Предложена новая орбитальная миссия к Плутону под названием «Персефона», основной целью которой является определение наличия у карликовой планеты подповерхностного океана в настоящее время. Концепция, возглавляемая планетологом из Оксфордского университета Карли Хауэтт, опирается на открытия, сделанные аппаратом New Horizons во время его пролета в 2015 году. Название миссии, данное в честь царицы подземного мира из греческой мифологии, дополняет имя Плутона (римского бога подземного мира) и отражает участие большого числа женщин-руководителей в команде проекта.
Данные аппарата New Horizons кардинально изменили представление о Плутоне. До 2015 года считалось маловероятным, что на нем может существовать жидкий океан, так как ему пришлось бы сохранять тепло в течение 4,5 миллиардов лет. Однако зонд обнаружил удивительно молодую поверхность с малым количеством кратеров, что указывает на недавнюю геологическую активность. Эта активность, по современным гипотезам, может быть вызвана энергией жидкого океана, который остается теплым благодаря приливному изгибанию, создаваемому крупным спутником Плутона — Хароном.
«Персефона» спроектирована как орбитальный аппарат, который проведет на орбите Плутона чуть более трех земных лет. При этом общее время миссии превысит 50 лет, из которых 27,5 лет уйдет на полет к цели. Этот проект называют «миссией трех поколений», так как для ее реализации потребуется передача знаний между тремя последовательными командами ученых. На борту аппарата планируется разместить 11 научных приборов, созданных на основе проверенных инструментов с предыдущих космических миссий.
Научные задачи миссии охватывают все аспекты системы Плутона. Орбитальный аппарат сможет составить карту всей поверхности, включая полушарие, которое в 2015 году находилось в темноте. Ученые будут искать «реликтовое вздутие» — гравитационную аномалию, указывающую на то, как форма планеты менялась в прошлом, когда ее слои могли быть жидкими. Также планируется поиск горячих точек, активных извержений и изучение уникальных образований, таких как ледяные метановые пики в регионе Тартар Дорса (Tartarus Dorsa).
Атмосфера Плутона, впервые замеченная в 1988 году, станет отдельным объектом изучения. New Horizons обнаружил, что Плутон теряет свою разреженную атмосферу, которая оседает на Хароне, создавая на его полюсе характерное красное пятно. «Персефона» проведет прямое измерение состава атмосферы с помощью масс-спектрометрии, что позволит получить точные данные о ее компонентах.
Исследования коснутся и спутников Плутона. Будет изучена необычная ледяная гора Харона, погруженная в замерзший ров. Также будут получены детальные спектры малых лун — Стикса, Никты, Гидры и Кербера. New Horizons зафиксировал на их поверхности водяной лед и следы аммиака. «Персефона» определит, покрыты ли их поверхности обломками от столкновения, которое, вероятно, и привело к их образованию. Наилучшие наблюдения удастся провести для Стикса, а наихудшие — для самой дальней луны, Гидры.
Среда пояса Койпера также не останется без внимания. Детальный подсчет кратеров на Плутоне и Хароне поможет понять историю активности в этой удаленной области Солнечной системы. Миссия будет изучать космическое пространство, где Солнце выглядит лишь яркой точкой, свет от которой идет до Плутона более 5,5 часов. По завершении основной программы аппарат может быть отправлен к другому объекту пояса Койпера, подобно тому как New Horizons после Плутона посетил Аррокот.
Проект сталкивается со значительными трудностями. Его стоимость оценивается в 3 миллиарда долларов, что относит его к классу «флагманских» миссий. Для энергоснабжения аппарату потребуется пять радиоизотопных термоэлектрических генераторов нового поколения (NGRTG), работающих на плутонии. Производство этого элемента для космических нужд ограничено: NASA планирует производить 1,5 кг в год, в то время как каждый генератор требует 4,8 кг плутония.
Миссия еще далека от утверждения. В настоящее время это концептуальное исследование, представленное в рамках подготовки к десятилетнему обзору NASA, который определяет приоритеты планетарных исследований. Окно для запуска открыто ежегодно с 2029 по 2032 год. Если этот период будет упущен, из-за орбитального положения Юпитера следующая возможность появится только через десять лет. Отчет о концепции миссии под авторством Хауэтт был опубликован в 2021 году в журнале Planetary Science Journal.
Идея возвращения к Плутону пользуется поддержкой научного сообщества. Алан Стерн, главный исследователь миссии New Horizons, активно выступает за организацию новой экспедиции. Примеры долгоживущих аппаратов, таких как телескоп «Хаббл» (работает 35 лет) и зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (запущены 48 лет назад), доказывают техническую возможность реализации столь длительных проектов. В архивах NASA хранится снимок луны Плутона Кербер, сделанный New Horizons 14 июля 2015 года с расстояния 396 100 километров, — напоминание о том, сколько открытий может принести даже короткий визит к ледяному миру.
Изображение носит иллюстративный характер
Данные аппарата New Horizons кардинально изменили представление о Плутоне. До 2015 года считалось маловероятным, что на нем может существовать жидкий океан, так как ему пришлось бы сохранять тепло в течение 4,5 миллиардов лет. Однако зонд обнаружил удивительно молодую поверхность с малым количеством кратеров, что указывает на недавнюю геологическую активность. Эта активность, по современным гипотезам, может быть вызвана энергией жидкого океана, который остается теплым благодаря приливному изгибанию, создаваемому крупным спутником Плутона — Хароном.
«Персефона» спроектирована как орбитальный аппарат, который проведет на орбите Плутона чуть более трех земных лет. При этом общее время миссии превысит 50 лет, из которых 27,5 лет уйдет на полет к цели. Этот проект называют «миссией трех поколений», так как для ее реализации потребуется передача знаний между тремя последовательными командами ученых. На борту аппарата планируется разместить 11 научных приборов, созданных на основе проверенных инструментов с предыдущих космических миссий.
Научные задачи миссии охватывают все аспекты системы Плутона. Орбитальный аппарат сможет составить карту всей поверхности, включая полушарие, которое в 2015 году находилось в темноте. Ученые будут искать «реликтовое вздутие» — гравитационную аномалию, указывающую на то, как форма планеты менялась в прошлом, когда ее слои могли быть жидкими. Также планируется поиск горячих точек, активных извержений и изучение уникальных образований, таких как ледяные метановые пики в регионе Тартар Дорса (Tartarus Dorsa).
Атмосфера Плутона, впервые замеченная в 1988 году, станет отдельным объектом изучения. New Horizons обнаружил, что Плутон теряет свою разреженную атмосферу, которая оседает на Хароне, создавая на его полюсе характерное красное пятно. «Персефона» проведет прямое измерение состава атмосферы с помощью масс-спектрометрии, что позволит получить точные данные о ее компонентах.
Исследования коснутся и спутников Плутона. Будет изучена необычная ледяная гора Харона, погруженная в замерзший ров. Также будут получены детальные спектры малых лун — Стикса, Никты, Гидры и Кербера. New Horizons зафиксировал на их поверхности водяной лед и следы аммиака. «Персефона» определит, покрыты ли их поверхности обломками от столкновения, которое, вероятно, и привело к их образованию. Наилучшие наблюдения удастся провести для Стикса, а наихудшие — для самой дальней луны, Гидры.
Среда пояса Койпера также не останется без внимания. Детальный подсчет кратеров на Плутоне и Хароне поможет понять историю активности в этой удаленной области Солнечной системы. Миссия будет изучать космическое пространство, где Солнце выглядит лишь яркой точкой, свет от которой идет до Плутона более 5,5 часов. По завершении основной программы аппарат может быть отправлен к другому объекту пояса Койпера, подобно тому как New Horizons после Плутона посетил Аррокот.
Проект сталкивается со значительными трудностями. Его стоимость оценивается в 3 миллиарда долларов, что относит его к классу «флагманских» миссий. Для энергоснабжения аппарату потребуется пять радиоизотопных термоэлектрических генераторов нового поколения (NGRTG), работающих на плутонии. Производство этого элемента для космических нужд ограничено: NASA планирует производить 1,5 кг в год, в то время как каждый генератор требует 4,8 кг плутония.
Миссия еще далека от утверждения. В настоящее время это концептуальное исследование, представленное в рамках подготовки к десятилетнему обзору NASA, который определяет приоритеты планетарных исследований. Окно для запуска открыто ежегодно с 2029 по 2032 год. Если этот период будет упущен, из-за орбитального положения Юпитера следующая возможность появится только через десять лет. Отчет о концепции миссии под авторством Хауэтт был опубликован в 2021 году в журнале Planetary Science Journal.
Идея возвращения к Плутону пользуется поддержкой научного сообщества. Алан Стерн, главный исследователь миссии New Horizons, активно выступает за организацию новой экспедиции. Примеры долгоживущих аппаратов, таких как телескоп «Хаббл» (работает 35 лет) и зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (запущены 48 лет назад), доказывают техническую возможность реализации столь длительных проектов. В архивах NASA хранится снимок луны Плутона Кербер, сделанный New Horizons 14 июля 2015 года с расстояния 396 100 километров, — напоминание о том, сколько открытий может принести даже короткий визит к ледяному миру.
