ROMFART. Første ferd mot Pluto. Psykologiske aspekter. Romstasjonen. Freedom. A-trainkonstellasjonen side 8. side 38. side 46.

Transkript

1 ROMFART facebook.com/romfart Første ferd mot Pluto side 8 Psykologiske aspekter side 38 Romstasjonen Freedom side 46 A-trainkonstellasjonen side 32 ROMFART

2 INNHOLD facebook.com/romfart NORSK ASTRONAUTISK FORENING 1951 Utgiver: Norsk Astronautisk Forening Postboks 52 Blindern 0313 Oslo Redaktør: Øyvind Guldbrandsen Sideutlegg: Margrethe Maisey Øyvind Guldbrandsen Korrektur: Lóránd Lukács jr. Første sonde mot Pluto Historiens første Pluto-sonde, New Horizons, ble skutt opp 19. januar Side 8 New Horizons' konstruksjon og instrumenter. Side 23 Bæreraketten Atlas V-551. Side 27 NASA/KSC eromfart / Erik Tronstad Romfart Ekspress: Ragnar Thorbjørnsen Utsendelse: Johannes Fossen m. fl Planeten Pluto NOTSA Vi vet ikke mye om Pluto. Vi vet ikke en gang om vi skal kalle den en planet. Men vi vet at den er spesiell. Side 11 Annonseansvarlig: Margrethe Maisey Annonsepriser: A6 kr. 450, A5 kr. 900, A4 (helside) kr. 1200, A3 (tosiders) kr Vedlegg i utsendelse kr (+vekt tillegg). Priser for farger, annonsering i flere utgaver, kontakt annonseanvarlig: maisey@mac.com Historien bak New Horizons Helt siden slutten av 1960-tallet har NASA planlagt å sende sonder til Pluto. Først nå har planene blitt realisert side 15 NASA/JPL Kontakt: Telefon: (flexinummer) e-post: naf@romfart.no redaksjonen@romfart.no Bankkontonr.: Organisasjonsnr.: Trykk: Tøyen Trykk A/S Tvetenveien 162, 0671 Oslo På vei mot E.T. ET NASA Ames R. C. New Horizons vil bli det femte romfartøy som forlater Solsystemet. Hva vil skje med disse i fremtiden? side 29 Utgivelsesfrekvens: 4 nummer per år Opplag: 900 ISSN Årgang 36 - Nr. 137 (Nr ) A-train Et "tog" av jordobservasjonssatellitter fra flere nasjoner og organisasjoner kretser rundt Jorden i samme bane. side 32 2

3 Psykologiske aspekter ved romferder Det er velkjent at romfarere må kunne beherske avansert teknologi og ha god fysisk helse. Men tradisjonelt har det vært lagt mindre vekt på deres psykiske helse og velvære, selv om også dette er svært sentralt, særlig på lengre romferder. side 38 Tilbakeblikk på ISS Del 5 av soga om den internasjonale romstasjonen ISS tar for seg Ekspedisjon 9. Romstasjonen Freedom Side 52 ROCKWELL - del 5 John Frassanito & Associates Dagens internasjonale romstasjon var opprinnelig planlagt som et motstykke til Sovjetunionens romprogram, da under navnet Freedom. Underveis i planleggingen kollapset erkerivalen Sovjet og Russland ble trukket inn som partner. Side 46 NASA INNHOLD Nr Aktuelt: - GeoEye - Ny jordressurssatellitt - Ankomst Jorden, Mars og Venus - Navn og designendring på månefartøy - Planer for utforskning av Mars Side 4-7 Første sonde mot Pluto Side 8 - En eksentrisk planet Side 11 - Er Pluto en planet? Side 13 - Tidligere Pluto-prosjekter Side 15 - Romfartøyet Side 23 - Instrumentering Side 25 - Atlas V-551 Side 27 - Hva forlater Solsystemet? Side 29 - Verdensrommets flaskepost Side 30 A-train-konstellasjonen Psykologiske aspekter Solformørkelsen 25 år siden STS-1 Romstasjonen Freedom Tilbakeblikk på ISS - del 5 Oppskytingsoversikt Foreningsaktiviteter Side 32 Side 38 Side 42 Side 45 Side 46 Side 52 Side 62 Side 63 Abonnement på Romfart /medlemskap i Norsk Astronautisk Forening ( Abonnement på Romfart følger med medlemskap i Norsk Astronautisk Forening, som også inkluderer nyhetsbulletinen Romfart Ekspress, nyhetsmeldingene eromfart (pr. e-post) og innbydelser til foreningens møter, foredrag, arrangementer og ekskursjoner. Satser: Personlige medlemmer: Kr 195,- pr. år. Gruppemedlemmer (info i tre eks.): Kr 370,- Opphavsrett: Artikler, innlegg og bilder fra Norks Astronautisk Forenings publikasjoner kan gjengis kun etter skriftlig tillatelse fra redaktøren og/eller artikkelforfatteren/fotografen. Artikler og innlegg uttrykker forfatterens personlige meninger og er ikke nødvendigvis å oppfatte som redaksjonens eller foreningens. Dersom artikler fra blader blir helt eller delvis gjengitt, eller de blir brukt som kildemateriale, må følgende retningslinjer følges: 1) Oppgi følgende: Gjengitt fra/kilde: Romfart nr. xx, publikasjonsår, artikkelens tittel, artikkelfofatteren(e)s navn, "Utgitt av Norsk Astronautisk Forening". 2) To eksemplarer (evt. kopier) av publikasjoner skal sendes redaksjonen. Forsiden: Romsonden New Horizons nærmer seg Pluto og dens tre kjente måner. Dersom alt går etter planen vil dette skje i juli Les mer om Pluto og den første ferden dit på side Baksiden: Den internasjonale romstasjonen ISS fotografert den 6. august 2005, under STS-114. Les om om ISS fra side 52 og om STS-114 i neste Romfart. 3

4 AKTUELT GeoEye Det amerikanske selskapet Orb- Image kjøpte i slutten av 2005 opp konkurrenten Space Imaging for 58,5 millioner dollar og dannet fellesselskapet GeoEye. Dermed er antall private selskaper som opererer kommersielle høyoppløsningssatellitter i USA redusert fra tre til to, hvorav GeoEye er det største. Det andre er Digital Globe. OrbImage var det minste av de tre opprinnelige selskapene. Space Imaging bygget, skjøt opp og opererte satellitten Ikonos, mens OrbImage hadde ansvaret for OrbView-2 og -3. Alle disse vil fortatt benyttes under GeoEye. GeoEye viderefører også avtalen om å distribuere bilder fra de indiske IRSsatellittene. Digital Globe opererer satellitten QuickBird. Da satellittene ble planlagt på 1990-tallet antok man at markedet for kommersielle satellittbilder med høy oppløsning var så stort at selskapene ville kunne stå på egne ben. Dette viste seg knapt å bli tilfellet. Det er i praksis NGA (National Geospatial Intelligence Agency), som er en del av det amerikanske forsvarsdepartementet (DoD), som har holdt liv i selskapene ved å ta på seg rollen som hovedkunde gjennom de såkalte NextView-kontraktene. Krigen i Irak og Afghanistan gjorde at DoDs behov for satellittbilder var vel så stort som det som kunne dekkes av nasjonale rekognoseringssatellitter, som de digre KH-11B Improved Crystal. I 2004 sa imidlertid NGA at de ikke kunne påta seg å tilby mer enn to selskaper NextView-kontrakter. Space Imaging endte som taperen. Både Ikonos og OrbView-3 kan ta svart/hvitt bilder med én meters oppløsning og multispektrale bilder (fargebilder) med fire meters oppløsning. Men bare Ikonos kan gjøre dette samtidig. Ikonos har også et bredere synsfelt (13 km mot 8 km for OrbView.) Ikonos ble skutt opp i 1999 og forventes å fungere til Den mindre OrbView-3 ble skutt opp i juni 2003 og er konstruert for minst fem års levetid. OrbView-2, som ble skutt opp i 1997, benyttes til overvåkning av verdenshavene og Jordens landområder. Disse bildene har lav oppløsning (1 km) men dekker mesteparten av Jorden hver dag, og i åtte fargekanaler, dobbelt så mange som høyopløsningssatellittene. Digital Globes QuickBird kan ta bilder med oppløsning på 60 cm i svart/hvitt eller 2,4 meter multispektralt. Et nadiropptak (ser rett ned) dekker et 16,5 km bredt og opptil 165 km langt område. Bildene benyttes bl.a. i de mest detaljerte områdene i den stadig mer berømte PC-globusen GoogleEarth, som alle med Internett-tilgang kan kikke på. Satellitten ble skutt opp i oktober 2001 med syv års forventet levetid. Både Digital Globe og GeoEye planlegger å skyte opp 2. generasjons høyoppløsningssatellitter fra slutten av Øyvind Guldbrandsen GeoEye planlegger å skyte opp sin første 2. generasjons høyoppløsningssatellitt, OrbView-5, i begynnelsen av Den skal kunne ta bilder av jordoverfl aten med 41 cm oppløsning. (OrbImage) 4

5 AKTUELT ALOS skutt opp Advanced Land Observation Satellite (ALOS) ble skutt opp 24. januar 2006 fra romsenteret Tanegashima i Japan med en H-2A bærerakett. Satellitten har fått navnet Daichi og skal i første rekke observere Japan og asiatiske landområder ved Stillehavet. 16 minutter etter oppskytingen ble satellitten plassert i solsynkron bane, henholdsvis 691,65 km x 711,4 km med omløpstiden 1 time, 38 minutter og 35 sekunder. Inklinasjonen er 98,16 grader. NASDA startet de første studiene av dette prosjektet i Satellitten forventes å være operativ i tre til fem år og skal med sine tre instrumenter kartlegge naturressurser samt observere og fotografere skadeomfanget av store ulykker og katastrofer hvor som helst på Jorden. Satellittdata skal også brukes til å utarbeide nøyaktige topografiske kartverk med infrastruktur og bebyggelse. The Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type 2 (AVNIR-2) er et radiometer som observerer land- og kystsoner i bølgelengdeområdet 0,42 µm 0,89 µm, dvs. innenfor det synlige og nærinfrarøde spektrum. AVNIR-2 har pixel per CCD-detektor. Skårebredde (retning nadir) er 70 km med bildeoppløsning på 10 meter. Instrumentet observerer til og med 88,4 grader nordlig bredde og 88,5 grader sørlig bredde. AVNIR-2 skal samle data om overflatefuktighet og akkumulering av mineraler i jordoverflaten i regionale områder, årstidsvariasjoner av snødekte områder og endringer av isbreer i Antarktis og på Grønland som følge av klimaforandringer. Instrumentet The Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping (PRISM) observerer i bølgeområdet 0,52 µm til 0,77 µm. PRISM har tre uavhengige optiske systemer, ett for observasjoner i nadir retning mens de to andre observerer henholdsvis bakover og forover langs banen og fremstiller stereoskopiske bilder. Hvert teleskop har tre speil sammen med CCD-detektorer. Teleskopet i retning nadir skanner med en skårebredde på 70 km, mens teleskopene forover og bakover dekker 35 km. PRISM kartlegger (sammen med AVNIR-2) vegetasjonen og topografien i landområder i tillegg til store strukturer og byer. Dette skjer digitalt og tredimensjonalt, men PRISM kan ikke observere lenger sør og nord enn 82. breddegrad. The Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar (PAL- SAR) er en bildedannende radar og foretar observasjoner dag og natt uavhengig av værforholdene. Radaren observerer beiteområder og jordbruksavlinger og produktiviteten av disse, samt også forandringer i jordbruksområder som følge av tørke. Andre kartleggingsoppgaver for PALSAR er: Havisvariasjoner i polarområdene, bevegelser i jordskorpen og overflateerosjon, bestemmelse av trehøyde i skogområder, endringer av kysttopografien og hvilke vær- og klimakomponenter som påvirker dette, og endringer i vegetasjonen som følge av menneskelig aktivitet, som f. eks. brenning av biomasse. Fra radarbildene er det også mulig å se forurensede områder. Roger Pastoft Illustrasjon av ALOS i bane (JAXA) 5

6 AKTUELT Ankomst Jorden Ankomst Mars Etter en romferd på syv år landet tilbakevendingskapselen fra kometsonden Stardust i Utah-ørkenen den 15. januar 2006, medbringende et milligram eller så med innfangede støvpartikler fra kometen Wild-2. Dette skjedde bare fire dager før New Horizons la i vei på sin like enestående ferd mot Pluto. Stardusts vellykkede retur var en stor lettelse for forskerne. Dette var andre gang i romfartshistorien at prøver ble returnert til Jorden fra lenger bort enn Månen. Forrige gang gikk det verre. Da en lignende kapsel fra Genesis returnerte i september 2004 foldet ikke fallskjermen seg ut. Kapselen dundret i bakken og sprakk, og de verdifulle solvindpartiklene ble forurenset av smuss fra den atskillig mindre interessante lokale geologien (Romfart ). Innledende studier av kometpertiklene har allerede forbløffet forskerne. Partiklene later til å ha blitt dannet under nokså varme omgivelser, nær enten Solen eller en annen stjerne. Fra tidligere har gjengs oppfatning vært at kometer er dypfrosne rester fra Solsystemets fødsel, dannet langt fra Solen. Stardusts modersonde fortsetter i bane rundt Solen mens NASA vurderer nye oppgaver. Ett forslag går ut på å sende den forbi kjernen til Tempel-1, for å observere krateret som ble dannet etter treffet fra kollisjonssonden til Deep Impact i NASA NASAs romsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ble 10. mars 2006 sendt inn i kretsløp rundt Mars. Sondens seks hovedmotorer ble avfyrt i drøyt 27 minutter. Dette bremset ned sonden med 1 km/s, tilstrekkelig til at den ble fanget inn av planetens gravitasjonsfelt. Hadde avfyringen mislyktes ville sonden fortsatt forbi Mars og det 720 millioner dollar (4,8 milliarder kroner) dyre prosjektet vært en total fiasko. Det var på forhånd knyttet mye spenning til om det ville gå bra. Dette er den femte sonden NASA har forsøkt å sende inn i kretsløp rundt Mars etter at de gjenopptok utforskningen av planeten i Av disse har to gått tapt nettopp Under ses hele MROs første bilde fra Mars-bane. Detaljrikdommen antydes på bildet til høyre, som viser utstnittet i firkanten i bildet under, som igjen bare har 1/4 av kameraets m a k s i m a l e pikselantall. ved ankomsten. MRO har seks instrumenter, deriblant en radar som skal kunne se flere hundre meter ned under overflaten, og et kamera som skal kunne skjelne detaljer ned til 30 cm (pr. piksel) fra kartleggingsbanehøyden på om lag 300 km med en oppløsning på x inntil piksler. (Se Romfart nr ) Frem til oktober 2006 skal MRO forsiktig bremses ned ytterligere ved å bli sendt over 500 ganger gjennom den øvre Mars-atmosfæren. Dette vil redusere største høyde i banen fra km til rundt 300 km og omløpstiden fra 35 til 2 timer. Aerobrakemetoden sparer mye drivstoff, men krever nøye og kontinuerlig overvåkning fra bakken. NASA NASA 6

7 AKTUELT Ankomst Venus Navn og endret design på Måne-fartøy Den 11. april 2006, 153 døgn etter oppskytingen, ble rakettmotorene på ESA-sonden Venus Express avfyrt i 50 minutter. Dette reduserte hastigheten i forhold til Venus fra til km/t, slik at sonden ble fanget inn i en svært avlang bane rundt planeten. Innledningsvis hadde banen en omløpstid på hele 9 døgn, men innen midten av mai skal dette ha blitt redusert til 24 timer. Venus Express skal primært studere Venus djevelske atmosfære, over en periode på minst 486 jorddøgn, eller to Venus-rotasjoner. (Venus retrograde, sideriske rotasjonsperiode på 243 døgn må ikke forveksles med soldøgnet, som er på 117 døgn, siden man da må ta med i beregningen omløpstiden på 225 døgn). Men et av kameraene skal være i stand til å se overflaten gjennom Venus tykke skydekke. (Se Romfart nr ) Venus Express er første Venussonde siden Magellan ( ). ESA NASAs neste bemannede romfartøy, som tidligere bare var kjent som CEV (Crew Exploration Vehicle), får navnet Antares. Dette gjelder CEVs kommando- og servicemodul. CEVs månelandingsfartøy vil bli kalt Artemis. Den middels kraftige bæreraketten, som skal sende Antares opp i jordbane, får navnet Ares 1. Den meget kraftige bæreraketten, som på én gang skal sende Artemis og unnslipningstrinnet til Antares/ Artemis opp i jordbane, får navnet Ares 5. Alle navnene er hentet fra gresk mytologi. Videre har diameteren til Antares blitt redusert fra 5,5 til 5 meter. Apollos var til sammenligning 3,9 m. Hensikten er å redusere massen. De originale versjonene av Antares, med Artemis tilkoblet (under), samt bærerakettene Ares 5 og Ares 1. Førstetrinnet til Ares 1 vil bestå av en romfergefaststoffmotor (SRB) med fem segmenter. Dagens romferger benytter fire, som også opprinnelig var planen for Ares 1. På den annen side er størrelsen på andretrinnet noe redusert, og det vil benytte en J-2S-rakettmotor i stedet for en SSME (romfergehovedmotor). Begge endringene med Ares 1 vil bli dyrere på kort sikt, men spare utviklingskostnader på lengre sikt, siden Ares 5 skal benytte to femsegments SRB-er i førstetrinnet og én eller to J-2S-motorer i unnslipningstrinnet. Se Romfart for nærmere omtale av CEV og måneplanene. Nye Mars-planer Venus' sydpolområde, sett med Venus Express' VIRTIS-instrument. ESA Mars Exploration Program Analysis Group ved JPL har anbefalt følgende skjema for ubemannet Marsutforskning: 2007: Scout. 2009: Mars Science Laboratory. 2011: Banesonden Mars Science Orbiter, eller Scout. 2013: Banesonden Mars Science Orbiter, eller Scout. 2016: Astrobiology Field Laboratory. 2018: Scout. 2020: Fire mindre nettverklandere 2022: Banesonde med returfartøy. 2024: Landingssonde med kjøretøy og oppstigingsfartøy. Dette sendes opp til 2022-sonden for retur. Scout er små, rimelige Marsprosjekter innimellom de store. NASA har ikke vedtatt planene, men pleier å vektlegge MEPAGgruppens anbefalinger. Øyvind Guldbrandsen (Alle notisene side 6 og 7) 7

8 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET Første Pluto-sonde skutt opp Mot nye horisonter 37 år etter at de første Pluto-sondene ble planlagt, har man endelig sendt av gårde den første, "New Horizons". I juli 2015 flyr den forbi Pluto, 50 år etter at Mariner 4 returnerte de første bildene fra en annen planet, nemlig Mars. Av Øyvind Guldbrandsen Den første ferden til den siste planeten. Slik omtaler NASA romsonden med det kronglete navnet New Horizons Pluto-Kuiper Belt Mission, bedre kjent som bare New Horizons. Sonden, som ble vellykket skutt opp den 19. januar 2006, er altså det første romfartøyet fra Jorden som er på vei mot planeten Pluto. Pluto er den eneste av Solsystemets ni originale planeter som ikke har fått besøk fra Jorden. Siden 1999 har den også vært den fjerneste. New Horizons vil bruke ni og et halvt år til Pluto. Det til tross for at sonden ble akselerert opp i en høyere hastighet enn noe tidligere romfartøy under oppskytingen, og at den på veien vil få en ekstra dytt av Jupiter. BAKGRUNN Men det var turen frem til oppskytingsrampen som tok lengst tid. Allerede rundt 1970 planla NASA Pluto-sonder under Grand Tourprosjektet, som skulle dra nytte av en enestående samstilling mellom de ytre planetene fra slutten av 1970-tallet. Men av budsjetthensyn ble det erstattet av det enklere Voyager-prosjektet. Som riktignok gjorde en bragd ved å besøke fire av de fem ytre planetene i Solsystemet. Men Pluto forble uutforsket land. Etter mange år og mange foreslåtte, og like mange forkastede Pluto-prosjekter, mistet NASA-ledelsen interessen for noen Pluto-ferd. Pluto var tross alt bare det 18. største himmellegemet i et solsystem med mer enn nok av andre ting å undersøke. Til og med Plutos status som planet 88

9 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET Etter passeringen av Pluto vil en liten kursendring bli foretatt med sondens rakettmotorer. Kursendringen er alt for liten til å kunne synes på en tegning som dette, men vil være tilstrekkelig til å dirigere sonden mot et av de flere titusener Kuiper-legemer som antas å kretse rundt Solen fra Neptuns bane og utover. Er man heldig, vil man ha drivstoff til å sende sonden mot ytterligere et Kuiper-legeme etter dette. har lenge vært under tvil. En status som er ytterligere truet etter at det i 2005 ble kjent at det nyoppdagede himmellegemet 2003 UB 313 Xena har skjøvet Pluto ned på en foreløpig 19. plass på nevnte liste. Men enn så lenge kan Pluto kalles en planet. Ikke bare et Kuiper-legeme eller TNO-objekt. Planeter har en egen status. Det var nok det som fikk kongressen i USA, etter press fra lobbygrupper, til å overstyre Det hvite hus og pålegge NASA å bygge og sende et romfartøy dit. En uvanlig situasjon, som regel er det jo NASA som trygler myndighetene om midler til alskens prosjekter. FERDEN TIL PLUTO Etter to dagers utsettelser kunne NASAs kraftigste bærerakett, Atlas V-551, den 19. januar løfte seg fra oppskytingsrampen på Cape Canaveral og akselerere New Horizons opp i en hastighet av 16,2 km/s, 20 ganger raskere enn en riflekule. Den 28. februar 2007, bare 13 måneder etter oppskytingen, vil New Horizons vil svinge innom Jupiter, som vil gi romsonden et ekstra spark mot det primære målet, Pluto. Gjennom observasjonene av Jupiter og dens fire store måner vil man også få kalibret sondens instrumenter, samt testet at romfartøyet oppfører seg som det skal. New Horizons vil passere Jupiter med en relativ maksfart på 21 km/s og i en avstand av 2,3 millioner km. Det er omtrent 0,4 millioner km utenfor banen til Callisto, den ytterste av Jupiters store måner. Dermed kommer sonden mer enn fire ganger nærmere Jupiter enn Cassini gjorde i desember 2000, på vei til Saturn. Dessverre har NASA overhodet ikke prioritert å time New Horizons Jupiter-passering med tanke på å optimalisere observasjonene av månene. Alle vil være nesten maksimalt dårlig posisjonert når sonden kommer forbi. Callisto vil man ikke komme nærmere enn 4,15 millioner km, mens det er Io, den innerste av de store månene, sonden vil komme nærmest. Minsteavstanden på 2,26 millioner km vil bli nådd 17 timer etter nærmeste avstand til Jupiter. Etter Jupiter vil nesten alle romfartøyets systemer bli slått av, og den åtte år lange overfarten til Pluto kan begynne. En gang i uken vil man lytte etter et primitivt signal fra sonden som forteller i hvilken grad tingene er i orden. Omtrent som foreldre som stikker hodet inn på barnerommet og sjekker at ungene sover som de skal ved å lytte til pustingen. Kun en gang i året vil sonden bli vekket opp for en fullstendig systemsjekk. PLUTO Pluto er langt unna. Veldig langt. I juli 2015 vil den være 4,92 milliarder km fra Jorden. Det tilsvarer nesten 33 astronomiske enheter (AE), dvs. 33 ganger avstanden fra Jorden til Solen, som da vil ligge i stikk motsatt retning som Pluto, sett fra Jorden. Tallet sier deg kanskje ikke så mye. Men du aner det kanskje når du hører at det tilsvarer nesten ganger gjennom snittsav standen herfra til Månen. Eller ganger rundt Jordens ekvator. Det er avstanden romfartøyet, som er på størrelse med et flygel, skal tilbakelegge. Og kommunisere 9 9

10 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET over. Selv med Hubble-romteleskopet, det skarpeste man har til rådighet, er det bare så vidt man kan ane detaljer på Plutos overflate. Men vi vet litt om planeten. Siden den er så langt fra Solen ligger overflatetemperaturen rundt -230 Celsius. Planeten har tre måner, de to siste oppdaget så sent som i mai Og den har en atmosfære. Usannsynlig tynn, men det er den eneste planetatmosfæren utenom Jordens som er dominert av nitrogen. I løpet av noen år, ettersom Pluto fjerner seg enda mer fra Solen, tror man den vil fryse til og legge seg som snø på overflaten. Det var en av grunnene til man anså det som meget viktig å få observert Pluto på nært hold innen Pluto kalles bare en planet fordi vi er vant til det. Det er antakelig mer korrekt å bruke den nye betegnelsen isdverg. Eller Kuiper-legeme. I likhet med kometene antas disse å ha sin opprinnelse i Solsystemets tredje sone, utenfor de øvrige planetene. Her har lite endret seg siden Solsystemets barndom for 4,6 milliarder år siden. Studier av Pluto og Kuiper-legemer kan dermed bidra til å kaste lys over Solsystemets - og Jordens - opprinnelse. FORBI PLUTO New Horizons vil starte observasjoner av Pluto og dens måner syv måneder før ankomsten. Men nærfasen vil bare vare noen timer, og knapt nok det. Den 14. juli 2015, klokken 13:58 norsk sommertid, vil New Horizons vil suse forbi Pluto i en avstand av omtrent km og med en hastighet av nesten 14 km/s, eller km/t. Da må alt klaffe. Noen ny sjanse får man ikke. Banen forbi Pluto vil være nesten snorrett. Planetens gravitasjonsfelt er for svakt til å påvirke banen i nevneverdig grad. Den er lagt slik at New Horizons på vei bort passerer bak både Pluto og Charon, sett fra Solen og Jorden. På den måten kan man få gjort noen viktige okkultasjonseksperimenter. I månedene etter Pluto-passeringen skal New Horizons radiooverføre bilder og de andre innsamlede observasjonsdataene. Radiosignalene, som går med lysets hastighet, vil bruke fire timer og 33 minutter fra Pluto til Jorden. New Horizons har ingen mulighet for å gå inn i bane rundt Pluto, enda mindre lande. Den vil fortsette videre utover for aldri å vende tilbake. NESTE MÅL: KUIPER-BELTET Men på vei ut av Solsystemet vil sonden passere gjennom Kuiperbeltet, som har form av en smultring, med Solen i midten. Her kretser det tiusenvis av iskloder med størrelser fra et noen få tusen km og nedover. Man håper å kunne sende New Horizons forbi minst ett av disse også. I dag kjenner man rundt 1000 Kuiper-legemer, men antakelig vil ikke New Horizons bli sendt forbi noen av disse. Letingen etter aktuelle Kuiper-kandidater vil for alvor starte noen år før Pluto-passeringen, med teleskoper på eller nær Jorden. Valget vil kanskje ikke bli gjort før noen måneder før Plutopasseringen. Kurskorreksjonen som 10

11 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET skal sende New Horizons mot det første Kuiper-legemet regner man med å foreta 14 dager etter Plutopasseringen. Aldri tidligere har et romfartøy satt kurs mot et himmellegeme som ikke engang var oppdaget ved oppskytingen. Avstandene mellom Kuiper-legemene er store, særlig mellom de av en viss størrelse. Og New Horizons har bare drivstoff til ubetydelige baneendringer. Kuiper-kandidatene må derfor befinne seg innenfor en snever trakt bak Pluto, og ikke mer enn 55 AE fra Solen. Likevel regner man med å finne ett, kanskje to Kuiper-legemer større enn 40 km som New Horizons kan passere innen Etter dette vil ikke romsonden lenger få tilstrekkelig strøm fra RTG en til å fungere tilfredsstillende. Observasjons- og kommunikasjonsforhold vil også gradvis forverres pga. avstanden til Solen og Jorden. UT I MELKEVEIEN Av de flere tusen romfartøy som har blitt skutt opp de siste knappe 50 årene blir New Horizons bare det femte som forlater vårt Solsystem og forsvinner ut i Melkeveien. Men i motsetning til sine 1970-talls forgjengere Pioneer og Voyager bringer ikke New Horizons med seg noen hilsen til eventuelle finnere. I en verden kuet av stadig høyere krav til politisk korrekthet var det håpløst å komme opp med et generelt budskap fra Jorden uten å bli overmannet av hylekor fra alskens interesse- og minoritetsgrupper. NASA slapp i stedet unna med hylene fra en liten gruppe som ville forhindre selve oppskytingen, fordi sonden har med 11 kg plutoniumoksid i RTG-strømgeneratoren. I stedet for hilsenen bringer New Horizons med seg en høyst nøytral DVD med navnene til de par hundre tusen menneskene som gadd å maile navnet sitt til NASA nettopp i denne hensikten. Sonden har også med en bitteliten beholder med asken etter Clyde Tombaugh, anstronomen som etter nitidig arbeid oppdaget Pluto i En eksentrisk planet Våre kunnskaper om Pluto dens tre kjente måner er nokså begrenset. Det skyldes at det dreier seg om små kloder som ligger svært langt borte, og at de kun har vært undersøkt med teleskoper på eller i bane rundt Jorden. I skrivende stund har Pluto fortsatt status som planet, den minste i Solsystemet. Diameteren er om lag 2300 km, med en usikkerhet på noen titalls km. Det antas at Pluto består av vann-is, med en kjerne av stein. Metan-is er observert på overflaten. Stjerneokkultasjoner har vist at Pluto har en atmosfære som i hovedsak består av nitrogen, samt noe metan og karbonmonoksid. I de temperaturene som gjelder ved Pluto vil alle disse gassene veksle mellom fast form og gassform. På Jorden er det kun vann som naturlig veksler mellom disse tilstandene. Men pga. Plutos lave atmosfæretrykk vil de ikke finnes i flytende form, som vann gjør på Jorden. Atmosfæretrykket er særdeles svakt. Okkultasjonsmålinger og beregninger har gitt en nokså omtrentlig maksverdi på 0,3 Pascal ( Pa=1 bar). Til sammenligning er atmosfæretrykket ved havoverflaten på Jorden i snitt ca Pa (101 kpa). PLUTOS MÅNER Plutos største måne, Charon, har en diameter på rundt 1200 km, som ikke er så verst til å være en måne. Med en diameter over halvparten av Plutos er Charon den største månen i Solsystemet i forhold til moderplaneten. Jordens egen måne kommer på andreplass med en diameter så vidt over fjerdedelen av Jordens. Masseforholdet mellom Pluto og Charon er et sted mellom 6:1 og 12:1. Mellom Jorden og Månen er det 81:1. Observasjoner foretatt i submillimeterområdet fra Hawaii tyder på at Charons overflatetemperatur ligger på rundt -220 C. Dette er 10 varmere enn Plutos og nærmere det teoretiske beregninger skulle tyde på at temperaturen burde være for et legeme med denne refleksjonsevnen og i denne avstanden fra Solen. Man antar at Pluto er kaldere fordi noe av energien fra NASA/ESA/SwRI/Lowell Observatory 11 11

12 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET sollyset går med til å fordampe nitrogen fra overflaten. Som de fleste andre måner har Charon hele tiden samme side rettet mot moderplaneten (Pluto). Men Pluto/Charon-systemet er enestående ved at også moderplaneten hele tiden har samme side rettet mot Charon. Charons bane er altså geostasjonær, eller rettere sagt Pluto-stasjonær. I disse nanorørtider, hvor det er så populært å fantasere om fremtidige romheiser på Jorden, kan man dermed også tenke seg muligheten av å bygge en veldig fremtidig kabelbane mellom Pluto og Charon. I og med at masseforholdet mellom Pluto og Charon er såpass lite, er det ikke helt korrekt å si at Charon kretser rundt Pluto. Derimot kretser begge klodene rundt et felles tyngdepunkt som ligger litt utenfor Pluto, noe som er enestående blant planetene i Solsystemet. Dette, sammen med rotasjonsforholdene, gjør at de med rette fortjener betegnelsen dobbeltplanet. Plutos to andre måner, foreløpig bare betegnet S/2005 P1 og S/2005 P2, er langt mindre enn Charon. Med sine 2300 km er Pluto er den minste planeten i Solsystemet. Illustrasjonen viser også to av de største Kuiperlegemene, samt Ceres, den største asteroiden. Det oppdages stadig nye Kuiper-legemer, nylig et som er litt større enn Pluto. Månens diameter er 3478 km, Jordens er km. De ble ikke oppdaget før i 2005, på bilder tatt med Hubble-romteleskopet i mai Deres eksistens ble bekreftet på nye bilder fra Hubble i februar Månenes diametre er antatt å være mellom 50 og 160 km. De later til å kretse i sirkulære baner to til tre ganger Charons avstand fra Pluto. Dette er likevel nærme nok til at de i alle år har kunnet gjemme seg i Plutos spinkle stråleglans for bakkebaserte teleskoper som har søkt etter nye Pluto-måner. Alle Plutos tre kjente måner kretser i eller nær Plutos ekvatorplan. PLUTOS BANE OG ROTASJON Plutos bane er den fjerneste og mest eksentriske av de ni planetene og strekker seg fra 4,4 til 7,4 milliarder km fra Solen (29,6-49,3 AE). Dette betyr at Pluto på det nærmeste befinner seg nærmere Solen enn Neptun gjør. Dette var sist tilfelle mellom 1979 og 1999 og vil skje igjen fra år 2227 til Pluto kretser rundt Solen i en 3:2 resonans med Neptun. Over tid later imidlertid Plutos bane til å være kaotisk På grunn av den avlange banen varierer varmen Pluto mottar fra Solen med en faktor på over 2,7 løpet av de 248 årene planeten bruker på å kretse en gang rundt Solen. Dette gjør Pluto til den eneste planeten i Solsystemet som trolig har en atmosfære som oppstår, fryser bort for så å oppstå igjen for hvert omløp. Videre er Plutos baneplan vippet 17 grader i forhold til ekliptikken, også det mer enn noen annen planets. I likhet med Uranus er Plutos rotasjonsakse veltet helt overende. Vinkelen mellom polaksen og baneplanet er på hele 122 (115 til ekliptikken). Dette er antakelig resultat av minst ett enormt sammenstøt mellom Pluto og et annet himmellegeme, muligens et Kuiper-legeme, tidligere i Plutos historie. Forskerne tror at både Charon og de to små månene er satt sammen av biter som ble slått løs i en slik kollisjon. Etter 10 års leting klarte man i 2005 å finne to månekandidater rundt Pluto på bilder fra Hubble-romteleskopet. De små månenes eksistens ble endelig bekreftet i mars

13 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET Denne teorien støttes av Hubbleobservasjoner som ble offentliggjort i mars 2006, og som viser at alle tre månene har nær identiske, nøytrale farger. Pluto er har en mer rødlig farge. Også kollisjonsteorien er en parallell til Jord-Måne-systemet. I dag tror de fleste forskerne at vår Måne tidlig i Solsystemets historie ble dannet av restene etter en avsindig kollisjon mellom Jorden og et legeme på størrelse med Mars. Teorien er bl.a. basert på steinprøver hentet hjem under Apollo-ferdene. Tidligere var den vanligste teorien at Månen og Jorden ble dannet samtidig, i bane rundt hverandre, slik tilfellet trolig er for de fleste store og mellomstore måner i Solsystemet. En annen teori gikk ut på at Månen ble fanget inn av Jordens gravitasjonsfelt. Dette er antakelig tilfelle for mange små måner som kretser langt unna moderplaneten. Det er muligens også tilfelle for Plutos storesøsterklode Triton, som går i bane rundt Neptun, men som antakelig en gang var et fritt Kuiper-legeme. Er Pluto en planet? Da Pluto ble oppdaget i 1930 anslo man diameteren til km. Pluto var alt for liten og fjern til at man kunne måle diameteren direkte, så man gjorde et anslag basert på observert lysstyrke og antatt refleksjonsevne. De første tiårene var det en viss diskusjon, men generelt liten tvil om at Pluto skulle klassifiseres som en planet, til tross for dens uvanlige bane, som både er mer avlang og heller mer i forhold til ekliptikken (17 ) enn noen av de andre planetbanene i Solsystemet. I 1978 var teleskopene blitt så gode at man kunne se en kul på Pluto. Dette skjønte man straks måtte være en måne, som man døpte Charon. Ved å observere Charons bane kunne man anslå den samlede massen til Pluto og Charon med stor nøyaktighet. Fra 1984 til 1990 passerte Charon foran og bak Pluto for hvert omløp rundt Pluto. Dette skjer bare i to seks- til tiårsperioder hvert Pluto-år, dvs. med ca. 116 års mellomrom. Med dette kunne man ikke bare beregne Plutos og Charons størrelser med enda bedre nøyaktighet, man kunne til og med fremstille et grovt kart over begge klodene. Konklusjonen ble at Pluto er betydelig mindre og lettere enn først antatt. Diameteren er bare om lag 2300 km og massen 1,27 x kg. Dette er mye mindre enn for noen av de andre planetene. Den nest minste og letteste planeten, Merkur, har f. eks. over dobbelt så stor diameter og hele 26 ganger større masse enn Pluto. Pluto er til og med mindre og lettere enn de syv største månene i Solsystemet, inkludert vår egen. Merkur er riktignok mindre enn de to største månene, Ganymede og Titan, men mer massiv enn disse to til sammen, på grunn av sin høye tetthet. Fakta om Pluto og dens måner FYSISKE EGENSKAPER FOR PLUTO: Diameter: 2300 km (18 % av Jordens; 66 % av Månens) Masse: 1,27 x kg (0,21 % av Jordens; 17 % av Månens) Tetthet: ca. 2 kg/dm 2 (det dobbelte av vann) PLUTOS BANE RUNDT SOLEN: Avstand i AE (1 AE = middelavstanden Jorden-Solen = 149,6 mill km) (perihel, middel, aphel): 29,66 39,48 49,3 Dato for perihel: 5. september 1989 Helningsvinkel til ekliptikken: 17,2 Omløpstid: 248 jordår. PLUTO: CHARON: Rotasjonsperiode: 6,39 døgn 6,39 døgn Visuell farge: rødlig grå (lik de to små månene) Kjente overflate-iser: metan vann Atmosfæriske gasser: N 2, metan m.m ingen Polaksens helning til eget baneplan: 122,5 122,5 KJENTE MÅNER: Charon: (diameter 1200 km) S/2005 P1: (diameter km) S/2005 P2: (diameter km) CHARONS BANE RUNDT PLUTO: Middelavstand: km (nær sirkulær) Helning til Plutos ekvator: 0 grader Omløpstid: 6.39 døgn Diametrene har usikkerhet på noen titalls km. Plutos og Charons samlede masse er brukbart kjent. Deres separate masser er mer usikre, forholdet ligger på på mellom 1:6 og 1:12. 13

14 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET Dermed var debatten definitivt i gang: Kunne en så liten og lett klode med en så spesiell bane betegnes som en planet? Etter mange diskusjoner konkluderte Den internasjonale astronomiske union (IAU), som bl.a. bestemmer eller godkjenner navn på alle kratre, måner og asteroider i Solsystemet, at man skulle beholde planetbetegnelsen. Pluto har tross alt over dobbelt så stor diameter som den største asteroiden, Ceres, og den var blitt omtalt som planet i bl.a. alle lærebøker i over 60 år. Men så kom en ny faktor: Kuiper-legemene. Siden 1992 er det oppdaget om lag 1000 av disse små klodene, som kretser rundt Solen omtrent fra Neptuns bane og utover. Skjønt små; Fra rundt århundreskiftet fant man noen som har både halvparten og tre fjerdedeler av Plutos diameter. Og i 2005 ble oppdagelsen mange hadde ventet på gjort kjent: Et Kuiper-legeme større enn Pluto. Etter en del frem og tilbake har man nylig anslått diameteren til dette legemet, foreløpig betegnet 2003 UB 313, til rundt 2400 km, altså litt mer enn Pluto. Man har til og med oppdaget at det kretser en liten måne rundt 2003 UB 313. Så da er spørsmålet: Har Solsystemet 8, 9 eller 10 kjente planeter? For hvis Pluto er en planet, bør vel 2003 UB 313 også kunne kalles det? Men da kan det bli ganske mange planeter å holde greie på etter hvert som man oppdager flere store Kuiper-legemer langt ute i Solsystemet. For det tror de fleste astronomer at man vil. Men hvis 2003 UB 313 ikke skal kalles planet, hvorfor skal da Pluto beholde sin tittel? Noen mener selve banen til 2003 UB 313, som er betydelig mer avlang, fjern og skråttstilt enn til og med Plutos, diskvalifiserer den fra planettittelen. Men dette har blitt kritisert som en nokså fjollete ad hoc-løsning UB 313 kretser tross alt i en selvstendig bane rundt Solen. Det har heller aldri vært noe krav om at legemer funnet i bane rundt f. eks andre stjerner måtte holde seg innenfor en viss avstand for å kunne kalles planeter. Nå har man aldri vedtatt noen absolutt grense for hvor stort eller massivt et legeme skal være for at man skal kunne kalle det en planet. Ei heller om visse baner er påkrevd. Så sant den da ikke kretser rundt en annen planet. Da snakker man om en måne, uansett størrelse. Det er blitt foreslått at Pluto, sammen med 2003 UB 313 og andre store Kuiper-legemer, som Quaoar og Sedna, skal betegnes isdverger, og at disse kretser i Solsystemets tredje sone. Nærmere Solen, i den andre sone finner vi gassgigantene Neptun, Uranus, Saturn og Jupiter, mens de terrestriske planetene Mars, Jorden(/Månen), Venus og Merkur, kretser i Solsystemets første sone. Det er ventet at IAU skal komme med en klargjøring om Pluto og de andre isdvergenes status i løpet av våren Så gjenstår det å se om alle astronomer vil slår seg til ro med den. NASA/JPL/USGS Dette bildet regnes av mange som det beste vi har av Pluto. Riktignok er det ikke Pluto, men Neptuns største måne, Triton, fotografert av Voyager 2 i Triton synes å ha mange likhetstrekk med Pluto. Størrelsen på 2700 km er bare noe større enn Plutos, avstanden til Solen er for tiden omtrent den samme, begge har en svært tynn atmosfære dominert av nitrogen, og kjemiske stoffer på overflatene går igjen. Mørke flekker på overflaten er spor etter nitrogengeysirer. Du vil se at mange av tegningene av Pluto er inspirert av Tritons overflate. 14

15 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET Tidligere Pluto-prosjekter New Horizons er den første romsonden som forlater Jorden med kurs mot Pluto. Men den er langt ifra den første Pluto-sonden som har vært under planlegging. Grand Tour På slutten av 1960-tallet oppdaget forskere ved JPL (Jet Propulsion Laboratory) i Pasadena, California, at en enestående konstellasjon mellom de fem ytre, kjente planetene (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun og Pluto) i siste halvdel av 1970-tallet ville gjøre det mulig å utforske alle sammen med bare to romfartøy. En tilsvarende mulighet ville ikke komme igjen før etter 179 år. Ingen av de ytre planetene hadde på den tiden fått besøk fra Jorden. Trikset var å utnytte planetenes gravitasjonskrefter til å bli slynget fra den ene planeten til den neste og videre. Teknikken hadde to store fordeler: Reisetiden til de ytterste planetene ville bli vesentlig forkortet og det vitenskapelige utbyttet fra hvert romfartøy ville mangedobles. Planen JPL kom opp med, og som fikk navnet The Grand Tour, gikk ut på å sende av gårde to par romsonder: Én sonde skulle skytes opp i 1976 (evt. 1977) og sendes forbi Jupiter, Saturn og Pluto, én skulle skytes opp i 1977 og følge samme reiserute, mens to skulle skytes opp i 1979 og sendes forbi Jupiter, Uranus og Neptun. NASA kansellerte imidlertid prosjektet i Med den teknologien man da hadde til rådighet så det ut til å bli for dyrt å utvikle romfartøy som med akseptabel grad av sikkerhet skulle være i stand til å fungere så langt fra Jorden og Solen, og ikke minst over det rundt 10 år lange tidsrommet hver ferd ville ta. Voyager For å få i alle fall noe utbytte av planetkonstellasjonen på 1970-tallet satte NASA i gang et prosjekt kalt Mariner Jupiter-Saturn Dette var vesentlig mindre ambisiøst enn Grand Tour, og bestod av to sonder, Mariner 11 og 12. Noen måneder før oppskytingene i 1977 ble prosjektet omdøpt til Voyager. Selv om Voyager-sondene offisielt bare var konstruert for fireårsferder til Jupiter og Saturn, var alle involverte klar over muligheten av at Voyager 2 kunne fortsette forbi Uranus i 1986 og til og med videre forbi Neptun i Denne muligheten ble da også utnyttet med strålende suksess. På samme måte var alle klar over muligheten av å sende Voyager 1 mot Pluto etter Saturn-passeringen. Denne muligheten ble ikke utnyttet. Og Voyager 2 hadde ingen mulighet til å dra til Pluto etter Neptun. Årsaken til at NASA droppet Pluto var at man prioriterte en nærpassering av Saturns store måne 15

16 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET Titan høyere. Dersom Voyager 1 skulle blitt sendt til Pluto måtte den ha fulgt en bane forbi Saturn som ikke kunne brakt den nær Titan. Titan var så høyt prioritert at hadde Voyager 1 mislyktes ville Voyager 2 blitt sendt tett forbi, og mistet muligheten til å fortsette til Uranus og Neptun. Viktigste grunn til at de tre ytterste planetene var så lavt prioritert i Voyager-prosjektet var man anså suksess utenfor Saturn som lite sannsynlig. At Voyager 2 likevel lyktes ved Uranus og Neptun skyltes flere ting: Sonden var mer seiglivet enn man regnet med. En fullstendig omprogrammering av sondens datamaskiner etter Saturn-passeringen gjorde det mulig for den å gjøre observasjoner under svakere lysforhold enn den var konstruert for. Omprogrammeringen av sonden, sammen med oppgradering av bakkestasjoner mange år etter oppskytingen, muliggjorde overføring av mer data til Jorden fra Uranus og Neptun enn noen trodde var mulig rett etter oppskytingene. Voyager 2s suksess ved Neptun viste at Voyager 1 høyst sannsynligvis ville ha gjort en utmerket jobb under en passering av Pluto, som kunne ha funnet sted i På toppen av det hele var Voyager 1 sine observasjoner av Titan en gedigen skuffelse. Den samme atmosfæren som gjorde Titan så ekstraordinært interessant viste seg å være så disig at man ikke så en tøddel av overflaten. De fleste andre, viktige observasjonene av månen, som spektralanalyser, hadde ikke behov for en så tett passering som den som ble foretatt. På den annen side ble det etter Voyager-oppskytingene oppdaget at Pluto hadde en måne (nylig er det oppdaget to til), samt en atmosfære. Og mest overraskende: I 1989 oppdaget Voyager 2 at Neptuns store måne Triton, som synes å ha mange likhetstrekk med Pluto, har aktive geysirer. Dette bidro sterkt til å øke interessen for en Pluto-sonde. Med andre ord hadde det trolig vært mer utbytterikt å sende Voyager 1 forbi Pluto i stedet for Titan. Men det er selvsagt etterpåklokskap. NASA/JPL Thousand Astronomical Units Blant de mammutprosjekter NASA fantaserte om på relativt seriøst nivå på og -80-tallet var TAU, for Thousand Astronomical Units (tusen astronomiske enheter). Som navnet antyder dreide det seg om et ubemannet romfartøy som skulle sendes ut av Solsystemet og som man skulle ha kontinuerlig kontakt med ut til en avstand av minst 1000 ganger avstanden Jorden-Solen, dvs. over 30 ganger avstanden Solen-Neptun. Ferden dit skulle ta 50 år AE er for øvrig fortsatt bare 1,5 % av avstanden til Solens nærmeste nabostjerne. Sonden skulle utstyres med en diger, utfoldbar radioantenne, utstyr for laserkommunikasjon og en svær, kjernekraftdrevet (1 MWkilde) ionemotor som skulle gi romfartøyet en svak akselerasjon over 10 år, slik at hastigheten etter hvert skulle bli meget høy (95 km/s). Sondens primære instrument skulle være et ganske stort teleskop, som skulle utføre nøyaktige posisjonsbestemmelser av mange hundre tusen eller millioner stjerner. Ved å sammenligne med tilsvarende observasjoner fra Jorden ville man kunne bestemme avstanden til disse stjernene med langt større nøyaktighet enn i dag, hvor man bare kan bruke Jordens bevegelse rundt Solen som baselinje for slike parall- 16

17 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET aksemålinger. Andre instrumenter inkluderte et passivt nedkjølt infrarødt teleskop og instrumenter som skulle observere miljøet i det interstellare rommet sonden fløy igjennom. Det infrarøde teleskopet ville ikke blitt plaget av zodiakallyset (sollys reflektert fra støv i Solsystemet). Sonden skulle også prøve å observere gravitasjonsbølger. Siden det ikke var så veldig om å gjøre i hvilken retning man sendte TAU, foreslo prosjektplanleggerne at man kunne sende den forbi den uutforskede Pluto og dermed fått tatt en titt på denne på vei ut. Det var også forslag om å utstyre sonden med en dattersonde, som skulle sendes i bane rundt Pluto. TAU kom aldri lenger enn til planleggingsstadiet og har vært snakket lite om de siste 15 år. Men et lignende prosjekt, FOCAL, som innbefattet et mye større romfartøy, ble foreslått på 1990-tallet. FOCAL skulle imidlertid konsentrere seg om å bruke Solen som gravitasjonslinse for astronomiske observasjoner, fra en avstand av 550 AE. Mariner Mark II Pluto I løpet av 1980-tallet og begynnelsen av 90-tallet utviklet man ved JPL en ny generasjon avanserte romsonder, Mariner Mark II, som var beregnet på utforskning av det ytre Solsystemet. Til tross for avansert og kompleks design skulle kostnadene holdes i sjakk ved å benytte serieproduksjon og en fleksibel konstruksjon. I 1988 var planleggingen av de to første Mariner Mark II-ferdene, komet-sonden CRAF og Saturnsonden Cassini, kommet godt i gang, og NASA vurderte å la neste Mariner Mark II-par være én sonde til å settes i bane rundt Neptun og én til å fly forbi Pluto. Pluto-sonden skulle utstyres med instrumenter, få en masse på 5-6 tonn og koste to milliarder dollar. Titan IV/Centaur-oppskyting var planlagt til , med reisetid til Pluto på 15 år. En dattersonde, kun med et kamera i instrumentlasten, skulle frakobles en tid før passeringen og passere Pluto 3,2 døgn, dvs. ½ Pluto-rotasjon, etter modersonden. Man ville dermed få kartlagt de halvdelene av Pluto og Charon som lå i skygge ved modersondens ankomst. Typisk nok forvokste kostnadene for Mariner Mark II seg. Pluto-sonden ble kansellert i 1991 før man hadde startet utviklingen av prosjektet. Innen 1993 var hele MMII-konseptet og alle planlagte MMII-ferder kansellert, med unntak av Cassini, som overlevde takket være en gjennomgripende forenkling av konstruksjonen. Mariner Mark II-versjonene av CRAF og Cassini. NASA/JPL Mini-Voyager/ Pluto 350 NASA/JPL/Planetary Society Planetforskere som skjønte hvilken vei det bar med Mariner Mark II Pluto, begynte alt i 1989 å arbeide for et Pluto-prosjekt på et mer edruelig nivå. NASA tok fatt i forslaget og startet i 1990 nærmere studier av prosjektet, kalt Pluto 350 eller mini-voyager. En sonde skulle skytes opp med en relativt liten og rimelig Delta II-rakett i Selv med 17

18 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET sondens beskjedne masse på om lag 350 kg (derav navnet) ville ikke denne raketten være kraftig nok til å sende sonden direkte til Jupiter, enda mindre til Pluto. I stedet skulle den bli sendt inn i en treårs omløpsbane rundt Solen, som ville brakt den forbi Jorden igjen i Jordens gravitasjonskraft ville så slynget den til Jupiter, som ville sendt den videre forbi Pluto rundt Pluto 350 prøvde å gå på tvers av og 80-tallstendensen med stadig større romprosjekter. Dette skjedde noen år før "raskere-billigere-bedre" ble offisiell politikk. NASA/JPL/Planetary Society Pluto Fast Flyby NASA/JPL/Pat RawIings Mini-Voyager/Pluto 350 var slett ikke urealistisk, men ble droppet i 1992 da den nye NASA-ledelsen ville ha prosjekter som var enda mindre, raskere og rimeligere enn før. Blant dem var Pluto Fast Flyby ( Pluto Hurtig Forbiflyvning ), et prosjekt som andre hadde jobbet med parallelt med Pluto 350. På grunn av antatt lave kostnader satset NASA på å sende av gårde to sonder. Dette ville øke sjansene for suksess. Men først og fremst ville det gi mulighet til å få kartlagt begge sider av den langsomt roterende Pluto med brukbar oppløsning, observere endringer med Pluto (først og fremst atmosfæren) ved å la passeringene bli foretatt med et års tids mellomrom, eller muligens å fokusere sonde nr. 2s observasjoner mot ting nr. 1 måtte oppdage av særskilt interesse. Sistnevnte ville for øvrig gått på bekostning av kartleggingen av begge sider. Hver Pluto Fast Flyby-sonde skulle ha en masse på bare kg, noe som ville gjøre det mulig å sende dem til Pluto langs en høyhastighetsbane, uten den innledende runden rundt Solen. Man gadd ikke en gang vente til begynnelsen av 2000-tallet, da Jupiter ville ha innpasset seg. I stedet skulle sondene sendes på en direktekurs mot Pluto i Fort skulle det gå. Først snakket man om 9-10 år til Pluto med sonder med masser på rundt 160 kg. Men man så også for seg å redusere dette til bare 110 kg og syv års flytid. Instrumentlasten på minimale 8 kg skulle bestå av et kamera, et infrarødt og et ultrafiolett spektrometer. På grunn av ønsket om ekstra kort flytid til Pluto planla man oppskyting med kraftige TitanIV/ Centaur-breraketter, til tross for at det var snakk om svært små romsonder. Bærerakettene skulle være utstyrt med to ekstra øvre trinn, Star 48B og Star 27. Hver rakett ville 18

19 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET kostet rundt 400 millioner dollar, utvikling og byggingen av sondene 370 millioner dollar og operasjoner 150 millioner dollar. Dette ble etter hvert i dyreste laget, så representanter fra JPL innledet i 1994 samtaler med russerne om å benytte deres Proton-raketter for å få sendt opp Pluto Fast Flyby. Som gjenytelsene skulle russerne få henge på en bitteliten atmosfæresonde, som skulle kobles fra noen dager før ankomsten og sende det den kunne av data på vei gjennom Plutos atmosfære, før den ble smadret mot overflaten. Proton-oppskyting ville økt reisetiden til 12 år, men var billigere enn Titan. Likevel økte kostnadene med også Pluto Fast Flyby-prosjektet til et så høyt nivå at NASA-sjef Daniel Goldin i 1995 kansellerte det. Goldin var også misfornøyd med hvordan den tekniske delen hadde utviklet seg. Fire and Ice/Pluto-Kuiper Express Da Pluto Fast Flyby ble kansellert lå de beregnede kostnadene for utvikling og bygging av sondene på 600 millioner dollar. (Oppskytingskostnadene skulle russerne ta seg av.) Goldin sendte JPL-ingeniørene tilbake til tegnebordet med beskjed om at taket lå på 200 millioner dollar. Ut av dette sprang Pluto Express, som i mange henseender var en direkte videreføring av Pluto Fast Flyby. Også Pluto Express-prosjektet innbefattet i utgangspunktet to identiske Pluto-sonder, men dette ble etter hvert redusert til én. Massen for for hver sonde skulle bare være rundt 100 kg, hvorav 7 kg instrumenter. Dette, kombinert med Jupiter-passering skulle muliggjøre rimelig reisetid, selv med oppskyting med Delta II-bæreraketten, som er moderat i pris og størrelse. En tid tok man sikte på å skyte opp Pluto Express sammen med en lenge planlagt Sol-sonde. Separat var disse prosjektene minst ett mer enn man kunne regne med å få bevilgninger til. Så på samme måte som med CRAF og Cassini forsøkte man å berge begge ved å gi inntrykk av at det var ett prosjekt, i dette tilfellet kalt Fire and Ice. Fire and Ice skulle først sendes mot Jupiter. Underveis skulle fartøyet dele seg i to. Delene skulle passere omtrent på hver sin side av Jupiter. Planetens gravitasjonsfelt skulle utnyttes slik at den ene delen (Fire) skulle falle innover i Solsystemet igjen og passere nokså tett over Solens poler, mens den andre (Ice) skulle slynges utover og forbi Pluto. Etter hvert blandet man også inn en Ice -sonde nr. 2, som skulle sendes inn i bane rundt Jupiter-månen Europa. Det ble også mer uklart hvilke om noen av sondene som skulle skytes opp samtidig. For å gi mer valuta for pengene utvidet man i 1998 Pluto Ekspress til også å innbefatte passering av et Kuiper-objekt. Oppskytingen av det som fra da ble kalt Pluto-Kuiper Express hadde i mellomtiden blitt forskjøvet fra 2002 til 2004, med passering Pluto i Alle Fire and Ice-delene råket ut for økende tekniske og kostnadsmessige problemer. For Pluto-Kuiper Express hadde de beregnede kostnadene passert 1 milliard dollar. En misfornøyd Goldin gikk til det uvanlige skritt å kritisere sine egne ingeniører offentlig. Overraskelsen var neppe så stor som skuffelsen da Goldin kansellerte Pluto- Kuiper Express i slutten av Til venstre: Tidlig konsept av Pluto Express. NASA/JPL Til høyre: Pluto-Kuiper Express, slik den var planlagt kort tid før kanselleringen. NASA/JPL 19

20 UTFORSKNING AV SOLSYSTEMET Historien til New Horizons Få uker etter kanselleringen av Pluto-Kuiper Express hadde senatorer og representanter på Capitol Hill, og ikke minst NASA-sjefen selv, mottatt sinte brev fra forskere og astronomi- og romfartsinteresserte som protesterte mot beslutningen. I media fikk den uvanlig stor omtale. Det var ikke tvil om at en ferd til lille, fjerne og mystiske Pluto hadde appell. Den California-baserte interesseorganisasjonen Planetary Society stilte seg i spissen for kampanjene for å restarte et Pluto-prosjekt. NASA følte seg tvunget til å utlyse forslag til et nytt Pluto-prosjekt, men ga som betingelse at det ikke skulle koste mer enn 500 millioner dollar. Fem forslag kom inn, og i november 2001 valgte NASA APLs/ SwRI sin New Horizons foran den andre finalisten, JPLs/Coloradouniversitetets POSSE (Pluto and Outer Solar System Explorer.) Mens Pluto Fast Flyby og Pluto Kuiper Express bare hadde tre små instrumenter hver ville New Horizons få syv instrumenter, som også var mer kapable. Selv med masse på over 400 kg skulle reisetiden bli på under 10 år, dersom man fikk til en oppskyting med en kraftig bærerakett i Enda viktigere var det at kampanjene også fikk Kongressen til å bevilge 30 millioner øremerkede dollar til innledende studier av denne nye Pluto/Kuiper-sonden, på tvers av W. Bush-administrasjonens ønsker. Men i løpet av få måneder var Pluto-sonden igjen utsatt på ubestemt tid. Goldins nyutnevnte etterfølger, Sean O Keefe, var blant de som ikke ivret noe særlig for noen Pluto-sonde. Han var mest interessert i å få NASAs økonomi på fote og mente man kunne vente med å sende romfartøy til Pluto til kjernekraftdrevne ionemotorer ville være tilgjengelige. Disse, mente han, ville bli i stand til å sende romfartøyet inn i kretsløp rundt Pluto, ikke bare rett forbi. Mange pekte imidlertid på at så effektive ionemotorer neppe ville Hastverk Det holdt hardt, men man klarte å få sendt New Horizons av gårde i januar Det var flere grunner til at det var viktig å rekke dette oppskytingsvinduet: JUPITERS POSISJON Viktigste grunn var at januar 2006 var siste gang på om lag 10 år at Jupiter kunne brukes som springbrett for en sonde på vei mot Pluto. Uten gravitasjonsdytten fra Jupiter ville New Horizons i beste fall brukt tre år ekstra på turen til Pluto med samme bærerakett. Man hadde samme muligheter i slutten av 2003 og rundt årsskiftet 2004/2005. Sistnevnte ville vært det gunstigste av de tre. Jupiter bruker knappe 12 år på et omløp rundt Solen. Nå som Pluto befinner seg nær perihel og beveger seg relativt hurtig rundt Solen (drøye 6 km/s) tar det nesten 12 ½ år mellom hver gang Jupiter passerer mellom Solen og Pluto. Det er innenfor perioden 1-4 år før dette skjer at Jupiter kan brukes til å slynge et romfartøy fra Jorden og videre til Pluto. Med Jupiter ute av skuddlinjen ville man av vekthensyn ha måttet tappe ut noe av New Horizons styredrivstoff før oppskytingen. Dette ville igjen hatt sine ulemper (senere i avsnittet). PLUTOS ATMOSFÆRE Et av hovedargumentene for å få gjennomført Pluto-observasjonene før 2020 er at Plutos atmosfære omtrent da antas å fryse til og legge seg som rim på overflaten. At Plutos atmosfære er et sentralt studieobjekt ser man av New Horizons instrumentlast. Av sondens syv instrumenter har fire (Alice, SWAP, PEPSSI og REX) atmosfæren som eneste eller viktigste studieobjekt, mens ytterligere to (kameraene MVIC og LORRI), vil gi data om atmosfæren dersom det finnes synlig dis eller skyer å avbilde, f.eks fra geysirutbrudd tilsvarende dem på Triton. Nå har dette hastverksargumentet om atmosfæren for øvrig blitt dratt litt i tvil de siste par år. Selv om Pluto siden 1989 har fjernet seg fra Solen i sin ellipseformede bane, tyder observasjoner nemlig på at atmosfæren svakt har økt i omfang og temperatur det siste tiåret. Årsaken er sannsynligvis oppvarmingstreghet, som kan sammenlignes med hva som skjer på Jorden om sommeren: Her på den nordlige halvkule er det gjerne juli som er varmest, til tross for at sommersolverv er i juni. (For ordens skyld: Årstidene på Jorden kommer av jordaksens helning i forhold til baneplanet, ikke at banen er ellipseformet!) Uansett: Akkurat når Plutos atmosfære kollapser er det ingen som kan si sikkert. Det er ikke umulig at New Horizons rekker fram i siste øyeblikk. 20