Kuuluisan Pluton lentosuunnan jälkeen heinäkuussa 2015 NASA: n New Horizons -aluksen avaruusalusta teki historian toisen kerran, kun se sumisee kaikkien aikojen tutkimatta kaikkein esine: 2014 MU69.
"Asettamme ennätyksen! Avaruusalusta ei ole koskaan aiemmin tutkittu niin kaukana", New Horizonsin päätutkija Alan Stern sanoi lennon jälkeen. "Tarkoitan, ajattele sitä. Olemme miljardia mailia kauempana kuin Pluton ja nyt jatkamme menemistä Kuiperin vyöhön."
Sekä Pluto että 2014 MU69 sijaitsevat Kuiper-vyöhykkeessä, jäisten kivien kokoelmassa, joka ympäröi aurinkokunnan ulkoratoja. Näiden esineiden ajatellaan olevan koskemattomia näytteitä varhaisesta aurinkokunnasta, jotka heitetään ulos rajavyöhykkeelle painovoimavuorovaikutuksen kautta suurempien esineiden kanssa, jotka kasvavat planeeteiksi. Niiden tutkimisen pitäisi paljastaa käsitys siitä, mitä aurinkojärjestelmässä tapahtui sen elinajan ensimmäisissä vaiheissa.
Mu69 tunnetaan myös lempinimellä Ultima Thule (lausutaan TOOL-ie), ja MU69 oli ensimmäinen avaruusaluksen tutkittava esine, jonka avaruusajoneuvo löysi ennen kohteen löytämistä.
Pluuton ulkopuolella
Jo vuonna 2003 Kansallisen tiedeakatemian planeettojen vuosikymmenien tutkimuksessa suositellaan voimakkaasti, että Pluto-vierailuun sisältyy pienten Kuiper Belt -objektien (KBO) lentoryhmät. Useiden kohteiden tarkkailu antaisi paremman käsityksen aurinkokunnan aiemmin tutkimatta segmentistä. New Horizons käynnistettiin vuonna 2006 ylimääräisellä polttoaineella sellaiseen lentosuuntaan, ja sen sähkö- ja viestintäjärjestelmät ovat valmiita toimimaan etäisyyksillä Pluton kiertoradalla tulevina vuosina.
Vuonna 2011 lähetystyön tutkijat käyttivät maanpäällisillä kaukoputkeilla toisen kohteen etsimistä, mutta mikään uusista löytöistä ei ollut New Horizonsin ulottuvilla. Vuonna 2014 Hubble-avaruusteleskooppi liittyi hakuun ja löysi viisi potentiaalista kohdetta. Yksi niistä oli vuoden 2014 MU69, joka leimattiin merkinnällä 1110113Y 26. kesäkuuta 2014 tehdyn löytön jälkeen ja jota kutsuttiin myös PT1: ksi ("potentiaalinen kohde 1") sen jälkeen, kun se oli korotettu yhteen kahdesta mahdollisesta kohteesta. New Horizons -tiimi valitsi elokuussa 2015 seuraavaksi potentiaaliseksi tavoitteeksi vuoden 2014 MU69.
"Vuoden 2014 MU69 on loistava valinta, koska se on juuri sellaista muinaista KBO: ta, joka on muodostettu sinne, missä se kiertää nyt, että vuosikymmenen kysely halusi meidän lentää", Stern sanoi lausunnossaan. "Lisäksi tämä KBO maksaa vähemmän polttoainetta [kuin muut ehdokaskohteet] saavuttamiseen, jättäen enemmän polttoainetta lentosuuntaan, aputieteelle ja suuremmat polttoainevarannot suojaamaan odottamattomalta."
MU69 on noin 1 miljardi mailia (1,6 miljardia kilometriä) Pluton ulkopuolella.
New Horizons -tiimi pyysi vuonna 2017 yleisöltä ehdotuksia lempinimeksi KBO: lle osana tiedotuskampanjaa. Lopullinen päätös, Ultima Thule, on keskiajalla käytetty termi, joka tarkoittaa "tunnetun maailman ulkopuolella". Lempinimen toimitti noin 40 eri ihmistä, NASA: n virkamiehet kertoivat.
"MU69 on ihmiskunnan seuraava Ultima Thule", Stern sanoi, kun nimi julkistettiin.
Lempinimi kiihdytti kiistoja sen historiallisen käytön takia natsien edeltäjien toimesta ja ääriliikkeiden nykyaikaisen käytön takia. New Horizons -tiimi päätti kuitenkin pysyä lempinimellä mahdollisesta kielteisestä yhteydestä huolimatta.
"Olen sanonut sen useita kertoja, uskon, että New Horizons on esimerkki - yksi parhaimmista esimerkkeistä aikammeamme - raa'asta etsinnästä, ja termi Ultima Thule, joka on hyvin vanha, vuosisatoja vanha, mahdollisesti yli Tuhat vuotta vanha, on upea meri etsinnälle ", Stern sanoi lennon jälkeen. "Siksi valitsimme sen. Sanoisin, että vain siksi, että jotkut pahat pojat pitivät kerran sanasta, emme anna heidän kaapata sitä."
Ennen lentosuunnitelmaa
Tähtitieteilijät tutkivat Ultima Thulea ennen sen saapumista kolmen eri tähden avulla. Kun KBO: n kaltainen esine kulkee maan ja tähden välillä, astronomit voivat käyttää tähtivaloa tutkimaan etäältä olevaa kohdetta, tekniikkaa, jota kutsutaan tähtien okkultaatioksi. Ultima Thule matkusti maan ja useiden erilaisten tähtijen välillä - yksi joka päivä - 3. kesäkuuta, 10. heinäkuuta ja 17. heinäkuuta 2017. Jokainen tapahtuma kesti vain noin 2 sekuntia ja oli näkyvissä vain kapealta maan ja merialueen alueelta.
"Tämä ponnistelu - joka käsitti kuusi kuukautta, kolme avaruusalusta, 24 kannettavaa maanpäällistä kaukoputkea ja NASA: n SOFIA-ilma observatorio - oli haastavinta tähtien okkulointi tähtitieteen historiassa, mutta teimme sen!" Stern sanoi. "Tarkistimme ensimmäisen kerran vuoden 2014 MU69: n muodon ja koon, Kuiper Beltin tieteellisen aarteen, jota tutkimme hiukan yli 17 kuukauden kuluttua. Tämän menestyksen ansiosta voimme nyt suunnitella tulevaa flybyä paljon enemmän varmuudella."
Mittaukset kaikista kolmesta vuoden 2017 havainnosta paljastivat, että Ultima Thule ei kiertänyt sinne, missä sen odotettiin. Ja pieni pilkku 10. heinäkuuta tehdyn havainnon aikana hämmentää tähtitieteilijöitä, koska se näytti siltä, että MU69 oli oikeastaan kaksi erillistä kohdetta. Yhdessä tulokset viittasivat siihen, että MU69 ei pyöri pelkästään avaruuden läpi. Tähtitieteilijät ajattelivat, että MU69: lla voi olla ainakin yksi kuu, ja että se voisi isännöidä vielä enemmän luonnollisia satelliitteja.
"Tämä saattaa olla esiintyjä", Stern sanoi tiedotustilaisuudessa Yhdysvaltain geofysikaalisen liiton (AGU) 2017 kokouksessa. "Se saattaa viitata siihen, että MU69: n satelliitteja on todellakin."
New Horizons -joukkue sai viimeisen välähdyksen Ultima Thulusta ennen New Horizonsin lentoryhmää. Viimeinen okkulointi oli nähtävissä 4. elokuuta 2018 maapallolta, vain Senegalissa ja Kolumbiassa
"Tämä okkulointi antaa meille vinkkejä Ultima Thulen odottamiseen ja auttaa meitä tarkentamaan lentosuunnitelmaamme", New Horizonsin okkupulaatiotapahtumien johtaja Marc Buie sanoi lausunnossaan.
Uudenvuodenaattona muistettava
New Horizons teki 1. tammikuuta 2019 kello 12:33 EST, historiallisella lennonopeudellaan MU69. Tiimin tutkijat ja insinöörit kokoontuivat Johns Hopkinsin sovelletun fysiikan laboratorioon Laurelissa, Marylandissa, soimaan uutta vuotta ja hurraamaan hetkeksi, kun avaruusalusta sumasi KBO: ta. Brian May, Queen-yhtyeen virkamatkatoimistotieteellinen johtaja ja kitaristi, julkaisi tapahtuman muistoksi uuden singlen. Mutta Ultima Thule on niin kaukana, että kukaan ei tiennyt varmasti, onko operaatio onnistunut suorittamaan onnistuneen lentoryhmän vasta, kun melkein 10 tuntia oli kulunut.
Lentokuvan aikana New Horizons ohitti Ultima Thulen noin 2 500 mailin (3540 km) etäisyydellä, joka oli 5800 mailia (9 300 km) lähemmäksi kuin se Pluton lensi.
Lentokentän jälkeen NASA julkaisi ensimmäiset ratkaisetut valokuvat Ultima Thulesta, paljastaen, että 21 mailin pituinen (33 km) esine koostuu kahdesta karkeasti pallomaisesta lohosta. Pari yhdistetään tiukasti kaulaan, missä materiaali loistaa kirkkaammin kuin muuta esinettä pitkin.
"Se on lumiukko, jos se on jotain ollenkaan", Stern sanoi, kun ensimmäinen värikuva julkaistiin.
Joukkue päätti kutsua suurinta lohkoa "Ultima" ja pienintä "Thule". Molemmat keilat näyttävät punaisilta todennäköisesti syvän avaruussäteilyn värimuutoksen vuoksi, tutkijat kertoivat. Pari aloitti todennäköisesti kahdesta erillisestä esineestä, jotka astuivat vähitellen yhteen ja liikkuivat alle mailin tunnissa.
"Jos törmäät toiseen autoon noilla nopeuksilla, et ehkä edes vaivaudu täyttämään vakuutuslomakkeita", Jeff Moore, New Horizonsin tutkija NASA: n Kalifornian Ames-tutkimuskeskuksesta, sanoi lentotaulun aikana.
Ultima Thule on suuri joukko esineitä, jotka täyttävät Kuiperin vyön. Lopulta samanlainen materiaali yhdistyi kuiden ja planeettojen rakentamiseksi. New Horizonsin kuvat KBO: sta auttavat tarjoamaan käsityksen siitä, kuinka nämä kappaleet tulivat yhdessä muodostamaan aurinkokunnan.
"Me ajattelemme, että se, mitä tarkastelemme, on ehkä alkeellisin esine, jonka mikään avaruusalus on vielä nähnyt, ja se voi edustaa luokka esineitä, jotka ovat vanhimpia ja alkeellisimpia esineitä, jotka voidaan nähdä missä tahansa nykyisessä aurinkokunnassa. ", Moore sanoi.
Kaukana
Ennen kuin New Horizons saavutti toisen tavoitteensa, Ultima Thulen yksityiskohtia oli vaikea selvittää edes Hubble-avaruusteleskoopin linssin läpi. Pieni esine on alle 1 prosenttia Pluton kokoinen, minkä vuoksi New Horizonsin lähikuva oli niin tärkeä.
"Siellä on niin paljon, että voimme oppia lähikuva-avaruusalusten havainnoista, joita emme koskaan oppia maapallolta, kuten Pluton lentomies osoitti niin näyttävästi", New Horizons -ryhmän jäsen John Spencer sanoi lausunnossaan.
"Yksityiskohtaiset kuvat ja muut tiedot, jotka New Horizons voisi saada KBO: n flybyltä, mullistavat ymmärrystämme Kuiper-vyöstä ja KBO: sta."
New Horizons napsautti ensimmäisen kuvansa Ultima Thulesta elokuussa 2018 ensimmäisellä yrityksellä, samalla kun se oli silti yli 100 miljoonaa mailia (170 miljoonaa km). Tuolloin kohde pysyi yhtenä useista pisteistä tähtikentän keskuudessa.
Jopa avaruusaluksen sulkeutuessa Ultima Thuelle, esine pysyi vaikeana dešifroida, mutta epätavallinen signaali vihjasi sen muotoon ja pyörimiskulmaan. Jopa tunteja ennen historiallista tapahtumaa, Ultima Thule kieltäytyi luovuttamasta monia salaisuuksiaan. KBO pysyi ratkaisematta, täyttäen tuskin kaksi pikseliä kuvia. Silloin hämmentävästä muodostaan Spencer pystyi vain sanomaan: "Tiedämme, että se ei ole pyöreä."
Vasta lentomyynnin jälkeen jotkut salaisuuksista ratkaistiin lopullisesti. Kävi ilmi, että KBO pyörii paljon kuin avaruusalusta kohti olevan kellon kädet, arvoitus, joka ratkaistiin vasta juuri ennen lentomuutosta. Tiivis kohtaaminen paljasti suunnilleen 15 tunnin kiertojakson.
New Horizonsin tietojen lähettäminen takaisin Maahan vie 20 kuukautta. Tutkijat huijaavat näitä tietoja vuosien ajan oppiakseen niin paljon kuin mahdollista Kuiperin vyöstä.
Ja on todennäköistä, että New Horizons ei lopeta tiedon etsimistä Kuiper-vyöstä pitkään aikaan. Avaruusaluksella tulisi olla tarpeeksi polttoainetta käydäkseen toisessa KBO: ssa. Sternin mukaan New Horizons on Kuiperissa rakennettuna vuoteen 2027 tai 2028.
"Olisi typerää olla etsimättä toista kohdetta", Stern sanoi.
Lisäresurssit:
- NASA: n vuoden 2014 MU69-verkkosivusto
- NASA: n New Horizons -matkusivu
- Päätutkija Alan Sternin lähetysblogi
