenší opravu ze tří provedených motorických manévrů. Operace proběhla po uvedení sondy do tříosé stabilizace, tzv. metodou "closed loop". Průběh manévru monitorovalo řídící středisko JHU-APL prostřednictvím sledovací stanice DSN poblíž Canberry (Austrálie).

Den po manévru TCM-3 byla do paměti palubního počítače instalována nově vyvinutá procedura CLTSN [=Command Loss Time Safety Net], autonomní postup činnosti systémů sondy v případě ztráty spojení. Obnovily se zkoušky vědeckého vybavení. Testům byly podrobeny experimenty SWAP a PEPSSI. Detektor slunečního větru SWAP [=Solar Wind at Pluto] absolvoval 2006-03-13 důležitý milník, když byl odklopen na první pokus kryt přístroje. Stejnou operací prošel spektrometr ALICE koncem února. Další dva kryty u přístrojů Ralph a LORRI [=Long Range Reconnaissance Imager] zůstanou ještě nějakou dobu v zavřené poloze, dokud se sonda nedostane do větší vzdálenosti a nesníží se nebezpečí poškození při náhodném zaměření do Slunce.

Zapojen byl a zkouškami prochází detektor kosmického prachu SDC [=Student Dust Counter]. SDC je v principu akustický senzor, který dokáže zaregistrovat dopady mikrometeoroidů na povrch sondy. Stejně tak ale dokáže zachytit "zvuky" spojené s činností systémů a změnami na konstrukci. Umí rozpoznat hluk pracujících raketových motorů, praskání v konstrukci vyvolané teplotními změnami, otevírání dvířek atp. SDC zcela jasně zaregistroval odklopení krytu SWAP dne 2006-03-13. Nyní bude mít za úkol detekovat drobné nárazy částeček z meziplanetárního prostředí.

V nejbližších týdnech je v plánu provést další testy kamery LORRI. První částice by měl zaregistrovat konečně přístroj SWAP a zkušebně bude aktivován systém Ralph.

V průběhu března byla dokončena prověrka rádiového spojení přes vysokoziskovou anténu.

Očekává se, že bude na palubu sondy na přelomu března a dubna instalován inovovaný program C&DH [=Command and Data Handling]. Dne 2006-04-06 protne dráha New Horizons oběžnou dráhu Marsu. Stane se tak 10 týdnů po odletu ze Země.

Pozemské týmy dokončují úpravy řídícího softwaru. Změny reagují na skutečnosti zjištěné v prvních fázích letu, které nešly dost dobře predikovat před startem. Probíhají poslední revize plánu pozorování Jupitera během průletu začátkem příštího roku.

Za drahou Marsu

Dne 2004-04-07 kolem 10:00 UT, 78 dní po startu a po 260 mil. km cesty vesmírem, protnula sonda oběžnou dráhu Marsu. Ve stejném okamžiku se nicméně rudá planeta nacházela na zcela jiném místě a tak se stalo, že vzdálenost sondy k Zemi (93.5 mil. km) byla vlastně menší než vzdálenost k Marsu (299 mil. km). K překřížení drah došlo ve vzdálenosti 243 mil. km od Slunce poblíž apohelu dráhy Marsu. Sonda se v této chvíli vzdalovala od Slunce rychlostí přibližně 21 km/s.

Ačkoliv překonání dráhy Marsu bylo (z laického hlediska) atraktivní záležitostí, k hlavní události měsíce dubna došlo o několik dní dříve. Dne 2006-04-05 byl do palubní paměti instalován nový software povelového systému a systému zpracování dat C&DH 3.5 [=Command and Data Handling]. Software obsahuje vylepšenou ochranu proti chybám a má provizorně sloužit až do podzimu, kdy bude spuštěn zásadně přepracovaný program C&DH 4.0. Tento program již bude obsahovat celou řadu "vychytávek" včetně zdokonalené komprese dat, která usnadní lepší přenos naměřených údajů od Pluta. Software C&DH 3.5 prozatím běží podle očekávání. Po jeho instalaci ale bylo nutno rebootovat palubní počítač. Je jasné, že vypnutí "mozku" sondy je velice choulostivá a nebezpečná operace. Než k ní došlo, byla procedura nesčetněkrát zkoušena v pozemských podmínkách a v reálu potom proto proběhla naprosto hladce.

Většina dubnových aktivit se potom soustředila na prověrky vědeckých přístrojů. Hlavní sada přístrojů dálkového průzkumu Ralph a rádiový experiment REX prošly prvními testy 2006-03-21, resp. 2006-04-19 zcela bezproblémově. Detektor slunečního větru SWAP odklopil poprvé ochranný kryt 2006-03-13 a 2006-03-28 byla zapojena jeho čidla. Tým zodpovídající za kameru LORRI uskutečnil kalibraci přístroje ještě s uzavřeným krytem. Pořízené snímky měly za cíl posoudit míru šumu detektorů v kosmických podmínkách. Oproti pozemním zkouškám byly zaznamenány jisté změny, ale takovéto odchylky jsou naprosto běžné. Na Zemi byly přístroje zkoušeny ještě před instalací jaderného generátoru RTG a zákonitě se očekávalo, že práce RTG ovlivní nějakým způsobem činnost přístrojů za letu. Analogické deviace se očekávají i při prověrkách dalších experimentů plánovaných na květen.

Pokud je řeč o dalších chystaných zkouškách, vbrzku odklopí kryty přístroje PEPSSI (2006-05-03) a Alice (2006-05-20). Oba přístroje budou postupně zapojovány na elektrické napětí a jejich detektory by měly brzy poté zaregistrovat "první světlo". Dvířka přístroje Ralph se odklopí 2006-05-29. Ralph má nicméně dvířka z průhledného materiálu, a tak je možno uskutečnit první kalibrace již 2006-05-10. Uvedené události by se daly expresivně nazvat "otevřením očí" sondy, která 2006-05-07 překoná hranici první astronomické jednotky (bude se nacházet 2 AU od Slunce, tj. dvakrát tak daleko jako Země od Slunce). K Plutu bude chybět ještě dalších 31 AU, ale k Jupiteru už jen 3.2 AU.

Výrobce nosné rakety Lockheed Martin provedl analýzu dráhy stupně Centaur a došel k zajímavým výsledkům. Centaur obdržel impuls, který ho společně s urychlovacím stupněm Star a sondou vymanil ze zemské přitažlivosti a umístil na heliocentrickou dráhu. Udělená rychlost není ale taková, aby těleso zamířilo na okraj solárního systému nebo dokonce pryč od Slunce. Tento poslední impuls zajistil sondě až stupeň Star. Centaur tedy zůstane trvalou sluneční družicí. I přesto stačí udělená rychlost k tomu, aby se dostal hluboko do pásma asteroidů. Vypočtené parametry dráhy jsou:

  • velká poloosa: 300.46694 mil. km
  • výstřednost (excentricita): 0.51053830
  • sklon: 5.7429941°
  • oběžná doba: 2.8469 roků
V červenci 2015, kdy New Horizons dorazí k Plutu, bude Centaur kroužit již na svém čtvrtém oběhu kolem Slunce. O osudu urychlovacího stupně Star již bylo referováno dříve. První stupeň Atlasu a pomocné návěsné rakety skončily po dohoření paliva v Atlantickém oceánu. Začátkem května bylo na pobřeží Bahamských ostrovů vyplaveno několik trosek aerodynamického krytu nosné rakety a tam je našli turisté.

Řídící středisko oznámilo, že dráha sondy bude v roce 2014 procházet oblastí, v níž se vyskytují asteroidy vázané na oběžnou dráhu Neptunu. Takovéto asteroidy byly již dříve objeveny v libračních bodech u Jupitera a protože pro ně byla zvolena jména hrdinů Trójské války z Homérovy Illiady, jsou známé pod souhrnným označením Trójané. Předpokládalo se, že se obdobné skupiny planetek vyskytují i u ostatních obřích planet. Trójané vázaní na Neptun byli skutečně v nedávných rocích objeveni. Je jich sice zatím jenom hrstka, ale další objevy jsou velmi pravděpodobné. Z astronomického hlediska se přitom jedná o velice zajímavá tělesa, protože se má za to, že představují jedny z nejstarších objektů solárního systému, podobně jako komety a tělesa Kuiperova pásu. Není vyloučeno, a tato možnost se zkoumá, že dráha sondy povede poblíž nějakého takové objektu a pak by se pochopitelně NASA pokusila planetku prozkoumat. Rovněž je možné, že bude vhodný kandidát výzkumu objeven ještě dodatečně. NASA proto vyzvala astronomy, aby se na uvedenou oblast zaměřili a pomohli najít vhodný cíl.

Specialisté na rádiové spojení přišli s myšlenkou, jak dramaticky zvýšit rychlost přenosu dat ze sondy. Chtějí využít záložního transmiteru pro současné vysílání jiného souboru dat. Tím by se vlastně potřebná doba předávání signálu zkrátila na polovinu. I tak bude odvysílání dat od Pluta trvat neskutečně dlouho. Původně byl tento proces rozplánován na 9 měsíců, nyní by se to mohlo stihnout za 4.5 měsíce. Nejdůležitější výsledky z průletu - všechny snímky a spektra - dorazí na Zemi nicméně už během tří týdnů. Novou metodu rádiového přenosu bude zapotřebí ještě vyzkoušet, k čemuž dojde ještě letos.

2006-04-29 se sonda Hew Horizons nacházela přesně 100 dní na cestě vesmírem. Prozatím nebyl žádný důvod ke znepokojení. Vše fungovalo podle plánu a nic nenaznačovalo, že by se situace měla změnit. Uplynulých 100 dní bylo nicméně naplněno horečnatou činností. Kromě jiného bylo nutno vykonat tři malé opravy dráhy letu, pří nichž se jednak vyzkoušel pohonný systém a jednak se doladila dráha před průletem u Jupitera. Technici měli příležitost otestovat a provést opravu softwaru řídících palubních počítačů. Byly provedeny základní zkoušky všech sedmi vědeckých přístrojů. Vědecké vybavení přečkalo choulostivé okamžiky startu a prokázalo, že je schopno provozu. Kompletní prověrka jednotlivých experimentů má být hotova v létě. Příprava výzkumu Jupiterova systému bude dokončena do konce roku. Sonda pokračovala dále v cestě za drahou Marsu. Heliocentrická rychlost činila v této chvíli 31.1 km/s (111960 km/h).

V pásmu asteroidů

Květen 2006, podobně jako duben, byl měsícem intenzivních prověrek užitečného zatížení. Zkoušky pokračovaly především u přístrojů LORRI, PEPSSI, Alice a Ralph. Sonda obdržela novou sadu úprav palubního softwaru, které vyřešily některé chyby zjištěné při pozemních testech a během dosavadního průběhu letu. Hlavní starosti dělají opakované restarty řídícího počítače, k nimž dochází jednou až dvakrát měsíčně. Prozatím nezpůsobily naštěstí větší potíže. Systém se spolehlivě zotavil, aniž by bylo přerušeno provádění letových operací. Řídící tým pracuje na zásadních úpravách programů. Přepracovaný software by se měl instalovat kolem 2006-10-01.

U tří přístrojů byla odklopena krycí dvířka. Mechanický otřes provázející pohyb dvířek zaregistrovalo čidlo nárazu prachových části SDC [=Student Dust Counter] dne 2006-05-03 (PEPSSI), 2006-05-20 (Alice) a 2006-05-29 (Ralph). Každý z jmenovaných přístrojů tak uviděl "první světlo", nebo-li detekoval signál z hvězd (Ralph) nebo z meziplanetárního prostředí (PEPSSI a Alice). Naměřená data ukazují, že kamery souboru Ralph mají poněkud vyšší citlivost. Naproti měření emisí pozadí experimentem Alice dává přibližně poloviční hodnoty než bylo očekáváno. Je to známkou toho, že termoelektrický generátor září do okolí mnohem méně než činily konzervativní odhady. Jedná se o velmi příznivou zprávu, protože Alice potom dokáže rozlišit signály mnohem slabších zdrojů.

V květnu se začalo s upřesňováním programu pozorování při průletu kolem Jupitera a pokračovalo sledování skutečné dráhy sondy tak, aby se mohla provést případná drobná korekce dráhy letos na podzim. Zatím se zdá, že úprava trajektorie nebude nutná, ale konečný verdikt může padnout až budou k dispozici pozorování z delšího úseku dráhy.

Plánovat se začala také činnost během letu za Jupiterem. Po několik roků, kdy se bude sonda pohybovat mimo dosah velkých těles mezi Jupiterem a Plutem, se předpokládá jen každoroční asi dvouměsíční prověrka systémů. V letech 2008 až 2011 se mají zkoušky provádět na podzim, v dalších rocích v létě. Tím by se měly napodobit podmínky příjmu signálů z hlediska vzájemné polohy Slunce, Země a sondy v okamžiku setkání s Plutem.

Sonda na své pouti vstoupila v květnu 2005 do hlavního pásu asteroidů. Oblast pásu asteroidů obsahuje hrstku trpasličích planetek, z nichž největší má průměr kolem 1000 km, a spoustu menších těles. Jejich rozměry se pohybují od stovek km, přes balvany velikosti hor až po malé kameny a prachová zrna. I když pásem asteroidů již cestovala řada kosmických sond, není cesta přes něj stále bez nebezpečí. Na druhou stranu je tu šance, že dráha sondy povede v blízkosti některého známého objektu a ten bude moci být sondou prozkoumán. Rovněž dráha sondy New Horizons byla konfrontována s drahami známých asteroidů. V tomto případě bylo ale rozhodnuto průzkum planetek z programu vynechat. Vedly k tomu dva důvody. Prvním byly nároky na palivo. Pokud by se měla sonda k některému tělesu přiblížit, musela by poněkud změnit dráhu a při této operaci by spotřebovala přibližně polovinu zásob pohonných látek, určených k manévrům v Kuiperově pásu. Druhým argumentem bylo, že jediné vhodné objekty k návštěvě byly nezajímavé "malé" balvany o průměru pár kilometrů. I když by i takové setkání mělo jistý vědecký význam, ve srovnání s možným přínosem výzkumu Kuiperova pásu se případný motorický manévr jevil jako mrhání palivem. Do oblasti asteroidů to navíc není daleko a zkoumat je má v budoucnu celá řada specializovaných sond.

I když tedy bylo rozhodnuto, že se kvůli setkání s asteroidem nebudou provádět žádné motorické manévry, přesto se prováděl rozbor možností, jak pozorovat nějaký objekt "jen tak mimochodem". Rozbor drah všech registrovaných planetek je časově velice náročný. Na začátku května bylo vypočítáno, že 2006-07-13 se New Horizons přiblíží na 104 tis. km k malému asteroidu, který ještě nemá ani definitivní označení. V katalozích je prozatím veden pod číslem 2002 JF56. Jedná se o objekt o průměru 3 až 5 km. Další obvyklé údaje jako typ (složení) nebo perioda rotace chybí. O pozorování planetky 2002 JF56 se pokusí kamery Ralph. Šance, že se podaří zachytit něco více než bod o rozměrech několika pixelů, je vzhledem k parametrům kamery minimální. Výkonnou kameru přístroje LORRI nelze použít, protože její objektiv v té době bude stále ještě pod ochrannou krytkou kvůli možnému poškození, k němuž by mohlo dojít při náhodném zaměření na Slunce.

Hlavním smyslem pozorování asteroidu bude zkouška optické navigace přístroje Ralph a schopnosti sledovat pohybující se objekt. Mohlo by se podařit získat světelnou křivku planetky, která by naznačila složení tělesa, rotaci a upřesnila průměr.

Asteroid 2002 JF56 -  300x300x16M (31 kB) Dne 2006-06-15 byly zveřejněny první snímky z multispektrální kamery MVIC [=Multispectral Visible Imaging Camera] asteroidu 2002 JF56. MVIC je součástí přístroje Ralph. Dva obrázky byly pořízeny 2006-06-11 ze vzdálenosti 3.36 mil. km, resp. 2006-06-12 ze vzdálenosti 1.34 mil. km. Na snímcích jsou vzhledem k velké vzdálenosti a rozlišovací schopnosti použité kamery vidět jen nezřetelné světlé skvrnky na tmavém poli. Na jejich základě bylo přesto možné upřesnit průměr tělesa na 2.5 km. Hlavním účelem akce bylo, kromě ostré zkoušky vědeckého vybavení na konkrétním tělese, ověřit schopnost naváděcího systému sledovat rychle se pohybující objekt.

K největšímu přiblížení na 101867 km k planetce 2002 JF56 došlo 2006-06-13 v 04:05 UT. Sonda se právě nacházela 368 mil. km od Slunce a 273 mil. km od Země. Z této vzdálenosti začal Ralph skanovat a pořizovat barevné snímky a infračervená spektra. Data byla, stejně jako předchozí snímky, na palubě zkomprimována a postupně odesílána přes síť DSN do pozemského střediska. Obrázky z nejmenší vzdálenosti by měly dorazit až v týdnu od 2006-06-19.

Dne 2006-07-04 překročí sonda vzdálenost 3 AU od Slunce. Ačkoliv sluneční záření je v tomto místě stále ještě stokrát intenzivnější než u Pluta, oproti zemské oběžné dráze je energie záření již desetinová. Sonda se pomalu dostává do studených oblastí Sluneční soustavy, na něž byla projektována. Dosavadní půlroční cesta je z tohoto hlediska pouze malou epizodou na cestě k Plutu.

Koncem června 2006 došlo k malé společenské události. Detektor kosmického prachu SDC [=Student Dust Counter], postavený studenty z University of Colorado, byl po prvních ostrých zkouškách v kosmických podmínkách přejmenován na VBSDC, přičemž dvě nová první písmena na začátku jsou iniciálami jména Venetia Burney. Kromě málo zapamatovatelné zkratky se současně objevilo i hezčí zjednodušené pojmenování "Venetia". Stalo se tak na počest paní Venetii Burney Phair, která v roce 1930, tehdy ještě jako jedenáctiletá školačka, navrhla pro nově objevenou devátou planetu jméno Pluto. Paní Venetia, dnes již ve věku 87 let, stále žije v Epsomu (Anglie) a byla touto poctou velice potěšena.

Půl roku na cestě

Dne 2006-07-14 zbývalo přesně devět roků do největšího přiblížení k Plutu. O několik dní později (2006-07-19) uplynulo současně šest měsíců od startu sondy na dlouhou cestu. New Horizons měl před sebou ještě mnoho milionů kilometrů, ale putování úspěšně pokračovalo.

Co se v posledních dnech a týdnech stalo významného:

  • New Horizons úspěšně absolvoval průlet kolem asteroidu a přitom odzkoušel navádění přístrojů na rychle se pohybující objekt.
  • Dna maličké měsíce Pluta byly oficiálně pojmenovány Mezinárodní astronomickou unií na Nix (vnitřní měsíc) a Hydra (vnější měsíc).
  • Pokračovaly zkoušky přístrojů SWAP a PEPSSI.
  • Proběhla zkouška vysokoziskové antény přístroje REX.
  • Na palubu byl přenesen vylepšený software, který má na starosti autonomní detekci a opravu poruch.
  • Sonda byla převedena z tříosé stabilizace na stabilizaci rotací 5 ot/min.

Sonda pohybující se rychlostí více než 70 tis. km/h se už přiblížila k Jupiteru na menší vzdálenost než činila distance ke Slunci. Koncem měsíce pak symbolicky přetnula dráhu planetky Ceres, největšího zástupce pásu asteroidů mezi Marsem a Jupiterem.

Principal Investigator, Alan Stern, rovněž v červenci shrnul průběh operací během průletu kolem planetky 2002 JF56. O příležitosti navštívit asteroid se řídící tým dozvěděl teprve v květnu. Není to nic zvláštního - planetek je známo již desítky tisíc a propočítat vzájemné polohy sondy a kosmického objektu při tomto množství není jednoduchá práce. Jakmile se tedy naskytla možnost obohatit vědeckou náplň letu, řídící středisko okamžitě zahájilo přípravné kroky. Na naplánování pozorovací kampaně mělo jen asi šest týdnů času.

Ve dnech 2006-06-11 a 2006-06-13 byl objekt 2002 JF56 sledován multispektrální barevnou kamerou Ralph MVIC a infračerveným zobrazovacím spektrometrem Ralph LEISA. Jelikož se sonda nacházela poměrně daleko - 102 tis. km - nebylo možné získat stejně úchvatné obrázky jako u misí, které s výzkumem asteroidů předem počítaly. Přesto se podařilo získat měření barvy, fotometrických vlastností, velikosti a složení tělesa. A nejdůležitějším výsledkem, jak už bylo zmíněno výše, tým si mohl vyzkoušet metodu přesného zaměření a sledování pohybujícího se cíle.

Úspěch u asteroidu inspiroval Alana Sterna, aby pro objekt 2002 JF56 navrhl Mezinárodní astronomické unii (IAU) oficiální jméno "Johns Hopkins Applied Physics Lab".

2006-08-15 dosáhla sonda Voyager 1, zatím nejvzdálenější těleso vytvořené člověkem a vyslané na cestu vesmírem před 25 lety, vzdálenosti 100 AU (astronomických jednotek) od Slunce. Ve stejné době se New Horizons nacházela stále ještě v pásu asteroidů a vzdálenost ke Slunci se počítala na jednotky AU. Ačkoliv byla sonda New Horizons vyslána ze Země prozatím nejvyšší rychlostí a do vzdálenosti 100 AU se také jednou dostane, šanci předstihnout Voyager 1 přesto nemá. Voyager byl totiž urychlován sérií gravitačních manévrů u velkých planet a ještě nyní se vzdaluje od Slunce rychlostí 17 km/s. New Horizons dosáhne hranice 100 AU za 32 let v prosinci 2038 a rychlost bude v tomto okamžiku činit "jen" 13 km/s.

Mrzutá událost zkazila částečně náladu celého řídícího týmu dne 2006-08-24. V tento den přijal kongres Mezinárodní astronomické unie (IAU) konaný v Praze novou definici planet. Podle ní vypadlo Pluto z kategorie regulérních planet a bylo zařazeno do nově definované skupiny planet trpasličích. Mise New Horizons k nejvzdálenější planetě Sluneční soustavy se rázem rozhodnutím od zeleného stolu přeměnila formálně ve výpravu k řadovému malému objektu. Celý tým mise včetně PI Alana Sterna vyhlásil vzpouru a odmítl se vzdát označení Pluta jako deváté planety.

Koncem srpna 2006 opustila sondy New Horizons ve vzdálenosti 3.3 AU od Slunce oblast hlavního pásu asteroidů a pokračovala v letu k planetě Jupiter.

Volná cesta k Jupiteru

2006-08-29 byla poprvé vyzkoušena nejvýkonnější kamera na palubě sondy. Z objektivu přístroje LORRI byl v 06:40 UT odstraněn ochranný kryt a dovnitř pronikly první paprsky světla. První snímek byl o pět a půl minuty později zaměřen na hvězdokupu Messier 7, nacházející se v Mléčné dráze. Data dorazila do zkušebního střediska kolem 15:00 UT ze sítě DSN. Nejprve bylo potvrzeno, že se kamera ochlazuje, což znamenalo, že se krytka skutečně odklopila. Teprve pak se na obrazovkách objevil obraz hvězdného pole. Silikonová konstrukce přístroje udržela zaostření zrcadla teleskopu, i když po odkrytí objektivu poklesla teplota prudce o více než 50°C. Zkušební obrázek potvrdil, že parametry přístroje odpovídají předpokladům a předstartovním prověrkám. Nyní se teploty konstrukce již vyrovnaly a tak tomu bude až do příletu k Plutu. Aktivace přístroje znamená, že nyní již byly zprovozněny všechny vědecké přístroje na palubě a ze všech byla přijata kvalitní data.

Jupiter očima LORRI - 452x755x16M (18 kB) Dne 2006-09-04 byl pomocí kamery LORRI vyfotografován Jupiter, nacházející se dosud 291 mil. km daleko. I přes stále obrovskou vzdálenost je na planetě vidět řadu podrobností - strukturu atmosféry, pásy, víry a dva Galileovské měsíce.

Na snímcích Uranu a Neptunu byl také v září 2006 kalibrován přístroj Ralph. Kalibrace probíhala u přístrojů Alice (na ultrafialových hvězdách), PEPSSI a SWAP (sluneční vítr). Zkoušky probíhaly úspěšně, přesto se vyskytlo několik drobných nesrovnalostí. Zjistilo se např., že přístroj PEPSSI na horní palubě není zcela přesně orientován. Tato konstrukční chyba by se projevila jen během průletu kolem Jupiteru, dá se ale kompenzovat natočením sondy o několik stupňů.

Během plánované změny orientace 2006-09-04 se na krátkou chvíli mihlo Slunce před odkrytými objektivy přístrojů Ralph a LORRI. Této poloze se snažili technici vždy vyhnout, protože hrozilo nebezpečí poškození elektronických prvků ostrým slunečním světlem. Vzhledem k tomu, že expozice byla tentokrát jen velice krátká a sonda se nachází již daleko od Slunce (3.45 AU), nezanechala tato událost naštěstí žádné následky. Přesto zapříčinila tato "nehoda", že od příště bude před odesláním povelů na sondu provedena další série ověřovacích zkoušek.

2006-11-01 se sonda nacházela ve vzdálenosti 4.1 AU od Slunce a heliocentrická rychlost v souladu s principy nebeské mechaniky poklesla na 77400 km/h (21.5 km/s). S rostoucí vzdáleností se prodlužovala i doba letu rádiového signálu. V této době již činila doba mezi odesláním zprávy ze Země a potvrzením jejího příjmu více než hodinu. Byl proto nejvyšší čas dokončit různé činnosti, která bylo možno stihnout ještě v relativní blízkosti Země, dříve než se časové zpoždění protáhne na neúnosnou dobu. Od konce září se v průběhu října 2006 podařilo dokončit:

  • instalaci a spuštění nové verze řídícího softwaru;
  • úvodní kalibraci a první vědecká měření přístrojů na detekci částic PEPSSI a polí SWAP;
  • kalibraci studentského detektoru prachu Venetia, při které byly odfiltrovány vlastní šumy způsobené funkcí systémů sondy;
  • instalaci a aktivaci autonomního letového softwaru (verze 14), obsahujícího řadu vylepšení a eliminací zjištěných chyb.

Kromě uvedených činností, analyzoval tým specialistů data o skutečné trajektorii sondy a na jejich základě dospěl 2006-10-19 k názoru, že nebude zapotřebí provádět korekci dráhy, která byla plánována na polovinu prosince. Současná dráha se velice blíží plánované a požadovaná změna dráhy při eventuálním korekčním manévru by činila pouze 0.4 m/s. Akceptovaná odchylka bude znamenat při průletu kolem Jupitera rozdíl asi 870 km od ideálního bodu, což se dá pohodlně kompenzovat při další příležitosti po gravitačním manévru u planety na jaře příštího roku. Řídící tým se proto zatím nebude zdržovat přípravou a provedením prosincové korekce a o to více času může věnovat plánu vědeckého výzkumu u Jupitera, ověřování a zkoušky všech vědeckých přístrojů a dalším analýzám dráhy. Vědecké pozorování největší planety naší soustavy a jejího systému měsíců přitom už začne 2007-01-01!

Koncem listopadu (od 2006-11-19 do 2006-11-27) se sonda bude nacházet z hlediska pozemského pozorovatele takřka přesně za Sluncem, resp. do 3° od spojnice Země-Slunce. Tato situace, nazývaná sluneční konjunkce, je běžnou záležitostí u všech planetárních sond a projevuje se především potížemi při rádiovém spojení. Po zmíněných osm dní byl proto pro tým mise New Horizons vyhlášen komunikační klid. Spojaři budou mít za úkol jen sledovat nosnou vlnu rádiového vysílače sondy a vyhodnocovat její deformaci způsobenou průchodem rádiových vln těsně vedle slunečního kotouče.

Koncem listopadu čekalo vědecký tým jedno malé, ale příjemné překvapení. Poprvé jeho členové a následně i veřejnost zahlédli cíl cesty pomocí palubních přístrojů! Tato událost ale měla poněkud komplikovanější historii.

Jak už bylo popsáno výše, v rámci nejrůznějších prověrek užitečného zatížení sondy a funkce všech systémů, uskutečnil se mj. ve dnech 2006-09-21 a 2006-09-24 test optické navigace pomocí snímků hvězdného pole kamerou LORRI. Kamera byla zaměřena do míst, kde se právě měla nacházet planeta (nyní vlastně už trpasličí planeta) Pluto. Objekt se nacházel ve vzdálenosti přibližně 4.2 miliard km. Získané snímky byly uloženy do palubní paměti a teprve po dlouhé době odvysílány k Zemi. Po rozboru celkem šesti došlých obrázků bylo Pluto jasně identifikováno jako velice slabý bod, pohybující se na pozadí hvězdného pole. Zachyceno bylo tedy stejnou metodou, s jakou pracoval jeho první objevitel Clyde Tombaugh ve třicátých letech minulého století. Systematicky několikrát fotografoval stejný kvadrant oblohy a pak trpělivě srovnával snímky a hledal světlý bod, který změnil polohu.

I když z vědeckého hlediska neznamenají obrázky zatím žádný přínos, přesto je citlivost kamery příslibem zajímavých snímků, až New Horizons dorazí v roce 2015 do soustavy Pluto-Charon.

Sonda mezitím pokračovala v bezproblémové cestě vesmírem. Vzdálenost od Slunce se zvětšovala a na přelomu roku 2006 a 2007 již překročila hranici 5 AU.

Listopad a prosinec byly ve znamení vědeckých pozorování některými palubními přístroji. Hlavní práci měly experimenty SWAP, měřící sluneční vítr a PEPSSI, určený ke studiu plazmového pole. Oba byly zkalibrovány a pak se věnovaly pozorování meziplanetárního prostředí. Detektor prachu VB-SDC zaznamenával nárazy mikrometeoroidů.

V prosinci byl opět upraven software v části ochran a oprav případných závad. Rovněž v oblasti rádiokomunikace bylo dosaženo dvou drobných úspěchů. Prvním bylo úspěšné vyzkoušení schopnosti duálního vysílání. Znamená to, že přibližně od jara 2007 bude možno zvýšit rychlost přenosu dat 1.5 až dvojnásobně. Přínos v možnosti navýšení množství přenášených technických i vědeckých dat je naprosto zřejmý. Druhá dobrá zpráva se týkala schopností udržovat kontakt se sondou během sluneční konjunkce. Ta nastala koncem listopadu a původně se předpokládalo, že interference rádiového signálu, procházejícího kolem slunečního disku, znemožní spojení na osm dní. Ve skutečnosti byl signál rušen jen zlomek této doby. Je to dobrá zpráva pro budoucnost, protože podobná období slunečních konjunkcí se budou pravidelně opakovat koncem každého dalšího roku.

Král planet na dohled

Začátkem ledna 2007 byla formálně zahájena etapa průletu sondy kolem Jupiteru. Rozplánována byla na dalšího půl roku až do června. Během vlastního průletu bylo přichystáno více než 100 pozorovacích sekvencí zahrnujících přes 700 jednotlivých pozorování planety.

První "zkušební" pozorování Jupitera se uskutečnilo už 2007-01-05. Tohoto dne byl zaměřením na planetu kalibrován rádiové experiment REX. Dne 2007-01-08 byl "ostrý" program zahájen černobílým snímkováním planety a pozorováním ledového měsíce Callisto v infračerveném vlnovém pásmu.

Začátkem ledna uveřejnil PI Alan Stern hrubý plán další činnosti na rok 2007. V dalších několika týdnech měly přístroje PEPSSI a SWAP pokračovat ve studiu meziplanetárního prostředí a kamery Ralph a LORRI měly pravidelně fotografovat přibližujícího se plynového obra a jeho soustavu měsíců a prstenců. Kromě vědeckých výzkumů byly připravovány i dva korekční manévry. První by měl být proveden těsně před příletem v polovině února a druhý, ten který doladí dráhu po gravitačním manévru, v květnu. Především druhý bude muset být proveden velmi pečlivě. Počítá se pro něj s motorickým zásahem, reprezentujícím změnu rychlosti Δv=2 m/s. Dal by se sice odložit až do podzimu, ale každé delší zpoždění by znamenalo vyšší spotřebu pohonných látek. Naproti tomu není jisté, zda se úprava dráhy naplánovaná na únor bude muset provádět.

Po průletu kolem Jupitera začne také příprava na fázi první hibernace, do níž by měly systémy sondy vstoupit v červenci. Hibernace má dva účely - jednak šetří provozní náklady ve středisku řízení mise a jednak šetří většinu vlastních subsystémů sondy, které nemusí pracovat zbytečně dlouhou dobu. Nácvik přechodu do hibernace se uskuteční již v dubnu. Než ale bude možno sondu uložit do dlouhého spánku, bude muset nejdříve předat veškerá vědecká data ze soustavy Jupitera a dokončit alespoň část ověřovacích zkoušek vědeckého vybavení. Zkoušky zahájené na podzim minulého roku, byly nakonec přesunuty až na jaro roku 2007, aby se řídící tým mohl více věnovat přípravě setkání s Jupiterem.

K dlouhodobé hibernaci se nicméně nepřistoupí dříve než v polovině roku 2008. Mezitím se budou dále provádět zkoušky vybavení a při té příležitosti i skutečná vědecká pozorování fyzikálních podmínek v okolí sondy.

To byly tedy plány na rok 2007, jak je prezentoval Alan Stern. Mezitím se ale přibližoval první velký cíl na cestě do hlubin Sluneční soustavy. Jupiter byl na snímcích stále větší a hned od začátku vyvolával vzrušení mezi astronomy. Ukazovalo se, že dynamika planety je značně proměnlivá. Obrázky z New Horizons představovaly atmosféru, která se lišila od toho, co viděly sondy Cassini a Galileo před několika lety. Naopak probouzely vzpomínky na snímky z ještě staršího průzkumníka - sondy Voyager z roku 1979. Shodovali se na tom i planetární experti. Rovníkové a jižní oblasti včetně se známou Rudou skvrnou působily klidnějším dojmem. Atmosféra byla čistší a bouřkové projevy méně výrazné.

Rok na cestě

2007-01-19 uplynul první rok od chvíle, kdy se New Horizons vydala na dlouhou cestu. Co se během onoho roku všechno přihodilo?

Hlavní činnosti sondy a pozemního týmu se dají stručně shrnout do následujících bodu:

  • Uskutečnila se kompletní prověrka celé sondy a záložních subsystémů.
  • Pohonný systém vykonal tři malé dráhové korekce, kterými nasměroval meziplanetární stanici do přesného bodu průletu kolem Jupiteru.
  • Proběhly kompletní zkoušky a úvodní kalibrace sedmi vědeckých přístrojů na palubě.
  • Byl navržen, odzkoušen a instalován nový orientační a navigační systém, program autonomní činnosti při případné závadě a software na správu dat. Tyto instalace jednak odstranily drobné programové závady, které byly objeveny až po startu a jednak v mnoha směrech zvýšily možnosti řídícího systému.
  • Byly odzkoušeny schopnosti navádění přístrojů na slabý kosmický objekt. Zkoumaný asteroid 2002 JF56 byl posléze Mezinárodní astronomickou unií pojmenován na počest provozovatelů sondy APL.
  • Proběhla příprava na první fázi hibernace na cestě mezi Jupiterem a Plutem.
  • Bylo připraveno více než 700 jednotlivých měření Jupiteru na období leden až červen 2007.
  • Byla zahájena vědecká pozorování Jupiteru dne 2007-01-06.
První rok cesty vesmírem se tedy stal minulostí a před technikou i lidmi byly další roky naplněné, jak všichni doufali, mnohými vzrušujícími zážitky. Nejbližší se měl dostavit přibližně za jeden měsíc. Jupiter se každým dnem blížil a pokračovala intenzivní pozorovací kampaň. Koncem ledna byla planeta ještě dost daleko, aby mohlo snímkování přinést nějaké převratné objevy, o to více času bylo věnováno studiu kosmického prostředí. Přístroje SWAP a PEPSSI sledovaly částice proudící od Jupitera a čekaly na první známky projevů působení magnetosféry planety. Kamery Ralph a LORRI se zatím jen trénovaly na přibližujícím se cíli a zaznamenávaly měnící se meteorologickou situaci v atmosféře. Snímky satelitů planety sloužily jednak k nácviku optické navigace a jednak se pomocí nich prováděla kalibrace přístrojů. Rovněž rádiový experiment REX používal planetu jako kalibrační rádiový zdroj. Ultrafialový spektrometr Alice zahájil pozorování polárních září a plazmového torusu.

Již v minulé kapitole bylo zmíněno, že současný Jupiter do značné míry astronomy překvapil. Stav atmosféry byl mnohem klidnější než v dobách, kdy ji zkoumaly sondy Galileo a Cassini. Nejnovější pozorování tuto situaci potvrzovaly a k radosti vědců naznačovaly, že průlet kolem největší planety nebude jen fádní technickou záležitostí, ale přinese i spoustu nových vědeckých dat.

Průlet kolem Jupitera

V polovině února se sonda New Horizons přiblížila k Jupiteru na takovou vzdálenost, že se jevil na obloze ve stejné velikosti jako Měsíc při pohledu ze Země - a stále se zvětšoval. V okamžiku největšího přiblížení měl dosáhnout maximální velikosti 3.6°. Toto číslo nevypadá na první pohled nijak impozantně, ale Jupiter tím překoná všechna tělesa, s nimiž se sonda na cestě k Plutu setká. Jedinou výjimkou byla naše vlastní Země a to ještě jen do dvou hodin po startu. I ona se pak scvrkla na menší kotouček. Měsíc, který sonda minula ve vzdálenosti 184 tis. km devět hodin po startu narostl jen na nepatrných 1.1°.

S přibližujícím se cílem, narůstala i intenzita vědeckých výzkumů. V polovině února se uskutečňovaly dvě až tři pozorovací kampaně denně. Většinou se jednalo o měření nabitých částic a slunečního větru přístroji PEPSSI a SWAP. Od 2007-02-24 do 2007-03-04 měla ale četnost pozorování vzrůst na 10 až 20 sekvencí denně. Zúčastnit se jich mělo všech šest přístrojů.

Jakmile se sonda přiblížila ještě více, došlo i na studium větších detailů na planetě a v jejím okolí. Den před průletem byla například sledováno složení atmosféry a struktura povrchu měsíců Io a Callisto. Bylo mapováno složení kůry satelitů Ganymedes a Europa. Kamery pátraly po případných miniaturních měsíčcích, pohybujících se v nevýrazných prstencích planety. Byla snímkována Malá rudá skvrna s vysokým rozlišením. Fotografována byla sopečná činnost na Io a prstence. Zkrátka nepřišlo ani studium magnetosféry.

Poslední impuls na cestu k Plutu udělil sondě raketový motor Star-48 krátce po startu. Motor se pak oddělil a pokračoval po vlastní trajektorii, která se příliš nelišila od dráhy, po které se pohybovala sonda. Motor byl naposledy pozorován v den startu 2006-01-19 a jeho dráha tudíž nemohla být stanovena příliš přesně. I toto krátké sledování však stačilo k tomu, aby se zjistilo, že Star-48 dorazí k Jupiteru 2007-02-27 přibližně šest hodin před tím, než se k planetě přiblíží New Horizons. Těchto šest hodin je však příliš mnoho, aby urychlovací stupeň prolétl správným místem nad planetou a byl urychlen k Plutu. Počínaje Jupiterem se tak dosud blízké dráhy sondy a jejího urychlovacího motoru začaly rychle rozcházet.

2007-02-27 v dopoledních hodinách ohlásila manažerka letových operací New Horizons: "Jsme na cestě k Plutu! Gravitační manévr byl úspěšný; sonda drží kurs a pracuje podle předpokladů."

Sonda New Horizons minula Jupiter dne 2007-02-27 v 05:43 UT v bodě nacházejícím se 2.3 mil. km od planety, ze kterého byla zacílena k soustavě Pluto-Charon, kam dorazí v červenci 2015. Koridor, kterým musela bezpodmínečně proletět, měl průměr 800 km, což je velice úzká škvírka, uvážíme-li, že doposud zdolala kolem 800 mil. km cesty vesmírem. Gravitační manévr nebyl zcela bez rizika. Sonda se totiž dostala do takové blízkosti k planetě, že pocítila účinky silné radiace, která může za určitých okolností poškodit elektronické prvky na palubě. Podle telemetrických dat ale systémy naštěstí přečkaly setkání bez problémů. Gravitační pole Jupitera udělilo sondě dodatečnou rychlost přibližně 3.9 km/s (14000 km/h). V okamžiku největšího přiblížení k planetě se sonda nacházela mimo rádiový kontakt se Zemí ale i v těchto chvílích pilně shromažďovala vědecká data.

Vzrušující chvíle v řídícím středisku prozatím pominuly, intenzivní činnost ale pokračovala. Sonda minula Jupiter a vzdalovala se dál do hlubin vesmíru. Sledování planety bylo rozplánováno ještě na mnoho dní. Začátkem března došlo ke kalibraci experimentu REX a kamery LORRI, které využily planety jako referenčního cíle. Na snímcích se fotometricky studovaly malé měsíčky Elara a Himalia. Hlavní pozornost však byla věnována průzkumu ohonu magnetosféry, čemuž se věnovaly přístroje SWAP, PEPSSI a rovněž detektor prachu Venetia. Výzkumná fáze Jupitera měla ostatně trvat až do poloviny června. Snímkování a spektroskopická pozorování skončila nicméně již v prvním březnovém týdnu.

Pomalu rovněž pokračoval přenos získaných dat. Prozatím došlo k přenosu jen několika namátkových snímků a datových souborů. Přesto už i tyto kusé informace přinesly řadů nádherných a vzrušujících poznatků o planetě a její soustavě měsíců a prstenců. Na přenos ale čekalo ještě více než 36 Gb dat. Se soustavným vysíláním se začalo 2007-03-07 a v plánu bylo dostat na Zemi alespoň několik gigabitů dat každý týden, aby všechna dorazila do řídícího střediska přibližně do konce dubna. K dispozici bylo přibližně 6 až 8 hodin času sítě DSN denně.

Další významná událost se měla odehrát 2007-03-21, kdy se měly zažehnout malé manévrovací motorky a uvést sondu do rotace 5 ot/min. Trojosá stabilizace byla použita jen pro účely vědeckých pozorování u Jupitera a přechod na stabilizaci rotací šetří po dlouhou dobu letu, "kdy se nic neděje", drahocenné pohonné látky.

Plánovaný průběh letu

Po většinu doby přeletu se bude sonda nacházet ve stavu hibernace. Tímto způsobem je možno snížit náklady na letové operace a jen minimálně zatěžovat kapacitu spojovací sítě DSN [=Deep Space Network]. Hibernace, během níž je značná část kosmické sondy bez elektrického napětí snižuje rovněž degradaci elektronických prvků, což je obzvlášť důležitý faktor u dlouhotrvajících cest. Orientace sondy bude udržována rotací rychlostí 5 ot./min s parabolickou anténou zaměřenou k Zemi. Palubní počítač má neustále monitorovat stav systémů a na povel ze Země přes anténu se středním ziskem jednou týdně odvysílat situační zprávu ve formě tzv. majáku. Pokud leží parametry v očekávaných mezích, vysílá se tomu odpovídající "zelený tón". Pro případ anomálií je k dispozici dalších sedm druhů "červených tónů".
Jednou ročně má být sonda probuzena z hibernace. V tomto období se uskuteční kontrola zaměření antény, dráhové korekce, periodické prověrky systémů a kalibrace přístrojů. Tyto zkoušky se plánují přibližně na 50 dní. První takováto kontrola se uskuteční půl roku po průletu kolem Jupitera.

Po 5 miliardách km letu se sonda přiblíží ke svému hlavnímu cíli. Aby byly splněny všechny úkoly mise, musí New Horizons minout Pluto v koridoru o průměru pouhých 300 km. Během přibližování k planetě budou kamery sondy provádět detailní snímkování přibližujícího se cíle. Na základě nich bude stanoveno, zda se plavidlo pohybuje správným směrem. Tento postup se nazývá optická navigace. Pomocí malých hydrazinových motorků má sonda možnost provádět drobné dráhové korekce.

Vědecké přístroje zahájí průzkum soustavy Pluta šest měsíců před největším přiblížením. Tři měsíce před příletem, ve vzdálenosti asi 100 mil. km, budou již kamery sondy schopny pořídit první mapy neznámých světů. Pluto se otočí kolem osy za 6.4 dne. Poslední čtyři dny před příletem budou přibližující se Pluto a Charon snímkovány a spektroskopicky měřeny každého půl dne. Tato série snímků má kromě topografických účelů za úkol zachytit případné krátkodobé změny vázané na slabou atmosféru planety.

Nejintenzivnější výzkum je stanoven na období vymezené 12 hodinami před příletem a po průletu kolem Pluta. V časovém rozmezí budou v činnosti všechny vědecké přístroje. Nejlepší snímky by měly mít rozlišení umožňující zachytit povrchové detaily o rozměru 25 m. Krátce po největším přiblížení vstoupí sonda do stínu planety. Současně se schová za kotouč Pluta i z hlediska pozemského pozorovatele. V okamžiku vstupu do zákrytu a na výstupu z něho přijde ke slovu rádiový experiment, na jehož základě se z deformace rádiového signálu dá získat další řada poznatků o atmosféře.
New Horizons mine planetu nad jižní polokoulí. Pokud k setkání dojde v červenci 2015, bude jižní hemisféra osvětlená a severní ve stínu. Fázový úhel (úhel Slunce-Pluto-sonda) bude kolem 15°, což představuje skvělé světelné podmínky pro dálkové pozorování. Maximální přiblížení se odehraje ve vzdálenosti 10 tis. km od Pluta a 27 tis. km od Charonu. Sonda proletí soustavou rychlostí 14 km/s.

Pokud bude schváleno prodloužení mise, bude příležitost zkoumat jeden až dva objekty z Kuiperova pásu KBO [=Kuiper Belt Objects] o průměru 50 km či větším. Dva týdny po setkání s Plutem bude provedena změna trajektorie, která by měla vést k prvnímu vzbranému tělesu KBO. Tento cíl zatím nebyl stanoven. Určení dalšího směru letu se odkládá až po splnění úkolů u Pluta. Není vyloučeno, že v této málo probádané oblasti budou nalezeni další vhodní, dnes ještě neznámí kandidáti na setkání. Do pátrání po vhodných aspirantech na návštěvu se zapojí i palubní přístroje sondy. Prostor možné trajektorie stanice bude snímkována průběžně přístroji LORRI a Ralph.

Let sondy bude pokračovat dále do prostor Kuiperova pásu a pak do mezihvězdného prostoru. New Horizons totiž obdrží rychlost větší než činí úniková rychlost ze Sluneční soustavy. Podobně jako dřívější průzkumníci Pioneer a Voyager se již nikdy do našeho systému nevrátí.

Experimenty a výsledky

Vysokorozlišující kamera LORRI
[=Long Range Reconnaissance Imager]

Vedoucí výzkumného týmu Dr. Andrew F. Cheng.
Hlavním úkolem úzkoúhlé panchromatické kamery LORRI je pořídit snímky systému Pluto-Charon z velké vzdálenosti tak, aby bylo možno detailně naplánovat aktivity při průletu. Kamera je dále dimenzována tak, aby byla schopna obrazově zdokumentovat celý povrch Pluta s rozlišením 40 km v časovém intervalu 3.2 dny před a po největším přiblížení. LORRI je instalován na boku tělesa sondy na opačné straně, než se nachází jaderný zdroj energie. Sestává z teleskopu s aperturou 0.208 m, který soustředí světlo na desku CCD [=Charged Couple Device] o matici 1024x1024 obrazových bodů. Neobsahuje žádné filtry ani pohyblivé části. Zorné pole přístroje obnáší 5.06x5.06 miliradiánů a rozlišení činí 0.00494 miliradián/pixel. Tyto parametry dovolují zachytit podrobnosti na povrchu Pluta o velikosti přibližně 100 m v okamžiku největšího přiblížení - toto záleží na definitivní zvolené průletové trajektorii. Přístroj pracuje se světlem o vlnové délce 350 až 850 nm.

Kamerový systém Ralph

Vedoucí výzkumného týmu Dr. Alan Stern.
Hlavním úkolem experimentu Ralph je pořídit barevné mapy s vysokým rozlišením a mapy chemického složení povrchu Pluta a Charonu. Výsledkem by měla být čtyřbarevná mapa denní strany s rozlišením 0.7 km/pixel, vícespektrální mapa denní strany v blízké infračervené oblasti s rozlišením 7 km/pixel a mapa vybraných oblastí s rozlišením 0.6 km/pixel. Dále by měl Ralph zjistit rozmístění ledu a rozložení teplot na denní straně planety.
Experiment Ralph sestává ze dvou kanálů - multispektrální kamery ve viditelném oboru MVIC [=Multispectral Visible Imaging Camera] a infračerveného spektrometru LEISA [=Linear Etalon Imaging Spectral Array]. Oba používají společnou aperturu teleskopu o průměru 6 cm. MVIC obsahuje zobrazovací část, jejímž jádrem je matice 256x256 CCD se dvěma panchromatickými (450 až 1000 nm) filtry a čtyřmi barevnými filtry. Filtr pro pásmo 860 až 910 nm slouží především k detekci metanové jinovatky, dále jsou k dispozici modrý (425 až 550 nm) a červený (540 až 700 nm) a filtr pro blízké infračervené pásmo (780 až 1000 nm). Zorné pole má rozměr 100 miliradián s rozlišením 20 mikroradián/pixel. LEISA pokrývá vlnové pásmo od 1250 do 2500 nm. Zorné pole činí 15.9x15.9 miliradián a úhlové rozlišení 0.062 miliradián/pixel.
Přístroj Ralph a experiment Alice jsou součástí souboru přístrojů PERSI [Pluto Exploration Remote Sensing Investigation].

Ultrafialový zobrazovací spektrometr Alice

Vedoucí výzkumného týmu Prof. Alan Stern.
Přístroj Alice je mapovací spektrometr pracující v ultrafialové oblasti. Je určen ke studiu atmosféry planety Pluto. Vědeckým cílem je určit molový podíl N2, CH4, CO a Ar v atmosféře, změřit teplotní profil horní atmosféry, prozkoumat systém Pluto-Charon z pohledu emisí vodíku lyman-alfa a prostudovat přenos hmoty mezi Plutem a Charonem. Přístroj Alice má být též použit k pátrání po atmosféře kolem měsíce Charon a objektů Kuiperova pásu, s nimiž se eventuelně setká.
Alice pracuje ve dvou provozních módech. Buď může měřit vlastní vyzařování (emise) atmosféry nebo používá zákrytovou metodu, při níž se měří deformace světla Slunce či jasné hvězdy pozorované přes atmosféru. Přístroj detekuje záření v rozsahu 52 až 187 nm se spektrálním rozlišením 0.183 nm. Zorné pole pozorovací štěrbiny má rozměry 1.7x70 miliradiánu s úhlovým rozlišením 1.7x5.2 miliradián/pixel. Zorné pole apertury používané při zákrytovém módu má rozměr 35x35 miliradián.
Společně s kamerou Ralph je Alice součástí souboru přístrojů PERSI [Pluto Exploration Remote Sensing Investigation].

Rádiový experiment REX
[=Radio Experiment]

Vedoucí výzkumného týmu Dr. G. Leonard Tyler.
Hmotnost zařízení 1 kg, elektrický příkon 2.1 W.
V rámci rádiového experimentu se používá telekomunikační systém sondy a parabolická anténa o průměru 2.1 m. Toto zařízení slouží rovněž rádiometrickým měřením u Plura, Charonu a objektů Kuiperova pásu. V okamžiku, kdy se sonda na své trajektorii dostává z pohledu pozemského pozorovatele za zkoumané těleso, lze pomocí rádiové sondáže zjišťovat mj. hustotu ionoséry a teplotu a tlak atmosféry v různých výškách nad povrchem. Slabé vlny v rádiovém pásmu emitované z povrchu mohou ukázat rozdíly mezi teplotou na denní a noční straně. U malých kosmických těles, jako jsou např. předpokládané objekty Kuiperova pásu a měsíc Charon se tímto experimentem dají detekovat stopy slabé atmosféry. Malé poruchy v dráze prolétající sondy způsobené gravitačním polem a zjištěné na základě změn v rádiovém signálu dovolují určit hmotnost míjených těles. Obdobně se dá stanovit průměr na základě změřené délky ztráty signálu za objektem.
Experiment REX sestává z desky tištěných spojů obsahující elektroniku zpracovávající rádiový signál, která tvoří doplněk standardního telekomunikačního systému. Telekomunikační okruhy (vyjma antény) jsou zálohované, proto rovněž deska REX je zdvojená. REX pracuje s vlnovou délkou 4.1 cm a má efektivní zorné pole s úhlovým rozlišením 20 miliradián. Odstup signálu a šumu obnáší 55 dB. Součástí zařízení je ultrastabilní oscilátor, který udržuje rádiové impulsy s přesností 10-13 v sekundových intervalech.

Detektor prachových částic SDC, resp. VBSDC, resp. Venetia
[=Student Dust Counter], [=Venetia Burney Student Dust Counter]

VBSDC - 933x700x16M (66 kB) Vedoucí výzkumného týmu Dr. Mihaly Horonyi.
Hmotnost zařízení 1.9 kg, elektrický příkon 5 W.
Čítač kosmického prachu SDC je příspěvek k projektu dodaný z univerzitního prostředí. Zařízení bylo navrženo studenty a měří koncentraci prachových částic ve vnějších oblastech solárního systému. Je schopen měřit četnost a energii zásahů malých tělísek o hmotnosti od 4E-12 g do 4E-9 g. Přístroj sestává ze dvou částí, sestavy detektoru o rozměru 0.321x0.467 m se sběrnou plochou 0.125 m2 a boxu elektroniky. Během letu byl detektor přejmenován na VBSDC [=Venetia Burney Student Dust Counter], popřípadě zkráceně Venetia na počest studentky, která v roce 1930 navrhla jméno pro nově objevenou "devátou" planetu.

Spektrometr nabitých částic PEPSSI
[=Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation]

Vedoucí výzkumného týmu Dr. Ralph L. McNutt Jr.
Přístroj je určen k detekci iontů u Pluta a stanovení míry úniku složek atmosféry do volného vesmíru. PEPSSI je teleskop, který zjišťuje ionty a elektrony v širokém rozsahu energií přicházejících z různých směrů. Sestává ze dvou částí, sekce ToF [=time-of-flight], měřící dobu průletu částice, a detektorové matice na pevné bázi. Matice je složena ze šesti ze šesti plochých detektorů obsahujících dva elementy na registraci iontů a dva na registraci elektronů. Zorný úhel činí 160x12°, přičemž úhlové rozlišení dosahuje 25x12°. Přístroj je určen ke studiu protonů o energiích 25 až 1000 keV, iontů 60 až 1000 keV a elektronů 25 až 500 keV. Přístroje PEPSSI a SWAP jsou součástí souboru spektrometru PAM určeného ke studiu plazmy a vysokoenergetických částic.

Detektor slunečního větru SWAP
[=Solar Wind at Pluto]

Vedoucí výzkumného týmu Dr. David J. McComas.
Hmotnost zařízení 3.2 kg, elektrický příkon 2.3 W.
Detektor slunečního větru je proveden jako toroidní elektrostatický analyzátor nízkoenergetické plazmy a analyzátor zpožďujícího potenciálu. Je navržen pro měření částic slunečního větru v blízkosti Pluta, což by mělo určit, zda má Pluto magnetosféru a stanovit únik částic atmosféry do kosmu. Periodicky má být aktivován i během přeletové fáze a při tom měřit parametry slunečního větru v meziplanetárním prostředí. SWAP měří energetické částice v rozsahu 0.03 až 6.5 keV s rozlišením 1 eV pro energie menší než 2 keV a s přesností 9% pro vyšší energie. Zorné pole má velikost 270x10° s přesahem až dalších 15° Přístroje PEPSSI a SWAP jsou součástí souboru spektrometru PAM určeného ke studiu plazmy a vysokoenergetických částic.

Fotogalerie

Fotogalerie obsahuje celkem 21 obrázků, nejnovější byl přidán 2006-12-17.

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 17
Poslední: 2009-10-20 14:39:02

Verze pro tisk

 

Související články

(originál je na https://spaceprobes.kosmo.cz/index.php?cid=155)

Stránka byla vygenerována za 0.232639 vteřiny.