Künstlerische Darstellung der Raumsonde New Horizons, die an Pluto vorbeifliegt. Bildnachweis: JHUAPL/SwRI. Klicken um zu vergrößern.
Wenn alles gut geht, wird die erste Mission zum am weitesten bekannten Planeten in unserem Sonnensystem Anfang 2006 starten und uns unsere ersten detaillierten Ansichten von Pluto, seinem Mond Charon und der Kuipergürtel-Region geben, während die NASA die Aufklärung aller Planeten unseres Sonnensystems.
„Wir reisen zu einem Planeten, auf dem wir noch nie zuvor waren“, sagte Dr. Alan Stern, leitender Ermittler der New Horizons-Mission zu Pluto. „Das ist wie aus einem Bilderbuch der NASA, wie in den 60er und 70er Jahren mit all den neuen Missionen, die damals stattfanden. Aber dies ist eine Erkundung für ein neues Jahrhundert; es ist etwas Mutiges und Anderes. Die erste Mission zum letzten Planeten zu sein, bringt mich wirklich in Schwung. Es ist etwas Besonderes, an eine neue Grenze zu gehen, über
Pluto ist so weit entfernt (5 Milliarden km oder 3,1 Milliarden Meilen, wenn New Horizons ihn erreicht), dass kein Teleskop, nicht einmal das Hubble-Weltraumteleskop, in der Lage war, ein gutes Bild des Planeten zu liefern, und so ist Pluto eine echte Mystery-Welt . Die Existenz von Pluto ist erst seit 75 Jahren bekannt, und die Debatte über seine Klassifizierung als Planet geht weiter, obwohl die meisten Planetenwissenschaftler ihn in die neue Klasse von Planeten namens Eiszwerge einordnen. Pluto ist eine große Eis-Felsen-Welt, die im Kuipergürtel unseres Sonnensystems geboren wurde. Sein Mond Charon ist groß genug, dass einige Astronomen die beiden als binären Planeten bezeichnen. Pluto unterliegt jahreszeitlichen Veränderungen und hat eine verlängerte und enorme 248-jährige Umlaufbahn, die dazu führt, dass sich die Atmosphäre des Planeten zyklisch auflöst und ausfriert, aber später wieder aufgefüllt wird, wenn der Planet näher an die Sonne zurückkehrt.
New Horizons wird Pluto und die umliegende Region erstmals aus der Nähe betrachten. Die flügelgroße Raumsonde wird die Oberfläche von Pluto und Charon kartieren und analysieren, Plutos entweichende Atmosphäre untersuchen, nach einer Atmosphäre um Charon suchen und ähnliche Erkundungen eines oder mehrerer Kuipergürtel-Objekte durchführen.
Das im Johns Hopkins Applied Physics Laboratory gebaute Raumfahrzeug wird derzeit im Goddard Space Flight Center getestet. Dr. Stern plant seit geraumer Zeit eine Mission zum Pluto und überlebt die verschiedenen möglichen Missionen zum äußeren Sonnensystem.
'Ich fühle mich bei der Mission sehr gut', sagte er in einem Interview aus seinem Büro am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. „Ich arbeite seit ungefähr 15 Jahren an diesem Projekt, und die ersten 10 Jahre kamen wir nicht einmal aus den Startlöchern. Jetzt haben wir es nicht nur geschafft, es zu finanzieren, sondern wir haben es gebaut und freuen uns sehr darauf, die Mission bald zu fliegen, wenn alles weiterhin gut läuft.“
Von den Hürden, die vor dem Start noch ausgeräumt werden müssen, ist eine ziemlich groß. Die Systeme von New Horizons werden von einem thermoelektrischen Radioisotop-Generator (RTG) angetrieben, bei dem die beim Zerfall radioaktiver Materialien freigesetzte Wärme in Energie umgewandelt wird. Diese Art von Energiesystem ist für eine Mission, die sich weit von der Sonne entfernt, wie New Horizons, unerlässlich, bei der Solarenergie keine Option ist, aber sowohl von der NASA als auch vom Weißen Haus genehmigt werden muss. Die 45-tägige öffentliche Kommentierungsfrist endete im April 2005, sodass das Projekt nun auf die endgültige, offizielle Genehmigung wartet. In der Zwischenzeit bereiten sich die Missionsteams von New Horizons auf den Start vor.
„Wir haben noch viel Arbeit vor uns“, sagte Stern. „Den ganzen Sommer testen und überprüfen wir das Raumfahrzeug und die Komponenten, beseitigen alle Fehler und stellen sicher, dass es startbereit und flugbereit ist. Das wird uns bis September dauern und im Oktober hoffen wir, die Raumsonde zum Kap zu bringen.“
Das einmonatige Startfenster für New Horizons öffnet am 11. Januar 2006.
New Horizons wird das schnellste Raumschiff sein, das jemals gestartet wurde. Die Trägerrakete kombiniert eine Atlas-V-Erststufe, eine Centaur-Zweitstufe und eine STAR 48B-Festkörperrakete-Drittstufe.
„Wir haben das kleinste Raumschiff gebaut, mit dem wir durchkommen können, das alles hat, was es braucht: Strom, Kommunikation, Computer, wissenschaftliche Ausrüstung und Redundanz aller Systeme, und es auf die größtmögliche Trägerrakete gesetzt“, sagte Stern. 'Diese Kombination ist in Bezug auf die Geschwindigkeit, die wir im Weltraum erreichen, grausam.'
Bei bester Geschwindigkeit fliegt das Raumfahrzeug mit 50 km/s (36 Meilen/Sekunde) oder dem Äquivalent von Mach 85.
Stern verglich die Atlas-Rakete mit anderen Trägerraketen. „Der Saturn V brachte die Apollo-Astronauten in 3 Tagen zum Mond“, sagte er. „Unsere Rakete wird New Horizons in 9 Stunden am Mond vorbeifliegen. Cassini hat 3 Jahre gebraucht, um Jupiter zu erreichen, aber New Horizons wird Jupiter in nur 13 Monaten passieren.“
Dennoch wird es 9 Jahre und 5 Monate dauern, um unser riesiges Sonnensystem zu durchqueren. Eine Gravitationshilfe von Jupiter ist unerlässlich, um das Ankunftsdatum 2015 einzuhalten. Nicht in der Lage zu sein, früh im Startfenster vom Boden abzuheben, hätte später große Konsequenzen.
„Wir starten im Januar 2006 und erreichen Pluto im Juli 2015, im besten Fall“, sagte Stern. „Wenn wir nicht früh im Startfenster starten, verschiebt sich das Ankunftsdatum, weil Jupiter nicht so gut in der Lage ist, uns eine gute Schwerkraftunterstützung zu geben.“
New Horizons hat 18 Tage Zeit, um im Januar 2006 auf den Markt zu kommen, um eine Ankunft im Jahr 2015 zu erreichen. Danach bewegt sich die Position von Jupiter so, dass eine Verzögerung des Starts alle 4 oder 5 Tage bedeutet, dass Pluto ein Jahr später erreicht wird. Bis zum 14. Februar schließt sich das Fenster für eine Ankunft im Jahr 2020. New Horizons kann versuchen, Anfang 2007 erneut zu starten, aber dann ist das beste Ankunftsjahr 2019.
New Horizons wird sieben wissenschaftliche Instrumente mitführen:
- Ralph: Der Haupt-Imager mit Sicht- und Infrarotfunktionen, der Farb-, Kompositions- und Wärmekarten von Pluto-, Charon- und Kuipergürtel-Objekten liefert.
- Alice: Ein Ultraviolett-Spektrometer, das die atmosphärische Struktur und Zusammensetzung von Pluto analysieren kann.
- REX: Das Radio Science Experiment, das die atmosphärische Zusammensetzung und die Oberflächentemperatur mit einem passiven Radiometer misst. REX misst auch die Massen der Objekte, an denen New Horizons vorbeifliegt.
- LORRI: Der Long Range Reconnaissance Imager verfügt über eine Teleskopkamera, die die Rückseite von Pluto kartiert und geologische Daten liefert.
- PEPSSI: The Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, das die Zusammensetzung und Dichte der aus der Atmosphäre von Pluto entweichenden Ionen misst.
- SWAP: Solar Wind Around Pluto, das die Austrittsrate der Atmosphäre von Pluto misst und bestimmt, wie der Sonnenwind Pluto beeinflusst.
- SDC: Der Student Dust Counter misst die Menge an Weltraumstaub, auf die das Raumfahrzeug während der Reise trifft. Dieses Instrument wurde von Studenten der University of Colorado in Boulder entwickelt und wird von ihnen betrieben.
Stern sagt, dass der erste Teil des Fluges die Missionsteams beschäftigen wird, da sie das gesamte Raumschiff überprüfen und den Jupiter-Vorbeiflug nach 13 Monaten ausführen müssen.
„Die mittleren Jahre werden lang und wahrscheinlich – und hoffentlich – ziemlich langweilig“, sagte er, aber die Hauptmission umfasst jährliche Überprüfungen von Raumfahrzeugen und Instrumenten, Flugbahnkorrekturen, Instrumentenkalibrierungen und Proben. Während der letzten drei Jahre der interplanetaren Kreuzfahrtmission werden die Teams das sehr detaillierte Befehlsskript für die Pluto/Charon-Begegnung schreiben, testen und hochladen. Die Mission beginnt ungefähr ein Jahr vor der Ankunft des Raumfahrzeugs auf Pluto ernsthaft die Region fotografieren.
Eine Mission zu Pluto hat lange auf sich warten lassen und ist bei einer Vielzahl von Menschen beliebt. Kinder scheinen eine Affinität zum Planeten mit dem Namen der Zeichentrickfigur zu haben, während die National Academy of Sciences eine Mission zu Pluto als höchste Priorität für dieses Jahrzehnt einstufte. Im Jahr 2002, als es so aussah, als müsste die NASA aus Budgetgründen eine Mission zum Pluto streichen, setzte sich unter anderem die Planetary Society stark beim Kongress dafür ein, die Mission am Leben zu erhalten.
Stern sagte, die Website der Mission habe im ersten Monat, in der sie aktiv war, über eine Million Aufrufe erhalten, und die Trefferquote habe sich nicht verringert. Stern schreibt eine monatliche Kolumne auf der Website, http://pluto.jhuapl.edu , wo Sie weitere Details über die Mission erfahren und sich anmelden können, damit Ihr Name zusammen mit dem Raumschiff an Pluto gesendet wird.
Obwohl Stern verständlicherweise von dieser Mission begeistert ist, sagt er, dass jede Chance auf Erkundung eine große Chance ist.
„Exploration öffnet uns immer die Augen“, sagte er. „Niemand hat erwartet, Flusstäler auf dem Mars oder einen Vulkan auf Io oder Flüsse auf Titan zu finden. Was werden wir meiner Meinung nach bei Pluto-Charon finden? Ich denke, wir werden etwas Wunderbares finden und erwarten, überrascht zu werden.“