New Horizons - misja podstawowa

[kanarkusmaximus]

Cofnijmy się do 2006 roku... Wówczas rozmawialiśmy o tej nowej niesamowitej misji New Horizons, która dopiero co wystartowała!

[Orionid]

O naturze wydm

Scientists reveal the secrets behind Pluto’s dunes
Mr Alan Williams Media & Communications Officer  31 May 2018

(...) Following spatial analysis of the dunes and nearby wind streaks on the planet's surface, as well as spectral and numerical modelling, scientists believe that sublimation (which converts solid nitrogen directly into a gas) results in sand-sized grains of methane being released into the environment.

These are then transported by Pluto's moderate winds (which can reach between 30 and 40 kmh), with the border of the ice plain and mountain range providing the perfect location for such regular surface formations to appear.

The scientists also believe the undisturbed morphology of the dunes and their relationship with the underlying glacial ice suggests the features are likely to have been formed within the last 500,000 years, and possibly much more recently. (...)

https://www.plymouth.ac.uk/news/scientists-reveal-the-secrets-behind-plutos-dunes

[Slavin]

Wydmy na Plutonie


Kolorowe zdjęcie powierzchni Plutona wykonane przez sondę New Horizons podczas przelotu w 2015 roku. Źródło: NASA/JHUAPL/SwRI

Powierzchnia Plutona jest bardziej zróżnicowana niż do niedawna myśleliśmy. Naukowcy misji New Horizons ogłosili wyniki badań, w których wykazują istnienie na planecie karłowatej widm poprzecznych, które musiały powstać w jej niedalekiej geologicznie przeszłości.

Wydmy poprzeczne znane z krajobrazów ziemskich, występują także na innych ciałach niebieskich, w tym na odległym Plutonie. Nie wiemy co prawda jeszcze jak bardzo do powstania wydm przyczynia się cienka atmosfera tej planety karłowatej, jednak możemy zaobserwować na jej powierzchni regularne struktury, które z uwagi na dynamiczne procesy zachodzące w lodowej skorupie Plutona musiały powstać stosunkowo niedawno.

Odkrycie wydm w skrócie

 - na powierzchni Plutona, w rejonach podgórskich występują wydmy poprzeczne o długościach między grzbietami od 0,4 do 1 km
 - wydmy te powstają prawdopodobnie z nagromadzenia lodu metanowego o ziarnistości piasku (200-300 mikrometrów średnicy)
 - niezmieniona morfologia wydm wskazuje na ich młody wiek geologiczny

Sonda New Horizons to jedna z najbardziej niezwykłych misji kosmicznych w dziejach ludzkości. Misja statku, który jako pierwszy zbliżył się do niegdyś planety, teraz definiowanego jako planeta karłowata Plutona wykazała, że jego powierzchnia mimo ogromnej odległości dzielącej ją od Słońca (średnio 40 razy dalej od Słońca niż Ziemia) jest aktywna geologicznie.

Na dowód tego wystarczy spojrzeć na charakterystyczny obszar Sputnik Planitia. Równina ta jest zbudowana z azotu, tlenku węgla i lodowego metanu. Rozmaite formy terenu o kształtach wielokątów, nieraz otoczone wysokimi na 100 m ścianami. To wszystko w połączeniu z brakiem kraterów wskazuje, że mamy do czynienia z “pracującą” lodową powierzchnią, nie starszą niż 500 000 lat, co jest krótkim geologicznie okresem.


Mapa Plutona. Na środku widać jasny obszar Sputnik Planitia, gdzie odkryto i scharakteryzowano wydmy. NASA/JHUAPL/SwRI

To na tym obszarze w okolicach gór Al-Idrisi Montes na zachodniej krawędzi równiny, można zauważyć zmarszczki na powierzchni. Regularne kształty, z równo oddalonymi grzbietami przypominają poprzeczne wydmy, znane z naszej planety. Im dalej od gór tym wydmy stają się większe i bardziej od siebie oddalone. Dodatkowo na lodowej powierzchni równiny, w pobliżu przeszkód terenowych można zobaczyć ciemne smugi, które naukowcy interpretują jako strefy nagromadzonego przez wiatr materiału.

Dlaczego wydmy?

Przeanalizujmy krótko jak naukowcy uzasadniają, że zaobserwowane twory to wydmy i jakie są według nich powody ich powstania.

Oprócz oczywistych podobieństw morfologicznych (kształty), wydmy na Plutonie nakładają się na siebie w rejonach komórek konwekcyjnych. Ich rozkład przestrzenny (gęściej w pobliżu gór i rzadziej dalej od nich) również jest charakterystyczny dla pól wydmowych na Ziemi. Również ich orientacja, regularna w każdym miejscu wskazuje, że na ich powstanie musiał wpływać ruch powietrza, a nie np. nasłonecznienie. Wydmom towarzyszą smugi wietrzne, które są prostopadłe do grzbietów wydm. Inną charakterystyczną właściwością wydm na Plutonie jest ich obecność w rejonie górzystych warstw lodowych, czyli tam gdzie jest materiał do przemieszczania i występuje najsilniejszy wiatr.

Czy to na pewno wiatr?

Każda hipoteza naukowa musi być poparta doświadczeniem. Dlatego sprawdzono czy na pewno ziarenka zlodzonego metanu o grubości 200-300 mikrometrów mogą być poruszane przez wiatr o prędkościach 1-10 m/s (taki wiatr może występować na Plutonie). Okazuje się, że o ile ta prędkość wystarczy do podtrzymywania ruchu ziaren, to raczej do zapoczątkowania powstania takich wydm potrzebny jest jeszcze inny czynnik.

Tutaj do gry wkracza sublimacja czyli bezpośrednie przejście substancji ze stanu stałego w gazowy. Sublimacja może pomóc w zapoczątkowaniu przemieszczania materiału, ale też może mieć wpływ na późniejszą erozję wydm.

Przepis na wydmę

Aby wydmy mogły powstać na Plutonie konieczne są do spełnienia trzy czynniki:

-dostatecznie gęsta atmosfera z występującym wiatrem
-odpowiedniej wielkości i sypkości materiał z wystarczająco niską kohezją
-dodatkowy mechanizm, który umożliwia zapoczątkowanie procesu (sam wiatr jest do tego na tej planecie za słaby)

Wydmy do tej pory nie były tylko związane z Ziemią. Oprócz Plutona obserwowaliśmy je na innych ciałach niebieskich. W każdym innym miejscu materiał tworzący wydmy był inny. Oprócz typowych dla Ziemi kwarcu, bazaltu czy gipsu, na Antarktydzie można zaobserwować wydmy śnieżne. Na Tytanie, księżycu Saturna gigantyczne wydmy zbudowane są ze złożonych substancji organicznych. Pluton, bogaty w lodowe formy azotu, metanu i tlenku węgla, posiada wydmy o przewadze lodowego metanu.


Region występowania wydm, w pobliżu zachodniej krawędzi obszaru Sputnik Planitia. Źródło: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Aby dowiedzieć się jaka jest grubość materiału, z których zbudowane są wydmy na Plutonie, naukowcy posłużyli się modelami wiążącymi morfologiczne właściwości wydm z możliwą średnicą ich ziaren. Okazało się, że tego typu wydmy muszą posiadać piasek o grubości od 200-300 mikrometrów. Wyniki takiego modelowania potwierdzają obserwacje na Plutonie.

Sam wiatr nie wystarczy, by zapoczątkować proces kreacji wydm na Plutonie. Uważa się, że inicjację tego procesu możemy zawdzięczać sublimacji lodu powierzchniowego, a konkretnie azotu. Dzięki sublimacji cząsteczki metanu podnoszą się do atmosfery wraz z gazowym azotem i formacja wydm może się zacząć. Naukowcy twierdzą, że okresowo na odpowiedniej odległości Plutona od Słońca atmosfera jest na tyle gęsta, by zjawisko to mogło wystąpić.

Oprócz twórczego wpływu sublimacji na występowanie wydm, proces ten może powodować erozję już powstałych tworów.

New Horizons, który podróżuje w tej chwili do planetoidy 2014 MU69, dostarcza kolejnych zaskakujących obserwacji z lodowego świata na Plutonie. Wydmy, które wiele wskazuje, że powstały w obrębie ostatnich setek lat są idealnym dowodem na to, że powierzchnia Plutona to nadal aktywny świat.

Źródło: Science/NASA

http://www.urania.edu.pl/wiadomosci/wydmy-na-plutonie-4473.html

http://science.sciencemag.org/content/360/6392/992

[wini]

Nie wiem gdzie to będzie najlepiej pasować ale chyba tutaj:


Fajny filmik od NASA o Charonie z udziałem jego odkrywcy, ciekawostką jest skąd się wzięła nazwa tego księżyca:)

[Orionid]

19 stycznia  13 lat minęło od startu najbardziej zaawansowanego technicznie wysłannika ludzkości poza granice US.
19 dni minęło już od przelotu koło Ultima Thule, od którego to obiektu sondę już dzieli prawie 24 mln km.
Wczoraj już minął 4747 dzień misji.
Od Słońca dzieli sondę 43,43 AU.

Sonda Plutona w drodze!
  19.01.2006 o 19:00:00 z Cape Canaveral wystartowała RN Atlas V 551 z dodatkowym stopniem Star-48B, która wyniosła
w T+42' na orbitę heliocentryczną sondę Plutona i Pasa Kuipera New Horizons.
http://lk.astronautilus.pl/n060116.htm#02



Ciekawe jakie są szanse osiągnięcia długowieczności Voyagerów ?
Plutonu nieco mniej, ale NH wystartowały 30 lat po Voyagerach.
Oficjalnie są  raczej ostrożne szacowania, bo  może się coś np. popsuć.

Z drugiej strony spekulatywnie mogę dodać,  że  na początku projektowania może nie za bardzo się  mówi o ponadplanowanej trwałości sond, by nie odstraszać decydentów politycznych przy akceptacji budżetów ?
W końcu  i tak to będzie w sferze decyzji czasem bardzo oddalonych w czasie.

Poza tym, wiedząc, że Pluton do sond jest towarem deficytowym to nie za dużo go jest na sondach? (więc jakby zakładano z góry, na wszelki wypadek, że może być bardzo długo użyteczny?)
Zaś z innej strony patrząc,  do optymalnego działania misji musi być generowany odpowiedni poziom energii, przynajmniej w fazie misji podstawowej,  więc poprzednią uwagę można sfalsyfikować.

Energia elektryczna dostarczana jest przez trzy radioizotopowe generatory termoelektryczne (MHW-RTG). Każdy generator ma 50,8 cm długości, 40,6 cm średnicy, masę 39 kg i zawiera około 4,5 kg plutonu 238 w postaci dwutlenku. Ogniwa termoelektryczne generatorów wykonane są z krzemu i germanu, a osłona zbudowana jest z berylu. Na początku misji generatory wytwarzały napięcie stałe o wartości 30 V i łącznej mocy około 475 W. Dostarczana energia zmniejsza się z czasem z powodu rozpadu radioaktywnego plutonu i degradacji elementów ogniw termoelektrycznych.

Tempo spadku mocy wynosi średnio około 4,3 W rocznie, co zmusza do stopniowego wyłączania systemów pokładowych i instrumentów naukowych[8]. W styczniu 2015 roku generatory sondy Voyager 1 wytwarzały energię o mocy 254,6 W, a generatory Voyagera 2 energię o mocy 255,8 W
https://pl.wikipedia.org/wiki/Voyager_1

As of January 20, 2019, Voyager 1 has 72.11% of the plutonium-238 that it had at launch. By 2050, it will have 56.5% left.
https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1

Electrical power for the New Horizons mission to Pluto is furnished by a single radioisotope thermoelectric generator (RTG), which transforms the heat from the natural radioactive decay of plutonium dioxide into electricity. The compact, rugged General Purpose Heat Source (GPHS)-RTG aboard New Horizons, developed and provided by the U.S. Department of Energy, carries approximately 11 kilograms (24 pounds) of plutonium dioxide fuel.
https://rps.nasa.gov/missions/7/new-horizons/

EDIT 20.02.23
https://solarsystem.nasa.gov/missions/new-horizons/in-depth/
https://twitter.com/NASANewHorizons/status/1616128552356790275

[Glover]

Google translator? Fatalne tłumaczenie.

Wysłane z mojego SM-G935F przy użyciu Tapatalka

[Orionid]

Google translator? Fatalne tłumaczenie.

Wysłane z mojego SM-G935F przy użyciu Tapatalka

Oryginalne cytaty

[docktor]

Google translator? Fatalne tłumaczenie.

Co w nim konkretnie takiego fatalnego?

[Glover]

Krótki przykład:

"Poza tym, wiedząc, że Pluton do sond jest towarem deficytowym to nie za dużo go jest na sondach?"

Wysłane z mojego SM-G935F przy użyciu Tapatalka

[docktor]

A, ale to chyba kolega Orionid się trochę zakałapućkał, a tłumaczenia są w ramkach...?

[Orionid]

Krótki przykład:

"Poza tym, wiedząc, że Pluton do sond jest towarem deficytowym to nie za dużo go jest na sondach?"

Wysłane z mojego SM-G935F przy użyciu Tapatalka

Można nieco inaczej sformułować zdanie:

Poza tym, wiedząc, że pluton do sond jest towarem deficytowym , to można zadać pytanie,  czy nie za dużo umieszcza się   go na sondach ?

Mając nieco przewrotne podejście, zasugerowałem , że tyle powinno być radioaktywnych źródeł na pokładzie sond kosmicznych, by wystarczyło na wykonanie zaplanowanych zadań.
Takie np. Voyagery. Dawno zaplanowane działanie zakończyły, a nadal nie wyczerpało się na ich pokładach źródło energii 

Sugeruję przez to, że planiści już na początku liczą po cichu, że coś więcej jeszcze może wyniknąć po zakończeniu podstawowej części misji. Dziś przedłużanie trwania kolejnych faz zadań kosmicznej aparatury jest właściwe czymś rutynowym. (W przypadku PW Sata- 2 raczej nie byłoby to sukcesem    )

Zna ktoś może szacowania długości pracy Voyagerów sprzed 40 lat ?

[tisher]

Jak na moje to jest sytuacja całkiem inna, RTH jest źródłem o skończonej wydajności. Planiści wiedzą, że w kluczowym momencie podczas 10h przelotu urządzenia pokładowe zużyją np 2200Wh energii i jest to absolutne minimum dla wykonania zadania. I tak jest projektowane źródło zasilania aby na styk starczyło tej energii dzięki produkcji na bieżąco + akumulator, który zmagazynował coś za wczasu. Sonda przeleciała, powyłączali wszystko prócz radia i teraz już nie potrzeba takiej mocy
Patrzycie na Voyagery gdzie nie pracuje już większość urządzeń, z punktu widzenia planowania sonda jest nie sprawna, w takim stanie jak teraz nie mogłaby wykonać celów misji

[ah]

Krótki przykład:

"Poza tym, wiedząc, że Pluton do sond jest towarem deficytowym to nie za dużo go jest na sondach?"

Wysłane z mojego SM-G935F przy użyciu Tapatalka

Można nieco inaczej sformułować zdanie:

Poza tym, wiedząc, że pluton do sond jest towarem deficytowym , to można zadać pytanie,  czy nie za dużo umieszcza się   go na sondach ?

Mając nieco przewrotne podejście, zasugerowałem , że tyle powinno być radioaktywnych źródeł na pokładzie sond kosmicznych, by wystarczyło na wykonanie zaplanowanych zadań.
Takie np. Voyagery. Dawno zaplanowane działanie zakończyły, a nadal nie wyczerpało się na ich pokładach źródło energii 

Sugeruję przez to, że planiści już na początku liczą po cichu, że coś więcej jeszcze może wyniknąć po zakończeniu podstawowej części misji. Dziś przedłużanie trwania kolejnych faz zadań kosmicznej aparatury jest właściwe czymś rutynowym. (W przypadku PW Sata- 2 raczej nie byłoby to sukcesem    )

Zna ktoś może szacowania długości pracy Voyagerów sprzed 40 lat ?

To nie tak. Te sondy nie mają "za dużo" plutonu. Pu-238 jako źródło izotopowe jest zupełnie inny od np. benzyny. Zabierając tylko połowę plutonu wcale NIE uzyskamy połowy czasu działania. Źródło dalej będzie dostarczać ciepła "tak samo" długo tylko o połowę mniej.  Okres połowicznego rozpadu Pu-238 to 87.7 lat, czyli po takim czasie, w uproszczeniu, będzie dostarczał połowę ciepła w stosunku do mocy wyjściowej niezależnie od ilości. Ponieważ od ilości plutonu zależy TYLKO moc cieplna wyjściowa, to uwzględniając czas dolotu do celu i stopniowo malejącą sprawność ogniw termoelektrycznych trzeba wybrać taką wielkość RTG, aby moc elektryczna była wystarczająca do wykonania zadania. Tak więc mnóstwo energii "traci się" (bo nie można powstrzymać rozpadu) od momentu wytworzenia plutonu, przez budowę sondy, oczekiwanie na start, dolot do celu i potem, po wykonaniu zadania.

[Orionid]

SwRI-LED NEW HORIZONS RESEARCH INDICATES SMALL OBJECTS ARE SURPRISINGLY RARE IN THE KUIPER BELT

February 28, 2019 — Using New Horizons data from the Pluto-Charon flyby in 2015, a Southwest Research Institute-led team of scientists have indirectly discovered a distinct and surprising lack of very small objects in the Kuiper Belt. The evidence for the paucity of small Kuiper Belt objects (KBOs) comes from New Horizons imaging that revealed a dearth of small craters on Pluto’s largest satellite, Charon, indicating that impactors from 300 feet to 1 mile (91 meters to 1.6 km) in diameter must also be rare.

The Kuiper Belt is a donut-shaped region of icy bodies beyond the orbit of Neptune. Because small Kuiper Belt objects were some of the “feedstock” from which planets formed, this research provides new insights into how the solar system originated. This research was published in the March 1 issue of the prestigious journal Science.

“These smaller Kuiper Belt objects are much too small to really see with any telescopes at such a great distance,” said SwRI’s Dr. Kelsi Singer, the paper’s lead author and a co-investigator of NASA’s New Horizons mission. “New Horizons flying directly through the Kuiper Belt and collecting data there was key to learning about both large and small bodies of the Belt.”

“This breakthrough discovery by New Horizons has deep implications,” added the mission’s principal investigator, Dr. Alan Stern, also of SwRI. “Just as New Horizons revealed Pluto, its moons, and more recently, the KBO nicknamed Ultima Thule in exquisite detail, Dr. Singer’s team revealed key details about the population of KBOs at scales we cannot come close to directly seeing from Earth.”

Craters on solar system objects record the impacts of smaller bodies, providing hints about the history of the object and its place in the solar system. Because Pluto is so far from Earth, little was known about the dwarf planet’s surface until the epic 2015 flyby. Observations of the surfaces of Pluto and Charon revealed a variety of features, including mountains that reach as high as 13,000 feet (4 km) and vast glaciers of nitrogen ice. Geologic processes on Pluto have erased or altered some of the evidence of its impact history, but Charon’s relative geologic stasis has provided a more stable record of impacts.

“A major part of the mission of New Horizons is to better understand the Kuiper Belt,” said Singer, whose research background studying the geology of the icy moons of Saturn and Jupiter positions her to understand the surface processes seen on KBOs. “With the successful flyby of Ultima Thule early this year, we now have three distinct planetary surfaces to study. This paper uses the data from the Pluto-Charon flyby, which indicate fewer small impact craters than expected. And preliminary results from Ultima Thule support this finding.”

Typical planetary models show that 4.6 billion years ago, the solar system formed from the gravitational collapse of a giant molecular cloud. The Sun, the planets and other objects formed as materials within the collapsing cloud clumped together in a process known as accretion. Different models result in different populations and locations of objects in the solar system.

“This surprising lack of small KBOs changes our view of the Kuiper Belt and shows that either its formation or evolution, or both, were somewhat different than those of the asteroid belt between Mars and Jupiter,” said Singer. “Perhaps the asteroid belt has more small bodies than the Kuiper Belt because its population experiences more collisions that break up larger objects into smaller ones.”

The paper published in Science is titled “Impact craters on Pluto and Charon indicate a deficit of small Kuiper Belt objects.” The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, designed, built and operates the New Horizons spacecraft, and manages the mission for NASA’s Science Mission Directorate. The MSFC Planetary Management Office provides the NASA oversight for the New Horizons mission. Southwest Research Institute, based in San Antonio, directs the mission via Principal Investigator Stern, and leads the science team, payload operations and encounter science planning. New Horizons is part of the New Frontiers Program managed by NASA’s Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama.

https://www.swri.org/press-release/new-horizons-small-objects-rare-kuiper-belt?utm_source=EurekAlert!&utm_medium=Distribution&utm_campaign=Signer-Science-PR
https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/kratery-uderzeniowe-na-plutonie-i-charonie-wskazuja-na-deficyt-malych-obiektow-w-pasie

[Orionid]

Niedługo spodziewany jest sezonowy zanik atmosfery.

The atmosphere of Pluto could freeze and disappear in the year 2030
australia navva  April 28, 2019

(...) And the atmosphere also changes over time. Atmospheric pressure has increased three times in the last thirty years. The models of the dwarf planet show us that the majority of the atmosphere will condense to the outside until almost nothing remains. "What our predictions show is that in 2030 the atmosphere will be frozen and will disappear all over the planet," Cole said. (...)

https://sclate.com/australia/the-atmosphere-of-pluto-could-freeze-and-disappear-in-the-year-2030/
http://divulgacao.iastro.pt/en/2019/05/10/on-pluto-the-winter-is-approaching-and-the-atmosphere-is-vanishing-into-frost/