Победой научного сообщества закончилась "партизанская война" за выделение бюджетных средств на создание американской АМС New Horizons для исследования Плутона, его спутника Харона и астероидов занептунного пояса Койпера. Два года республиканская администрация Буша-сына отказывала NASA в средствах на этот проект и не включала их в проект бюджета. Два года Конгресс, прислушиваясь к настроениям ученых и рекомендациям специальной комиссии при Национальном исследовательском совете США, все же выделял деньги - 30 млн в 2002 ф.г. и 95 млн в текущем 2003 ф.г. В результате администрация сдалась и в проекте бюджета на 2004 ф.г., направленном в Конгресс 4 февраля, предусмотрела 130.2 млн $ на программу исследования внешних планет Солнечной системы New Frontiers. Большая часть этой суммы пойдет на первый проект программы - миссию New Horizons к Плутону. Средства, выделенные на текущий год и предусмотренные на следующий, позволяют разработчикам перейти от преимущественно бумажной стадии работ к реальному изготовлению аппарата.
   Как известно, конкурс на проект полета к Плутону был объявлен 20 декабря 2000 г. Его победителем 29 ноября 2001 г. стал проект Pluto/Kuiper Belt (НК №1, 2002, с.51 и 54), причем официально ему было присвоено имя New Horizons. 
   Во главе проекта стоят: д-р Алан Стерн (S. Alan Stern), его научный руководитель из Юго-Западного исследовательского института (SwRI; г. Боулдер, Колорадо), Эндрю Чен (Andrew Cheng) и Томас Кафлин (Thomas Coughlin), научный руководитель и менеджер проекта от Лаборатории прикладной физики (APL) Университета Джона Гопкинса (г.Лорел, Мэриленд). Уилльям Гибсон (William Gibson) из SwRI отвечает за комплекс научной аппаратуры. Роберт Фаркуар (Robert W. Farquhar) разработал траекторию полета станции; Лаборатория реактивного движения NASA будет отвечать за связь с КА и навигационное обеспечение полета.

   Если все будет хорошо...

   Аппарат планируется запустить в период между 10 и 29 января 2006 г. носителем Delta 4 (модель 4050H) с дополнительной 3-й ступенью Star 48B компании Boeing. Хотя оптимальным по энергетике был бы запуск 20 января, для парирования возможных нештатных ситуаций его намечают на самую раннюю возможную дату - 10 января в 20:17 UTC.
   Между 25 февраля и 2 марта 2007 г. (в зависимости от даты старта) станция пройдет мимо Юпитера на расстоянии 31.7-32.4 радиуса планеты, т.е. немного дальше орбиты Каллисто. 
   14 июля 2015 г. - на год раньше, чем предполагалось при утверждении проекта, - КА достигнет своей главной цели. Исследования Плутона и Харона с пролетной траектории займут в общей сложности 5-6 месяцев, из которых "ближняя фаза" насчитывает 4 суток до пролета и 0.5 суток после него. Сам же пролет на скорости 13.78 км/с и дальности 11095 км займет всего 2-3 часа. Траекторию предполагается провести так, что аппарат последовательно зайдет за Плутон и за Харон, что позволит исследовать их атмосферы методом радиопросвечивания. 
   Одно полушарие Плутона и Харона будет отснято на подлете с разрешением около 1 км, а второе - за 3.2 суток до сближения с разрешением около 40 км; области на терминаторе предполагается отснять с разрешением 100 м. Спектральные съемки будут проведены с разрешением 7 км в ИК-диапазоне и 3 км в видимом, карты температуры поверхности составлены с разрешением 50 км.
   После этого аппарат направится еще к одному-двум занептунным астероидам из пояса Койпера. Первая коррекция, обеспечивающая встречу с астероидом, выполняется через 14 суток после пролета Плутона по результатам поиска и определения параметров орбиты цели с Земли. Вторую коррекцию аппарат проводит сам по данным навигационных съемок. Для этих коррекций аппарат будет иметь запас скорости около 300 м/с. Миссия аппарата будет завершена весной 2021 г., когда станция достигнет расстояния 50 а.е. от Солнца, или двумя годами позже на отметке 55 а.е.
   Если для запуска будет использован носитель Atlas 5 (модель 451), то астрономическое окно старта продолжается от 9 до 28 января 2006 г.; станция выполнит пролет Юпитера между 10 и 14 марта 2007 г., прибудет к Плутону в июле 2016 г. и достигнет отметки 50 а.е. в январе 2023 г.
   2006 год - это последняя реальная возможность запустить станцию с гравитационным маневром у Юпитера; следующая наступит лишь в 2018 г. При отсрочке запуска на 2007 или 2008 г. придется направить аппарат "прямым рейсом" к Плутону с отсрочкой прибытия до 2020 г. (В 2008 г. возможны также траектории полета Земля - Юпитер - Уран и Земля - Юпитер - Нептун с прибытием в пояс Койпера без пролета Плутона. Кроме того, в 2008 г. существует вариант траектории через Юпитер с прибытием в мае 2025 г. к занептунному астероиду 1992 QB1 - первому из открытых за последнее 10-летие тел пояса Койпера. Конечно, варианты полета без исследования Плутона значительно менее привлекательны, хотя и имеют несомненную научную ценность.)

   Плутоновская станция как она есть

   Разработчики предложили КА массой 415-416 кг с режимами трехосной "рабочей" ориентации и стабилизации вращением. Корпус аппарата выполнен в виде несимметричной шестиугольной призмы. На одном из ее оснований установлена остронаправленная антенна диаметром 2.5 м, а на одной из боковых сторон - штанга с радиоизотопным генератором (РИГ). Научная аппаратура размещается на наиболее удаленных от РИГ боковых сторонах. 
   РИГ типа F-5 обеспечит мощность 174 Вт в период прибытия к Плутону в 2015-2016 гг. при напряжении бортовой сети 28 В.
   Система управления построена на базе проекта АМС Contour и выполнена в виде двух идентичных интегрированных сборок электроники, в каждую из которых входит процессор навигации и управления, процессор обработки команд и данных (оба - Mongoose V), твердотельное ЗУ на 16 Гбит, блоки интерфейса, ультрастабильный генератор, передатчик и приемник диапазона X, усилители приемного и передающего тракта и устройство переключения антенн. Аппарат имеет четыре антенны: остронаправленную HGA, малонаправленную MGA и две ненаправленных LGA на передней и задней стороне КА. Пропускная способность радиолинии у Плутона с приемом на 70-метровую антенну Сети дальней связи - 768 бит/с.
   Для определения текущей ориентации КА используются два звездных датчика и дублированный инерциальный измерительный блок. 
   Двигательная установка КА включает 12 двигателей ориентации тягой по 0.8 Н и два двигателя тягой по 22 Н для коррекций траектории. ДУ - однокомпонентная (гидразин) с вытеснительной подачей топлива. 

   Годовой отчет-2002

   Исследовательская фаза A проекта была выполнена в июле-октябре 2001 г. На протяжении 2002 г. при финансировании фазы B проекта в сумме 30 млн $ разработчики смогли провести защиты важных этапов и заказать отдельные компоненты с длительным циклом производства. 
   15-16 мая 2002 г. в APL под руководством главного инженера Лаборатории Эрика Хоффмана состоялся смотр системных требований по проекту - тщательная оценка плана полета и облика КА. 
   В августе прошли предварительные смотры проектов каждого из шести научных инструментов с участием специалистов по электронике, оптике, химии, регистрации заряженных частиц, теплозащите и конструкции КА из различных центров NASA, университетов и частных фирм. В результате были признаны достаточно проработанными и годными для PKB приборы:
   - Основной комплекс дистанционного зондирования PERSI (Pluto Exploration Remote Sensing Investigation), включающий в себя оптические приборы для съемки в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах общей массой 10 кг и энергопотреблением 7 Вт. Специалисты Ball выполнят интеграцию в единый комплекс трех приборов:
   - Комплекс из шести камер MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) - четырех мультиспектральных и двух панхроматических, разработанных компанией Ball Aerospace для детальной съемки Плутона и Харона;
   - ИК-спектрометр LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) Центра космических полетов имени Годдарда NASA со спектральным разрешением 1:280 и 1:580 в диапазонах 1.25-2.5 и 2.10-2.25 мкм для определения состава вещества Плутона и Харона. Прототип прибора LEISA работает на опытном КА ДЗЗ EO-1;
   - УФ-спектрометр Alice (не расшифровывается - это имя собственное) Юго-Западного исследовательского института для определения состава атмосферы Плутона. Аналогичный прибор был подготовлен для европейской АМС Rosetta; 
   - Камера высокого разрешения LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) для детальной съемки и съемки с большого расстояния, разрабатываемая в APL;
   - Анализатор космического ветра SWAP (Solar Wind Analyzer for Pluto) Юго-Западного исследовательского института;
   - Спектрометр энергичных частиц PEPSSI (Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) от APL, аналогичный поставленному для американской АМС Messenger.

Наша справка

Источником питания для станции PKB будет радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ) типа E-8 на плутонии-238, причем, по-видимому, это будет плутоний российского производства. Договоренность о возобновлении поставок этого изотопа (начатых в соответствии с соглашением 1992 г.) была достигнута 9 мая 2002 г. во время встречи в США главы Минатома РФ Александра Румянцева с министром энергетики Спенсером Абрахамом. А 18 февраля 2003 г. ОАО "Техснабэкспорт" Минатома РФ объявило о заключении контракта сроком на 5 лет на поставку в США диоксида плутония-238. По данным, опубликованным агентством www.nuclear.ru, сделка на сумму более 32 млн $ была заключена в конце января, и плутоний предназначен для использования на американских АМС.    (В период с октября 1998 по июль 2002 г. США располагали примерно 9 кг плутония-238, в основном закупленного в России в начале 1990-х годов, и планировали закупить в течение 2002 г. еще 1 кг. Собственное производство этого изотопа на заводе в г.Саванна-Ривер было свернуто одновременно с началом закупок в России. Как сообщила в июле 2002 г. газета Space News, остатки "собственного" плутония - 7 кг из запасных РТГ, изготовленных на предприятиях Министерства энергетики США для станций Galileo и Cassini, - предполагается изъять для использования "одним из ведомств в системе национальной безопасности".     В январе 2001 г. было принято решение о восстановлении производства плутония-238 в США, однако оно будет возможно не ранее 2007-2008 г. До этого изотоп будет закупаться в России от имени Министерства энергетики, но на средства NASA.)

   Дополнительно запланирован эксперимент REX по зондированию атмосферы Плутона и измерению средней температуры поверхности Плутона и Харона по интенсивности радиосигнала с Земли, достигающего 2-метровой остронаправленной антенны станции. Для его проведения в состав приемного радиотракта включен одноименный блок.
   Формально не входит в состав научной аппаратуры, утвержденный NASA в ноябре 2002 г., "студенческий счетчик пыли" SDC (Student Dust Counter) для измерения концентрации пылевых частиц в поясе Койпера. Прибор представляет собой веерообразное устройство радиусом 42 см и толщиной 3 мм из алюминиевого сотового материала, покрытого тонкой пленкой, соединенное кабелем с блоком электроники. Регистрация частиц, оценка их масс и скоростей производится по электрическому сигналу, который возникает при ударе. Аппаратура общей массой 1.5 кг разработана четырьмя студентами Университета Колорадо в Боулдере во главе с Джином Холландом (Gene Holland) и имеет статус образовательной ПН. Руководители проекта, однако, рассчитывают на ее заметный вклад в результаты полета, так как ни один пылевой детектор не работал далее чем в 18 а.е. от Солнца.

Наша справка

Группа астрономов Массачусеттского технологического института, Гавайского университета, Ловелловской обсерватории и Корнеллского университета во главе с Джеймсом Эллиоттом объявила в октябре 2002 г., что плотность атмосферы Плутона увеличилась втрое за период с 1988 по 2002 г. Такие измерения выполняются во время покрытия Плутоном сравнительно ярких звезд. Предыдущее наблюдение как раз и состоялось в 1988 г., а нынешнее - 20 августа 2002 г. Трехкратный рост плотности атмосферы (впрочем, он соответствует увеличению температуры поверхности всего на 2°C) говорит о том, что Плутон все еще находится в стадии глобального потепления, связанной с относительной близостью к Солнцу: планета прошла перигелий в 1989 г. Тем лучше для проекта New Horizons: можно рассчитывать, что по крайней мере до 2015 г. атмосфера Плутона не замерзнет.

   Аппаратура PERSI и эксперимент REX считаются основными на КА New Horizons, остальные - дополнительными. Для New Horizons удалось собрать значительно более разносторонний и эффективный комплект аппаратуры, чем планировался для старой станции Pluto-Kuiper Express.
   Для полноты картины и упрощения подсчета общего количества бортовой научной аппаратуры отметим, что приборы SWAP и PEPPSI известны также под общим названием PAM, а MVIC и LEISA представляют собой единую конструкцию по имени RALPH. 
   Все приборы должны быть изготовлены в августе-сентябре 2004 г. и после этого будут установлены на служебный борт, создаваемый в APL. 
22-24 октября в APL с успехом прошел предварительный смотр проекта КА PKB. Критическая защита проекта планируется на август 2003 г. После нее, в апреле-мае 2004 г., начнутся сборка и испытания аппарата с датой готовности к запуску - декабрь 2005 г.
   Пока же команда PKB решила, что для управления КА будут развернуты два научных центра. Один размещается в SwRI и назван именем Клайда Томбо, первооткрывателя Плутона. Второй, запасной центр научных операций будет развернут весной 2004 г. в APL, в том самом зале, откуда велось управление КА NEAR. Этот центр назван в честь Джеймса Кристи, астронома Военно-морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне, который в июне 1978 г. открыл спутник Плутона Харон. (Впрочем, многие планетологи убеждены, что Кристи выбрал имя Charon не в честь персонажа греческого мифа, как гласит официальная версия, а назвал спутник в честь собственной жены Шарлены, а потому читают это название "Шарон".)

   По матералам SwRI, APL, Ловелловской обсерватории, Министерства энергетики США.