В пяти миллиардах километров от Земли рой маленьких миров окружает темный край нашей Солнечной системы. Солнце так далеко от этого места, что кажется не ярче звезды. Это пояс Койпера, кольцо из ледяных объектов, которое является одним из самых загадочных – и одним из самых научно интригующих – областей пространства вокруг нашего Солнца.
Но этому печальному состоянию научного невежества близится конец. 1 января космический зонд New Horizons, который последние 13 лет улетает прочь от Солнца, пронесется мимо объекта пояса Койпера под номером 2014 MU69, и в течение следующих 24 часов будет использовать свои камеры, детекторы и сканеры для тщательного изучения этого маленького мира. К концу встречи с зондом объект, который в настоящее время является не более чем точкой в телескопах астрономов, должен превратиться в мир, богатый астрономическими и геологическими деталями.
«Мы собираемся выяснить, из чего сделан этот объект», — говорит Алан Стерн, главный исследователь миссии «Новые горизонты». «Как он устроен? У него есть атмосфера? А кольца? Кто знает, что мы можем найти».
При этом MU69 станет самым отдаленным объектом, который когда-либо был удаленно исследован людьми. Это должно стать замечательным событием, и исследователи в честь этого решили дать этому маленькому миру имя, которое будет более запоминающимся, чем нынешний скучный номер астрономического каталога. Они переименовали его в Ultima Thule — дословно «край земли», место, по мнению древних географов, являющееся самым отдаленным в обитаемом мире. (И Гренландия, и Исландия в свое время были кандидатами на роль Ultima Thule).
У Новых горизонтов будет менее 24 часов в Новый год на изучение Ultima Thule, после чего он начнет передавать эти драгоценные данные о ранней истории нашей Солнечной системы обратно на Землю. Затем, выполнив свое предназначение, зонд погрузится обратно в пучину космоса, летя в направлении созвездия Стрельца.
«Важный момент заключается в том, что все идет идеально с Новыми горизонтами», — говорит Стерн. «Мы только что внесли одну коррекцию в его нынешний курс и будем иметь возможность сделать это еще три раза до 1 января. Однако я не знаю, будет ли в этом необходимость – мы уже очень близки к правильной траектории, по которой нам нужно лететь».
New Horizons был запущен с мыса Канаверал в январе 2006 года и использовал гравитационный маневр рядом с гигантской планетой Юпитер в феврале 2007 года, чтобы увеличить свою скорость до 50 000 километров в час. В течение следующих восьми лет он мчался прочь от Солнца к своей главной цели: карликовой планете Плутон и ее пяти спутникам — Харону, Стиксу, Никсу, Церберу и Гидре.
Обработанная фотография Плутона, полученная Новыми горизонтами.
14 июля 2015 года космический зонд завершил свое путешествие на 6 миллиардов километров к Плутону и его спутникам и начал передавать данные обратно на Землю — для достижения цели этим сообщениям требовалось больше 4 часов, и это с учетом того, что передача велась со скоростью света. И информация, обнаруженная зондом, преподнесла астрономам ряд сюрпризов.
Многие ожидали, что Плутон и его спутники окажутся ледяными мертвыми мирами. Вместо этого Новые Горизонты обнаружил много признаков геологической активности, а также свидетельство того, что лед недавно таял на поверхности Плутона. На планете возвышаются ледяные горы и обширные равнины из замерзшего азота, а на Хароне красновато-коричневая шапка на полюсе состоит из органических молекул, которые являются важными компонентами жизни.
Также было обнаружено, что у Плутона тонкая голубая атмосфера, богатая азотом. Для миров на такой удаленной орбите вокруг Солнца планета и ее спутники оказались удивительно активными.
«Мы ожидали обнаружить, что Плутон является простым неактивным миром, но на самом деле он оказался не менее сложным, чем Земля или Марс», — говорит Стерн. «Мы также обнаружили, что он геологически активен, и мы снова не ожидали этого. Мы думали, что Плутон давно потерял свою геотермальную энергию, но это не так».
Однако именно реакция публики больше всего взволновала Стерна. «Реакция людей на открытия зонда — вот что меня покорило. Это был первый полет к новой планете с 80-х годов, и люди были в восторге от этого. Они действительно были покорены открытиями, которые мы сделали. Общественность действительно заинтересована в освоении космоса. И это нас ободрило».
Лучшая фотография Ultima Thule на данный момент.
Раскрыв чудеса Плутона и его лун, Новые горизонты продолжил свой путь и направился глубже в пояс Койпера, записав еще миллиард километров в свою историю путешествий. Цель считается оправданной, учитывая, что объекты в поясе могут многое рассказать нам о рождении Солнечной системы.
Однако изучение этих маленьких миров будет совсем не таким, как изучение Плутона или Харона. Первый составляет около 2400 км в диаметре, последний — около 1200. Напротив, новая цель New Horizons — Ultima Thule — вероятно, всего около 30 км в диаметре, что типично для объекта пояса Койпера. (Пояс назван в честь голландско-американского астронома Джерарда Койпера, который предложил его существование в 1951 году.)
Ultima Thule была открыта в 2014 году астрономами, которые использовали космический телескоп Хаббла чтобы найти в поясе Койпера подходящие цели для предстоящего рандеву с Новыми горизонтами. Всего было выявлено пять объектов-кандидатов, и Ultima Thule стала явным фаворитом. «Это был самый простой объект пояса Койпера для нас», — говорит Стерн. «Тот, к которому мы можем приблизиться, используя наименьшее количество топлива, и, таким образом, максимизировать наши резервы, что может иметь решающее значение для совершения любых непредвиденных маневров в будущем».
Интересно, что выбор Ultima Thule добавляет еще одно достижение в копилку зонда. Это будет первый объект за всю историю астрономии, который будет изучен космическим кораблем, запущенным задолго до того, как этот объект был обнаружен.
Со момента открытия Ultima Thule ученые пытаются узнать больше об этом крошечном, совершенно отдаленном мире, поскольку Новые Горизонты стремительно приближаются к нему. Космический телескоп Хаббл продолжает свои наблюдения, в то время как астрономы пытаются использовать звездные затмения, которые происходят, когда объект, подобный Ultima Thule, проходит перед звездой и перекрывает свет, получаемый от нее на Земле.
Из этих наблюдений ученые полагают, что Ultima Thule — это либо отдельный объект диаметром около 30 километров, либо он состоит из двух объектов, вращающихся вокруг друг друга, причем каждый компонент имеет диаметр от 13 до 18 километров. Возможно даже, что Ultima Thule может иметь луну или даже несколько лун.
Художественное изображение Солнца из пояса Койпера.
«У Ultima Thule может быть атмосфера, кольца или несколько лун», — говорит Стерн. «Мы, безусловно, надеемся на многое, потому что обнаружили много сюрпризов, когда добрались до Плутона. Однако нам придется ждать до 1 января, чтобы узнать правду».
Многие ключевые особенности Ultima Thule должны стать понятны ученым, когда первые данные от New Horizons достигнут Земли в следующем месяце. Тем не менее, им придется достаточно долго ждать, прежде чем они получат всю информацию, поскольку потребуются месяцы, чтобы передать все собранные данные, которые зонд будет отправлять после того, как пронесется на расстоянии 3500 км от Ultima Thule в январе.
Проблема в том, что New Horizons очень, очень далеко, и поэтому его радиосигналы крайне слабы. А слабый сигнал означает низкие скорости передачи данных. В результате зонд может передавать данные со скоростью всего около 1 килобита в секунду. И в таком случае потребуется больше года, чтобы узнать, что именно зонд обнаружил на Ultima Thule.
«Мы получим около 50 гигабайт информации от Новых горизонтов после того, как его инструменты изучат Ultima Thule», — говорит Стерн. «Это примерно столько же, сколько мы собрали у Плутона и его спутников, и на то, чтобы передать такой объем данных на Землю, ушло более 16 месяцев». Однако зонд теперь на полтора миллиарда километров дальше от Земли, чем когда он пролетал мимо Плутона три с половиной года назад, и это означает, что потребуется больше времени, чтобы передать полученные данные о Ultima Thule.
«Я ожидаю, что на этот раз потребуется около 20 месяцев, чтобы получить все данные», — говорит Стерн. «Это означает, что в сентябре 2020 года мы должны знать все, что зонд собрал о Ultima Thule. Это может показаться несколько долго. С другой стороны, Ultima Thule — это окаменелость с самых ранних дней существования Солнечной системы, поэтому я думаю, что мы можем немного подождать, чтобы узнать все об этом мире».
Ultima Thule, вероятно, останется самым отдаленным объектом, посещенным космическим зондом, в течение очень долгого времени, если только Стерн и его коллеги не решат побить собственный рекорд. Они вполне могут сделать это, если изучат еще один объект пояса Койпера в 2020-ых.
«Как только мы получим все данные по Ultima Thule, мы можем начать думать о следующей цели», — говорит Стерн. «У New Horizons есть ядерная батарея, которая обеспечит зонд электричеством еще на 20 лет, поэтому мы можем легко перейти к другому объекту. У нас будет возможность сделать это. Однако еще предстоит выяснить, стоит ли вообще это делать. В некотором смысле, это зависит от того, что мы найдем на Ultima Thule».