Алан Стерн - За новыми горизонтами. Первый полет к Плутону

Близким родственником Alice был Ralph. Его название произошло от глупой шутки, относящейся к героям старого телевизионного сериала «Новобрачные» Элис и Ральфу Крэмден. Если целью Alice было прежде всего исследование атмосферы Плутона, то Ralph предстояло картографировать его поверхность, а также определить ее состав. Размером со шляпную коробку, Ralph включает в себя две черно-белые камеры, четыре камеры с цветными фильтрами и «инфракрасный картирующий спектрометр», чтобы нанести на карту состав поверхности. Ralph может «видеть» более красные цвета, чем те, которые отличает человеческий глаз, с длиной волны, которую мы называем «инфракрасной». При этом минералы и лед имеют характерные спектральные отличительные черты, которые позволяют выяснить, из какого материала состоит поверхность в любом месте в поле зрения Ralph. Его спектрометр разделяет инфракрасное излучение на 512 спектральных каналов шириной от 1,25 до 2,5 микрона. И вновь очень показательным будет сравнение с историческим стандартом для исследований во время пролета мимо планеты — «Вояджерами». Подобный инструмент на них назывался IRIS и по размеру соответствовал Ralph, но из-за того, что был спроектирован и построен с помощью технических достижений 1970-х гг., содержал только один инфракрасный пиксель. У картирующего же спектрометра Ralph было 64 000 пикселей. Таким образом, на «Вояджерах» телескоп IRIS должен был быть нацелен на каждый участок объекта, чтобы получить спектр этого конкретного места, а затем его предстояло перенацелить на следующий объект, медленно создавая спектральную карту. Но Ralph может получить спектр каждой из 64 000 локаций одновременно и мгновенно заполнить карту всех этих участков. Это на много «световых лет» опережает то, что мог делать «Вояджер».

Определение температуры атмосферы Плутона и его атмосферного давления было еще одной задачей «Новых горизонтов». Чтобы сделать эти измерения, на борту аппарата находился радиоспектрометр REX (сокращение от англ. Radio Experiment). Он был сконструирован для того, чтобы работать совершенно иначе по сравнению со своими более примитивными предшественниками на «Вояджерах». Те радиоспектрометры работали, посылая радиоволны Х-диапазона (волны длиной 4 см) через атмосферу планет, мимо которых пролетали АМС, по направлению от космического аппарата к Земле. Эти волны ловили расположенные на поверхности Земли антенны комплекса Сети дальней космической связи NASA. Измеряя то, как радиосигнал изменяется, проходя через атмосферу различных планет и их спутников на маршруте «Вояджеров», ученые могли определить температуру и давление их атмосфер. Поскольку атмосферное давление на Плутоне значительно ниже, такой метод не мог работать, поэтому REX решал эту проблему, проводя эксперимент наоборот: Сеть дальней космической связи должна была послать гораздо более мощный сигнал, чем это могла бы сделать какая-либо аппаратура на борту АМС. Его мощность радиоизлучения должна была составлять десятки киловатт. REX предстояло принять и записать сигналы с Земли, проходящие через атмосферу Плутона.

Чтобы измерить температуру и давление атмосферы планеты, REX сравнивает частоту радиоволн, проходящих через атмосферу, с эталонным стандартом. Отклонения, которые он измеряет, пропорциональны искривлению путей распространения этих радиоволн, которое вызвано прохождением через атмосферу, изучаемую прибором. В свою очередь, такие данные можно использовать, чтобы вычислить атмосферное давление и температуру. В дополнение к этому REX способен измерить температуру поверхности в поле своего зрения.

Последним из приборов «дистанционного зондирования» на «Новых горизонтах» — приборов, которые наблюдают Плутон и его спутники через оптические и радиотелескопы, — была камера дальней разведки LORRI (сокращение от англ. LOng Range Reconnaissance Imager). В сущности, она представляет собой телескоп с сильным увеличением, снабженный мегапиксельной камерой. В отличие от цветных и спектроскопических функциональных возможностей Ralph, камера LORRI делает только черно-белые фотографии. Но поскольку ее телескоп имеет гораздо большее увеличение, чем у Ralph, изображения, полученные LORRI, имеют значительно более высокое разрешение и демонстрируют намного больше подробностей. Высокое разрешение камеры LORRI также позволяет «Новым горизонтам» увидеть особенности Плутона и его спутников с гораздо большего расстояния, чем это делает Ralph. В результате, начав работу за десять недель до пролета, LORRI смогла увидеть гораздо больше деталей на поверхности Плутона, чем космический телескоп «Хаббл». Обладая такими возможностями, камера также позволила «Новым горизонтам» получить карту всей планеты — даже тех ее частей, которые не были видны непосредственно в день пролета. Не забывайте, что Плутон вращается медленно: на один оборот вокруг своей оси ему требуется 6,4 земных суток. Это означает, что по мере приближения «Новых горизонтов» к Плутону последний раз, когда АМС может видеть «дальнюю сторону» — ту, которая не будет повернута к аппарату при максимальном сближении, — это за 3,2 суток до пролета. «Новые горизонты» будут в миллионах километров от планеты, когда смогут бросить последний взгляд на ее другое полушарие, но с телескопом LORRI аппарат сможет сделать снимки этих территорий в высоком разрешении.