Új Horizont

A tizedik bolygó. A tizedik?
2005. július 29-én Mike Brown amerikai csillagász bejelentette, hogy megtaláltak és lefényképeztek egy olyan bolygót, amelynek átmérője nagyobb a Plútóénál. Ez az első eset a legkülsőbb bolygó 75 évvel ezelőtt történt felfedezése óta, hogy Naprendszerünkben ilyen méretű égitest kerül lencsevégre. Az új bolygó ideiglenesen a 2003 UB 313 prózai elnevezést kapta, míg felfedezői majd Xéna névvel kívánják bejegyeztetni.

A bejelentéssel szinte egy időben máris, és újból fellángolt az immár több évtizedes vita. Jellemzően a magyar médiumok is tényként, azaz a tizedik bolygóként tálalták az új égitestet, de ezzel szemben a csillagász társadalom jelentős része még a Plútó, bolygó pozícióját is vitatja. Sokuk véleménye szerint csak a Neptunuszon túli fagyott világok összességét jelentő, Kuiper-övezet számtalan égitestjének egyikéről van szó.
A tizedik bolygót már régóta keresik a csillagászok, hiszen a Plútó túl kicsinek bizonyult ahhoz, hogy az Uránusz pályaháborgásait magyarázza. Az 1980-as években már műholdakat is bevontak az X-planéta keresésébe. Két angol csillagász az üstökösök pályáit vizsgálta, hogy a Jupiter- és a Szaturnusz-családhoz hasonlóan nem csoportosulnak-e valahol a hosszú keringési periódusú üstökösök pályái, ami arra utalhatna, hogy ott egy nagybolygó fogná "csokorba" azokat. Valami csoportosulást ugyan találtak, de egy nagyméretű bolygót, amely az említett neptunuszi pályaeltéréseket igazolhatta volna, nem. A kifejezett keresés annak ellenére sem vezetett eredményre, hogy az 1983-ban a méréseket elkezdő és infravörösben "látó" IRAS-hold sem volt képes felfedezni egy ilyen méretű bolygót.
A keresés azonban folytatódott, és 1992-ben felfedezték az első KBO-t (Kuiper Belt Object, Kuiper-övezeti égitest). Ezeknek az égi objektumoknak a létét 1948-ban Edgeworth tételezte fel, és a holland Kuiper népszerűsítette. Az észleléstechnika pedig az 1990-es évek elejére lett olyan jó, hogy ezeket a néhány száz km átmérőjű objektumokat abban a távolságban már fotózni lehetett, megállapíthatták a legnagyobb KBO átmérőjét, amely kb. 1300 km-esnek bizonyult. Az 1992-es első után ma már több százra tehető az ismert KBO-k száma.
Az eddig legnagyobb KBO-nak ismert 2001 KX 76 nevűnek szintén a Plútó pályájához hasonló a pályája, mert a Neptunusszal rezonanciában van. Az Uránusz nagy tengelyhajlását pedig azzal magyarázzák, hogy a Naprendszer keletkezésének vége felé, amikor a bolygók összeállása már nem kis testek ütközésével, hanem a nagyobbak egymásba ütközésével történt, akkor az Uránuszt egy ilyen nagy ütközés billentette ki a merőleges helyzetből, mint amikor egy "búgócsigát, amely forog, meglöknek."
A 2003 UB 313 a Plútóéhoz hasonló, melynek fő jellemzője, hogy pályasíkja 45º-os szöget zár be a legtöbb bolygó keringési síkjával. Ez a tény alaposan megnehezítette a megtalálását, hiszen az ekliptika síkjából jócskán kiemelkedő pályagörbén senki sem kereste. A 3360 km átmérőjű új égitest felszínét fagyott metán borítja, a Naptól való távolsága 97 csillagászati egység (1 CsE = a Föld-Nap közepes távolság, kb. 150 millió km), tehát a Plútóénak háromszorosa. Mivel mérete nagyobb a Plútóénál, Mike Brown logikusnak gondolja, hogy e jellemző alapján a 2003 UB 313-at a bolygók közé sorolja. A NASA sietve bejelentette, hogy a maguk részéről támogatják a tizedik bolygó meghatározást.
"Ha a méretet elfogadjuk, mint a bolygó meghatározásának fő jellemzőjét, – mondotta Brian Marsden, a Mirror Planet Center munkatársa – akkor a 2003 UB 313 lehet egy bolygó, de akkor egy határvonalat kell húzni, hogy a Plútó méreténél hányszorta nagyobb égitesteket nevezhetünk bolygónak. Én nem hiszem, hogy az UB 313-at annak kellene tekintenünk."
Alan Boss, a Washington Carnegie Institute planetáris teoretikusa fogalmazta meg talán a legpontosabban azt, amit az ellenzők képviselnek. Szerinte a bolygó elnevezést hagyjuk meg a Naprendszer nagyjainak, és a Neptunuszon túli világ égitestjeit a Kuiper-öv bolygói elnevezéssel illessük, beleértve a Plútót is.
Egy harmadik vélemény szerint a Mars méreteit tekintsük alapnak a bolygó kritériumának meghatározásához, különben a Kuiper-övezetben ezernyi Plútót találhatunk…
Biztosra vehető, hogy a fél évtizedes vita nem egyhamar fog eldőlni. Bizarrnak tűnhet az asztrológusok álláspontjának megismerése: vajon az új bolygó "léte", vagy "nem léte" mennyire befolyásolhatja a horoszkópok pontosságát…
A New Horizons űrszonda
2002. február 20-án írta alá Bush elnök azt a számlát, amely 110 millió dollárt biztosított a NASA 2003-as költségvetésében a Plútóhoz indítandó űrszonda építéséhez, majd a következő években további 300 millió dollárt tettek félre a tervek megvalósítására. A takarékosság jegyében azonban a pénz felhasználását szigorú feltételekhez kötötték, és az összköltség semmiképpen sem haladhatta meg az 504 millió dollárt.
A viszonylag kisméretű, alig féltonnás űreszköz energiaellátását plutónium-dioxiddal töltött radioizotópos, termoelektromos generátorok biztosítják. Az űrrepülés során a szükséges pályakorrekciós és a helyzetstabilizálási feladatokat 16 darab, hidrazinnal működő hajtómű látja el. A New Horizons hét műszere (kamerái, infravörös és ultraibolya színképelemzői, kozmikus por- és plazmadetektorai) a Plútót és bárom holdját, valamint a külső bolygóközi teret fogják részletesen felmérni. A szakemberek elsősorban a Plútó felszínének összetételére kíváncsiak, elsősorban fagyott metán, nitrogén, szénmonoxid és vízjég után kutatva.
Az űrszonda útjának főbb szakaszai:

• korai szakasz – az első 13 hónapban megtörténik az űrszonda és a műszerek ellenőrzése, kalibrálása, és ha szükséges a pálya módosítása. Ezek a feladatok lényegében az egész bolygóközi repülés alatt megmaradnak.
• Jupiter közelség – a célhoz vezető utat a Jupiter melletti hintamanőver segítségével rövidítik le, és ekkor nő a szonda sebessége kb. 21 km/mp-re, azaz 77,7 ezer km/órára.. A szonda 2007. február 25-e és március 2-a között kb. 31-32 Jupiter-sugárnyira halad el az óriásbolygó mellett. Ez 3-4-szcr kisebb távolság, mint amennyire a Cassini közelítette meg a Naprendszer gázóriását.
• Plútó közelség – a New Horizons részletes megfigyeléseit a Plútóról és holdjairól, a találkozó előtt öt hónappal kezdi meg. A legnagyobb közelítéskor, kb. 9600 km-es távolságban 13,8 km/mp sebességgel repül el a Plútó mellett, és közel egy óra múlva – a Földről nézve – a Plútó mögött. További másfél óra múlva – szintén – a Földről nézve – elhalad a nagy Plútó-hold, a Charon mögött is. Megfigyelési eredményeit X-hullámsávú rádióadóján a Plútó távolságából kb. 700 bit/mp ütemben sugározza. A képek vételére nagyjából a következő kilenc hónapban folyamatosan kerül sor. Ha a szonda működőképes marad, akkor 2020-ig közölhet adatokat a Kuiper-övezet égitestjeiről is.

Alice – ultraibolya spektrométer, amely a Plútó légkörének szerkezetét és összetételét vizsgálja.
Ralph – látható és infravörös tartományban dolgozó kamera, amely nagyfelbontású színes képeket készít a Plútó és a Charon felszínéről.
LORRI – Long Range Reconnaissance Imager, nagytávolságú képfelvevő, amely futballpálya nagyságú területekről fog képeket készíteni a Plútó felszínéről.
SWAP – Solar Wind Around Pluto, amely a napszél részecskéinek mozgását deríti fel a Plútó magnetoszférájában.
PEPSSI – Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, amely a semleges részecskék viselkedését tanulmányozza, felderíti kölcsönhatásukat a napszéllel.
SDC – Student Dust Counter méri a porrészecskék számát és tömegét végig a röppálya mentén, különös tekintettel arra a területre, ahol még nem járt űreszköz.
REX – Radio Science Experiment egy rendkívül érzékeny elektronikai áramkör, amely a rádió-telekommunikációs rendszerrel együtt dolgozva tanulmányozza a Plútó atmoszféráját, a felszín hőmérsékleti eloszlását, és méri a Plútó, a Charon és a Kuiper-övezet égitestjeinek tömegét. (Space.com).

Az Atlas-V hordozórakéta
A New Horizons szondát egy nagyteljesítményű Atlas-V hordozórakéta juttatta az űrbe, ahol a Star-48B gyorsítófokozat adta meg a Kuíper-objektumok eléréséhez szükséges sebességet.

Az Atlas-V rakéta a 3,8 m átmérőjű, CCD (Common Core Booster) alapfokozatra épül, amelyben 1 darab, az oroszoktól vásárolt RD-180-as hajtómű található. Az alapfokozatot 0-5 darab szilárd töltetű gyorsítórakétával lehet kiegészíteni.
A rakéta felső fokozatát egy Centaur-rakéta (CIII) alkotja, amely lehet egy (SEC), vagy két (DEC) hajtóműves. A hasznos teher védőburkolatának nagysága határozza meg a sorozatba sorolását az Atlas-V-ösöknek. A hagyományos- a 400-as, míg a hosszabb és 5 m átmérőjű – az Ariane-5-nél is használt – orrkúpos példányok pedig az 500-as sorozatba kerülnek.
Két indítóhely áll az Atlas-V-ös rakéták rendelkezésére: az egyik Cape Canaveral-en, az LC-41-es, a másik a vandenbergi SLC-3W. Ezeket az állásokat a régebbi rakéták kivonása után építettek át az Atlas-V-ösök részére.

Az Atlas-V-ös rakéták teheremelő képességét az alábbi táblázat mutatja be:

A típus utáni háromjegyű szám szolgál az azonosításra. Az első számjegy az orrkúp átmérőjére utal, méterben. A második számjegy jelenti a szilárd töltetű gyorsítórakéták darabszámát. A 400-as szériában nincs booster, az 500-asban pedig 0-5-ig változhat. A harmadik számjegy a Centaur-fokozat hajtóműveinek a számát mondja meg (1-2).

A fokozatok műszaki adatai
0. fokozat – max. 5 db Atlas-V SRB. Teljes tömeg: 40 824 kg. Üres tömeg: 4 000 kg. Tolóerő (vákumban): 130 000 kgf. Égési idő: 94 mp. Átmérő: 1,55 m. Hosszúság: 17,7 m. Hajtóművek száma: 1 db Aerojet SRB. Új boosterek fejlesztése folyamatban. (Üres tömeg és a tolóerő értéke becsült adat).
1.      fokozat – 1 db Atlas CCB. Teljes tömeg: 306 914 kg. Üres tömeg: 22 461 kg. Tolóerő (vákumban): 423 386 kgf. Égési idő: 253 mp. Átmérő: 3,81 m. Hosszúság: 32,46 m. Hajtóművek száma: 1 db RD-180. A fokozatot új, egyenlő rácsozatú (isogrid) tartályokkal, valamint egy 272 kg-os booster- és egy 1297 kg-os Centaur fokozatközi adapterrel használják.
2.      fokozat – 1 db Centaur V1. Teljes tömeg: 22 825 kg. Üres tömeg: 2 026 kg. Tolóerő (vákumban): 10 115 kgf. Égési idő: 894 mp. Átmérő: 3,05 m. Hosszúság: 12,68 m. Hajtóművek száma: 1 RL-10A-4-2. A folyékony hidrogénnel és oxigénnel működő fokozatot tipikus programnál egy, nehéz műholdaknál két hajtóművel látják el.
Mind az Atlas, mind a Centaur fokozat irányítását, a tartályok nyomását, a hajtóanyag felhasználását az INU (Inertial Navigation Unit, tehetetlenségi navigációs egység) ellenőrzi, amely a Centaur fokozat elülső részében, a felszerelési modulban található.

A Plútó felé
2005 novemberében az ellenőrzés felfedett egy hibás gyorsítórakétát az öt közül, melyet ki is cseréltek. Az előkészületek rendben folytak tovább, de az eredetileg január 17-ére kitűzött startot – a kedvezőtlen időjárás miatt – kétszer is el kellett halasztani.
Végül is az 5 gyorsítórakétával, és az eddig nem használt, Boeing Delta-II/ATK Thiokol Star 48B fokozattal ellátott, a pillanatnyilag legerősebb Atlas-V 551-es rakéta január 19-én, magyar idő szerint este 7 órakor lendítette a magasba a New Horizons űrszondát. Az 572 tonna teljes tömegű Atlas-V – éppen 263 tonnával nehezebb, mint az alaprakéta – gond nélkül emelkedett fel. Az első fokozat kiégése után, begyújtott a Centaur magányos hajtóműve, és a kezdeti, 167-213 km-es parkolópályára helyezte az űrszondát. Az amerikai haditengerészet egyik P-3-mas repülőgépe a telemetrikus adatok vétele után megerősítette, hogy a megfelelő pillanatban, az Indiai-óceán felett begyújtották a Star-48B hajtóművét, amely közel másfél perces működéssel felgyorsította az űrszondát a számított 16,66 km/mp-es sebességre. Közben kis kormányhajtóművek gondoskodtak az űrszonda és a végfokozat forgással történő stabilizálásáról úgy, hogy az űrjármű percenként 62-szer fordult meg hosszanti tengelye körül. A New Horizons leválasztása a rakétafokozatról Ausztrália nyugati partja felett történt meg, 48 perccel a start után. Két perccel később a NASA canberrai, Deep Space Network állomása már észlelte is az első jeleket. Az űrszonda saját stabilizációs hajtóműveivel lelassította a forgást előbb 20-ra, majd 5-re percenként. Ezt a stabilizációs forgást mindvégig fenn fogják tartani, kivéve a Jupiter, a Plútó és a Kuiper-öv legalább 80 km átmérőjű objektumainak kötelében.
A január harmadik hetében végrehajtott ellenőrzés igazolta a pálya pontosságát a 6,5 millió km-nyire távolodott New Horizons-nál, amely a tervek szerint jövő februárjának utolsó napján ér legközelebb a Jupiterhez. Ha a pálya módosítására mégiscsak szükség lesz, akkor azt március elején hajtják majd végre.
A New Horizons 2015. július 14-én ér a Plútóhoz, pontosan ötven esztendővel azután, hogy a Mariner-4 elrepült a Mars mellett. Az ismert Plútó-holdak mellett a New Horizons képes lesz felfedezni további kisméretű (1 kilométeres) holdakat is. Ha ez sikerül, minden bizonnyal az ide küldendő robot tervét is jóváhagyják majd. A tervek szerint ezután a Kuiper-övezetben fog kutakodni, és nem kizárt, hogy e fagyott világban a Naprendszer korai időszakából származó anyagokra bukkanhat, és akár egy "új Naprendszert" is felfedezhet. A szakemberek türelmetlenül várják az izgalmas kérdésre is a választ, hogy a Plutó a Kuiper-övezethez tartozik-e, vagy ha nem, akkor miért nem került oda?
Mindmáig a Plutó az egyetlen olyan bolygó, amelyhez még nem érkezett ember alkotta űreszköz.

 {mosimage}