Почему зонд «Новые горизонты» не пролетает ближе 10 000 км от Плутона?

New Horizons должен пройти в пределах 10 000 км от Плутона во время своего пролета 14 июля. Это даст максимальное разрешение на поверхности 50 м на пиксель. Это кажется мне пустой тратой времени, когда можно было пройти намного ближе, чтобы получить более высокое разрешение некоторых областей Плутона.

Предположение: при более близком приближении он может не сфокусироваться на поверхности достаточно хорошо, чтобы получить четкое изображение; что вдали от Солнца ему, вероятно, нужны длительные выдержки. И траектория должна учитывать его следующую цель после того, как он покинет систему Плутона.
Тоже предположение, но получение более высокого разрешения некоторых областей может означать, что другие области вообще не будут отображаться. Так, например, изображения с высоким разрешением, скажем, 10% Земли не расскажут вам много о планете, если эти 10% просто оказались южной частью Тихого океана.
Я нашел этот комментарий Джона Спенсера из НАСА : «Наши камеры предназначены для работы с определенного расстояния, когда объекты движутся по системе с определенной скоростью. Если вы мчитесь по шоссе, трудно прочитать вывеску на фасаде предприятия, которое находится прямо у дороги».

Ответы (3)

Большое расстояние до Солнца требует длительного времени экспозиции. Космический корабль «Новые горизонты» должен быть относительно стабильным, а его наведение должно быть точным в течение этих длительных выдержек.

У New Horizons нет платформы для сканирования. Камеры и другие научные инструменты закреплены по отношению к транспортному средству. Спутник должен вращаться как единое целое, чтобы его научные инструменты были направлены на Плутон. New Horizons также не имеет гироскопов управления моментом или реактивных колес. Все управление ориентацией осуществляется с помощью двигателей ориентации.

Транспортное средство должно повернуться на 180° от задолго до кратчайшего сближения до задолго после кратчайшего сближения. При несколько отдаленном пролете этот разворот на 180° немного растягивается. При близком пролете этот разворот на 180° должен происходить довольно быстро, прямо при пролете. Постоянное включение/выключение тяги, которое потребовалось бы для очень близкого сближения, нанесло бы значительный ущерб качеству изображений с близкого расстояния. В пролете с близкого расстояния мало смысла, если все, что видишь, — это пушок. Близкий пролет также потребует значительно больше топлива, чем более удаленный пролет.

+1, возможно, стоит также упомянуть, что разрешение изображения New Horizons, несмотря на то, что его минимальное расстояние до Плутона довольно велико, будет достаточно хорошим, чтобы, если бы он пролетал мимо Земли, он мог бы разрешить отдельные здания на острове Манхэттен. А так как на Плутоне мы особо и не ожидаем построек... ;)
Этот ответ кажется противоречащим тому факту, что New Horizons пройдет в три раза ближе к Ultima Thule, чем к Плутону, что даст ему большее разрешение изображения .
@JessRiedel -- Не совсем так. Облет Плутона был основной целью корабля. Все, что после этого, было бы и будет подливкой. До облета Плутона у планировщиков миссии было хорошее представление о возможностях корабля, но это знание не было совершенным. Это означало, что им пришлось сделать операции по облету Плутона немного консервативными, чтобы гарантировать, что изображения с этого облета будут четкими. Планировщики миссии теперь знают возможности корабля, что позволяет приблизить этот облет. Помогает и то, что последствия риска не так серьезны, как при пролёте мимо Плутона.
Хорошо, спасибо. Это где-то обсуждается, или вы делитесь личным знанием?

Облет Плутона сложно спланировать: после запуска New Horizons астрономы обнаружили четыре меньших спутника Плутона, и планировщики миссии начали беспокоиться, что система может быть заполнена еще меньшими спутниками и пылевыми частицами. New Horizons пролетит через систему со скоростью 14 км/с, поэтому частица размером с песчинку может уничтожить космический корабль. См. http://guinan.space.swri.edu/nhepo/archive/2015/05/15 (спасибо @TildalWave).

Насколько я понимаю, траектория планируется проходить через пространство, где несколько дней назад был Харон, так что, надеюсь, он убрал пыль в этом регионе. Судя по слайду, они также планируют траекторию, по которой космический корабль проходит за Плутоном, а затем за Хароном, если смотреть с Земли (набор «затенений»), вероятно, для радиоизмерений двух тел.

Источник: Несколько недель назад я видел выступление Джеймса Грина, директора отдела планетарных наук НАСА http://www.pppl.gov/events/colloquium-worlds-seen-first-time-ceres-and-pluto . действительно хорошая презентация!

Слайды из аналогичного выступления (показывающие возможную траекторию на странице 29) находятся здесь: http://astronautical.org/sites/default/files/goddard/2015/goddard_2015-03-11-1715_green.pdf

Я нашел это изображение Field of Debris , которое поддерживает ваш первый абзац, если вы хотите отредактировать его. ;)
Поле мусора все еще доступно на web.archive.org/web/20150722234905im_/http://… text: Поле мусора? Пояснение: Открытие дополнительных малых спутников вызвало обеспокоенность по поводу возможности существования колец или других обломков в системе Плутона, которые могут представлять опасность для New Horizons. Даже удар камушка размером с миллиметр на скорости пролета New Horizons — около 14 километров в секунду или более 31 300 миль в час — может серьезно повредить космический корабль.

В 2008 году команда составила список наблюдений, которые они хотели провести за Плутоном и его тремя спутниками. Они попытались найти дату пролета, чтобы получить наилучшую возможную комбинацию наблюдений (над какой областью Плутона пролететь, каковы будут расстояния до лун и т. д.). Это привело к дате встречи 14 июля.

Затем команда искала оптимальную дальность полета в диапазоне 3000–20 000 км. Каждая из 4 научных групп указала оптимальное расстояние для своих наблюдений.

  • группа исследователей плазмы предпочитала очень близкий подход
  • для камер было бы лучше большее расстояние, чтобы уменьшить вероятность смазывания.
  • они планировали эксперимент по радиозатмению, для которого требовалось, чтобы NH был виден с двух сайтов DSN.

Они остановились на дистанции подхода 12 500 км.

(из «В погоне за новыми горизонтами» Алана Стерна и Дэвида Гринспуна, стр. 186)

Затем в 2011 году была открыта новая луна, а в 2012 году — еще одна. Маленькие луны могут образовывать кольца: из-за их низкой гравитации удар метеорита может выбрасывать обломки на орбиту Плутона. (стр. 200) Именно тогда были изобретены альтернативные траектории (ниже).

Номинальная дистанция пролета находится в районе, который, как показало моделирование, Харон не будет удерживать.

Были составлены два плана действий в чрезвычайных ситуациях (ШБОТ).

  1. облет по исходной траектории, но антенна с высоким коэффициентом усиления направлена ​​в направлении полета (направление тарана). Это повышает живучесть (любой мусор сначала ударит по антенне, которая может получить некоторый урон без ущерба для миссии). Это означало небольшую потерю наблюдений, потому что космический корабль был бы менее свободен в маневрировании.

Базовая точка прицеливания New Horizons является одной из самых безопасных возможных точек прицеливания — если не самой безопасной точкой прицеливания — в системе Pluto. Это потому, что мы направляемся к ближайшему сближению в районе, который Харон, спутник Плутона размером с Техас, эффективно очищает от мусора. Фактически, Харон предлагает такую ​​хорошую услугу по устранению опасностей, что даже если недавнее столкновение с небольшой луной создало мусор около орбиты Харона всего за несколько месяцев до встречи, Харон очистит почти все это к тому времени, когда космический корабль прибудет.

  1. пролет на гораздо меньшем расстоянии от Плутона , пролетая над верхними слоями атмосферы (эта область будет защищена атмосферой от мусора). Эта траектория будет означать большую потерю наблюдений по сравнению с базовой линией.

Зачем подходить ближе, а не дальше, чтобы избежать опасностей? Потому что, если мы подойдем достаточно близко, мы сможем извлечь выгоду из случайной «очистки» от частиц мусора из расширенных верхних слоев атмосферы Плутона! DIS оказывает более серьезное воздействие на науку, чем ГИС, но среди команды существует твердый консенсус в отношении того, что это лучший выбор, если последние новости говорят нам, что номинальная траектория неожиданно более рискованна, чем нам удобно, и что мы теряем часть науки из-за выполнить Deep Inner SHBOT гораздо лучше, чем проиграть миссию из-за смертельного удара.

Ultima Thule намного меньше, чем Плутон, поэтому вероятность того, что он собрал большое количество лун, меньше, а значит, меньше шансов на обломки.

Алан Стерн сказал, что дальность пролета Ultima Thule близка к минимальной :

Он указал, что {более близкий пролет - Хоббс} был невозможен из-за неспособности New Horizon отслеживать его системы камер на расстоянии, превышающем текущее расстояние в 3500 км.

Спасибо Хоббс! На случай, если вы или кто-либо еще знает, мне любопытно, являются ли негативные научные последствия очень близкого сближения (DIS) в первую очередь нечеткими изображениями, как предполагает ответ Дэвида Хаммена, и если да, то почему это не является стимулом для New Horizons чтобы держаться от Ultima Thule на большем расстоянии, чем запланированные в настоящее время 3500 км.
нашел другую ссылку, к сожалению, это не так подробно, как нам нужно здесь. Пытаюсь найти больше данных, но в NTRS нет документов NH. На arxiv.org много научных результатов, но мало информации о планировании траектории.
Почему зонд «Новые горизонты» не пролетает ближе 10 000 км от Плутона?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v