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Neue Horizonte
Das Neue Horizonte-Sonde
Organisation	NASA
Hauptauftragnehmer	APL
Missionsname	Neue Horizonte / 28928
Erscheinungsdatum	19. Januar 2006
Startbasis	Cape Canaveral Air Force Station, Plattform SLC-41
Startprogramm	Atlas V-551 mit zusätzlicher Star 48B Stufe
Masse	Gesamt 465 kg, ohne Kraftstoff 385 kg
Ziel	Pluto, dann Arrokoth (2014 MU69)
Fliegen durch	Asteroid 2002 JF56: - 13. Juni 2006 bei 101.867 km Jupiter: - 28. Februar 2007 bei 2.300.000 km Pluto: - 14. Juli 2015 bei 12.500 km Arrokoth (Ultima Thule): - 1. Januar 2019
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Neue Horizonte ist die erste Mission von a Weltraumsonde zum ZwergplanetPluto. NASA startete diese unbemannte Mission mit a Atlas V-Rakete. Der Start erfolgte am 19.01.2006.

Ziel

Ziel des Neue Horizonte untersuchte das Aussehen, die Zusammensetzung und Atmosphäre des Zwergplaneten Pluto mit seinen Monden und anderen Kuipergürtel-Objekte (einschließlich Pluto und seiner Monde). Letzteres geschah nach einer Begegnung mit und einer Untersuchung von Pluto. Dazu wurde im Sichtbaren geforscht Wellenlänge für die Aussicht, in der InfrarotSpektrum für die Oberflächenbeschaffenheit und im in ultraviolett Spektrum für die Zusammensetzung der Atmosphäre. Die Partikel, die die Atmosphäre verlassen, wurden ebenso untersucht wie die Wirkung der Sonnenwind auf die Atmosphäre.

Nach der Verabschiedung von Pluto (und einem jetzt gewährten Antrag auf zusätzliche Finanzierung für eine verlängerte Mission, die zuvor bis zum 1. Oktober 2016 laufen sollte)^[1][2] ist Neue Horizonte zu anderen Objekten im Kuipergürtel unterwegs. Mit Hilfe von Hubble Im Sommer 2014 trafen die Forscher in anderthalb Monaten eine Vorauswahl von fünf interessanten Objekten. Zusätzliche Beobachtungen im Oktober 2014 schränkten die Auswahl aufgrund der begrenzten Treibstoffmenge weiter auf zwei mögliche Ziele ein. Von einem Objekt, 2014 MU69, im Rahmen dieser Mission auch genannt Ultima Thulea erwähnt, aber später offiziell Arrokoth erwähnt, der geschätzte Durchmesser betrug 45 km und dieser Himmelskörper ist relativ klein und dunkel. Eine Durchfahrt mit diesem Objekt könnte mit relativ geringem Kraftstoffverbrauch erfolgen. Das andere Objekt, 2014 MU70, hat mit 76 km Durchmesser eine größere Leuchtkraft und ist aus wissenschaftlicher Sicht interessanter, hätte aber einen höheren Treibstoffbedarf. Weitere Aufmerksamkeitspunkte für 2014 MU69 waren die Position des Sonne zum Zeitpunkt der Ankunft und die geringe Helligkeit. Es bestand die Möglichkeit, dass bei Kurskorrekturen in der Endanflugphase viel Treibstoff verbraucht werden müsste. Die Entscheidung, welches Objekt zu besuchen ist, wurde im August 2015 getroffen, danach Neue Horizonte nahm am 22., 25., 28. Oktober und 4. November die notwendigen Kurskorrekturen vor.^[3] Streckenkorrekturen zu einem späteren Zeitpunkt würden sowohl den Kraftstoffverbrauch als auch die Risiken für diese erweiterte Mission erhöhen. Die Begegnung mit 2014 MU69 würde erst um den Neujahrstag 2019 herum stattfinden. Untersuchung anderer Objekte aus dem Kuipergürtel Neue Horizonte aus großer Entfernung. Sowohl die Energieversorgung als auch das Kommunikationssystem von Neue Horizonte sind dafür ausgelegt. Darüber hinaus funktionieren die wissenschaftlichen Instrumente sogar mit viel geringeren Leuchtkraftniveaus als die im Jahr 2014 vorherrschenden MU69.^[4][5] Obwohl die Finanzierung einer zusätzlichen Mission noch nicht abgeschlossen war, fiel die Wahl Ende August 2014 auf MU69. Die Entfernung von Neue Horizonte zu diesem Kuipergürtel-Objekt waren es eineinhalb Milliarden Kilometer; ein Flug von mehr als drei Jahren. Die Wahl von 2014 MU69 ließ die Sonde mit Treibstoff für zusätzliche Manöver zurück.^[6] Die jüngsten geologischen Aktivitäten auf Pluto haben dazu geführt, dass frühere Einschlagskrater verschwunden sind. Dies hinderte Astronomen daran, einen Blick in die früheste Geschichte des Sonnensystems zu werfen. Dadurch gewann das Treffen mit 2014 MU69 an wissenschaftlicher Bedeutung.^[7]

Zeitplan

Medien abspielen

Starten

Neue Horizonte Pluto musste laut Projektleitung so schnell wie möglich vorbeikommen, da Pluto eine stark elliptische Umlaufbahn um die Sonne hat und sich seit 1989 immer weiter von der Sonne (und damit auch von der Erde) entfernt. Die Umlaufzeit um die Sonne beträgt 247,7 Jahre; eine weitere Chance lässt laut Projektleitung noch lange auf sich warten: Rund 2120 Pluto werden Aphelion aus seiner Umlaufbahn und erst gegen 22:30 Uhr wird der Planet so nah sein wie zum Zeitpunkt des Starts. Nachteile einer großen Entfernung sind:

• Plutos Atmosphäre kann zu kalt werden und gefrieren. Dies könnte zwischen 2015 und 2020 passieren. Jetzt gibt es eine weitere Chance, die Atmosphäre zu untersuchen.
• Auf Pluto fällt immer weniger Licht, wodurch es schwieriger wird, Pluto optisch abzubilden.

Wichtige Daten

• Neun Stunden nach dem Start verstrichen Neue Horizonte die Umlaufbahn des Mondes.
• Am 7. April 2006 wurde die Umlaufbahn des Planeten Mars überschritten.
• Am 13. Juni 2006 passierte die Sonde den Asteroiden 2002 JF₅₆ in einer Entfernung von 101.867 km. Das Internationale Astronomische Union später umbenannt in 132524 APL (APL steht für Applied Physics Laboratory of the Johns Hopkins Universität). Dies in Anerkennung der Leistung der APL-gebauten Sonde NAHE Schuhmacher.^[8]
• Am 28. Februar 2007 wurde der Planet Jupiter bestanden, wobei die Sonde a Schwerkraftpendel.
• Am 8. Juni 2008 ging Neue Horizonte die Umlaufbahn des Planeten Saturn.
• Am 18. März 2011 durchquerte die Sonde die Umlaufbahn von Uranus.
• Zwischen dem 3. und 27. Januar 2012 nahm die Flugkontrolle die Sonde vorübergehend "aus dem Winterschlaf", um die Instrumente zu testen.^[9]
• Am 12. Februar 2013 war die Sonde mit 15,58 km/s unterwegs; oder etwa 3.284AE pro Jahr und befand sich 25,49 AE von der Sonne entfernt, etwa auf halbem Weg durch die Umlaufbahn von Uranus und Neptun. Die Sonde befand sich dann noch in einer Entfernung von 7,04 AE von Pluto. Eine Funknachricht von der Sonde brauchte ungefähr 2 Stunden und 40 Minuten, um von dort die Erde zu erreichen, so dass eine Antwortnachricht mindestens 5 Stunden und 20 Minuten dauerte.
• Am 17. Januar 2014 wurde die Sonde erneut kurz aus dem Winterschlaf geholt. 27. Mai 2014 die Entfernung von der Sonne betrug 29,46 AE; zur Erde 28,66 AE, die Entfernung zu Pluto betrug 3,29 AE. Ein Funkspruch mit Antwort dauerte 7 Stunden 56 Minuten; die Geschwindigkeit relativ zur Sonne betrug 14,34 km/s.
• Am 25. August 2014 passierte die Sonde die Umlaufbahn von Neptun.
• Am 14. Juli 2015 passierte die Sonde Pluto in einer Entfernung von etwa 12.500 km.
• Am 4. Juni 2018 wurde die Sonde aus dem Winterschlaf (Hibernation) geholt.^[10]
• Am 1. Januar 2019 ist 2019 vergangen Neue HorizonteArrokoth

Verlauf des Durchgangs von Pluto und Charon

Foto von Pluto und seinen Monden Charon, Nix und Hydra von Neue Horizonte

Bereits ein Jahr vor dem Erreichen von Pluto übermittelten die Kameras Bilder von Pluto und seinen Monden. Drei Monate vor der Ankunft konnten die Kameras erste Karten erstellen und Spektrumsmessungen in einer Entfernung von 105 Millionen km durchführen. Friert die Atmosphäre ein, weil sich Pluto von der Sonne wegbewegt, dann könnte ein jahreszeitlicher Wechsel auf Pluto verfolgt werden, der es erlaubt, Veränderungen während eines Pluto-Tages auf einer Fläche von 48 Kilometern zu untersuchen. Beim Passieren von Pluto wurde die ultraviolette Emission aus der Atmosphäre von Pluto gemessen. Karten wurden in Grün, Blau, Rot und einer für Frozen spezifischen Wellenlänge erstellt Methan an der Oberfläche. Die Sonde näherte sich Pluto bis zu 12.500 km und Charon bis zu 27.000 km. Die schärfsten Bilder von Pluto haben a Auflösung ab 60 Metern.

Am 6. Dezember 2014 erwachte die Sonde auf Anweisung der NASA aus dem Winterschlaf. Das Bestätigungssignal von Neue Horizonte brauchte 4 Stunden und 26 Minuten, um die Erde zu erreichen. Die Anweisungen zum Aufwachen waren bereits im August 2014 im Bordcomputer vorprogrammiert. Die Inbetriebnahme dauerte eineinhalb Stunden. Nach mehrwöchigen Tests begann am 15. Januar 2015 die eigentliche Mission. Dann begann die Sonde mit der Beobachtung von Pluto. Neue Horizonte hat Pluto am 14. Juli 2015 übergeben.

Das Instrument LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) beobachtete ab Mitte Januar kontinuierlich Pluto und seine Monde. Die aufgenommenen Bilder gaben der Flugkontrolle ein besseres Verständnis dafür, wie weit die Sonde noch von Pluto entfernt war. Die Entfernung zu Pluto betrug Mitte Januar noch 220 Millionen Kilometer. Zudem dienten diese Aufzeichnungen als Grundlage für notwendige Kurskorrekturen. Sowohl der Planet als auch seine Monde erschienen Anfang 2015 nur als helle Punkte auf den Fotos, halfen jedoch dabei, die genaue Position des Planeten zu bestimmen. Das Timing spielte eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des Handwerks und der Instrumente während der Passage.^[11] Am 8. März 2015 schickte die Flugkontrolle, teilweise aufgrund der erhaltenen Bilder, Anweisungen zur Kurskorrektur. Die Sonde führte sie am 10. März durch. Die Geschwindigkeit von ca. 14,5 km/s wurde um 1,14 m/s reduziert. Grund dafür waren die angepassten Bahnberechnungen von Pluto und Charon. Das Manöver dauerte 93 Sekunden. Als Ergebnis der Korrektur, Neue Horizonte 14 Minuten und 30 Sekunden später bei Pluto.^[12]

bessere Fotos

Übertragene Bilder vom April 2015 aus 103 bis 111 Millionen Kilometer Entfernung zeigten zum ersten Mal in der Geschichte Details der Planetenoberfläche. Der helle Bereich um den Pol kann a Polarkappe (in diesem Fall von molekularer Stickstoff, N₂). Im Juli 2015 Neue Horizonte Näherte sich Pluto genug, um eine eindeutige Antwort zu geben.^[13] Die Flugkontrolle fand auf den Fotos keine gefährlichen Staubwolken, Ringe oder Neumonde. Der Pfad des Scouts musste daher nicht angepasst werden. (Neue Horizonte bis spätestens 4. Juli eine sicherere Route wählen können.)^[14]

Sonde schaltet sich 10 Tage vor Durchfahrt ab

Aufgrund eines Fehlers in einer Befehlsfolge, Neue Horizonte am 4. Juli zurück in den Sicherheitsmodus. Der Fehler war schwer zu erkennen und einige kleinere Sichtungen erlitten. Am 6. Juli fand die Flugkontrolle den Fehler und startete die Sonde neu. Für eine einfache Fahrt über diese Entfernung benötigte ein Funksignal 4½ Stunden. Es dauerte also 9 Stunden, bis die Erde eine Antwort erhielt.^[15] Die Flugkontrolle verlor fast anderthalb Stunden lang jeglichen Kontakt. Der Autopilot an Bord bemerkte, dass etwas nicht stimmte und schaltete auf den Backup-Bordcomputer um. Neue Horizonte beendete alle wissenschaftlichen Beobachtungen und stellte den Funkkontakt wieder her, woraufhin es Informationen über den Zustand an Bord übermittelte. Aufgrund der großen Entfernung war der Neustart umständlich.^[16] Am 8. Juli schickte das Schiff wieder Bilder.^[17]

Übertragung von Daten von Pluto und Charon

Während der Pluto-Passage sammelten die Instrumente 100-mal mehr Daten (über 400 Beobachtungen) als die Sonde übertragen konnte.^[18] Diese wurden intern gespeichert und später übertragen. Am 24. Juli Neue Horizonte Dadurch werden 5 % der gesammelten Daten übertragen. Um die Daten schneller zu empfangen, kann sich das Schiff drehen. Dadurch kann die Sonde eine zweite Antenne für den Kontakt mit der Erde einschalten.^[19] Es FWD kann keinen kontinuierlichen Funkkontakt mit der Sonde aufrechterhalten; auch andere Missionen rufen das Netzwerk an. Ursprünglich gesendet Neue Horizonte ein Bündel komprimierter Daten zur Erde. Erst dann würde die Sonde das gesamte Paket wissenschaftlicher Daten übermitteln.^[20] Die Empfangsqualität der eingehenden komprimierten Daten erwies sich jedoch als enttäuschend. Daher wurde die Sonde angewiesen, sofort den vollständigen Satz gespeicherter Daten zu übertragen.^[21] Am 25. Oktober 2016 erhielt die NASA den letzten Teil der gespeicherten Daten.

Neue Horizonte in dem sauberes Zimmer

Folgemission: Arrokoth

Das nächste Ziel für New Horizons war das Kuipergürtel-Objekt 2014 MU69 die zu diesem Anlass am 14. März 2018 auf den Namen 'Ultima Thule' getauft wurde.^[22] Der offizielle Name Arrokoth wurde erst zehn Monate nach der Verabschiedung am 12. November 2019 bekannt gegeben.

Ein Treffen mit dem neuen Missionsziel war auch nach finanzieller Genehmigung mit technischen Schwierigkeiten behaftet. Die korrekte Berechnung der Umlaufbahn von 2014 MU69 erforderte viele zusätzliche Beobachtungen. Aufgrund seiner geringen Größe reflektierte 2014 MU69 mit a Größe von 26,8 nur sehr wenig Licht. Dieses Kuipergürtel-Objekt war von den meisten terrestrischen Teleskopen nicht nachweisbar, mit möglichen Ausnahmen der Subaru-Teleskop und der Gemini-Observatorium. Neue Horizonte musste sich daher auf Beobachtungen von Hubble auf der Spur zu bleiben. Bis wenige Monate vor der Passage lieferte sie die besten Bilder.

Nur etwa 80 Tage vor der Durchfahrt konnte Neue Horizonte voraussichtlich bessere Aufnahmen von 2014 MU69 liefern. Genaue Angaben über die genaue Entfernung zum Objekt waren erst drei Tage vor der Begegnung bekannt. Während des Fluges dorthin untersuchte die Raumsonde aus großer Entfernung zehn bis zwanzig weitere Kuipergürtel-Objekte. Die Sonde würde ihr Ziel am 1. Januar 2019 erreichen, indem sie Arrokoth in einer Entfernung von 3.500 Kilometern passiert.^[23][24] Die Frage war, ob dieses Objekt nur einen Himmelskörper enthält (ungefähr die Form einer Erdnuss mit einer Größe von bis zu 30 km) oder ob es aus zwei getrennten umkreisenden Objekten mit jeweils 15 bis 20 km Durchmesser bestand.^[25]

Flugzeug Arrokoth

Arrokoth

Die erste Sichtung von Arrokoth durch die Sonde war am 16. August 2018. Das Ziel befand sich genau am berechneten Ort. Dies bewies, dass die Schätzungen seiner Umlaufbahn weitgehend richtig waren.^[26]

Bestanden am 1. Januar 2019 Neue Horizonte Arrokoth. Kurz nach 15:30 UTC trafen bei APL Daten mit Statusprüfungen ein, die darauf hindeuteten, dass das Raumfahrzeug einwandfrei funktionierte.^[27] Die Telemetrie brauchte etwa sechs Stunden, um die Erde zu erreichen.

Einen Tag später wurden ein besseres Schwarzweißfoto von Arrokoth und ein Farbfoto mit niedrigerer Auflösung gezeigt. Eine Zusammenstellung beider Fotos ergab ein Farbbild. Es stellte sich heraus, dass Arrokoth aus zwei roten Farben besteht Asteroiden.

Zukünftige Reiseziele

Nach Arrokoth ist es sehr unwahrscheinlich, dass Neue Horizonte kann wieder ein Kuipergürtel Objekt besuchen, da es an der äußeren Grenze des Kuipergürtels liegt.^[28] Zudem ist der Treibstoffvorrat der Sonde stark geschrumpft: Von ursprünglich 80 kg stehen noch 11 kg Treibstoff für eine Begegnung mit einem möglichen nächsten Objekt zur Verfügung.^[29]Die Plutonium-Energieversorgung an Bord reicht noch aus, um die Geräte an Bord bis in die 2030er Jahre funktionsfähig zu halten.

Energieversorgung

Da Sonnenkollektoren in großen Entfernungen von der Sonne nicht verwendet werden können, Neue Horizonte Verwendung von a thermoelektrischer Radioisotopengenerator (RTG), wo Wärme durch Zerfall von Plutonium(IV)-oxid durch die Seebeck-Effekt wird in Strom umgewandelt. Der Generator wurde speziell entwickelt, um jedem Startunfall ohne radioaktive Leckage standzuhalten. Studien der NASA zeigen, dass die gesundheitlichen Folgen bei einem solchen Unfall minimal wären.

Foto von Neue Horizonte die auf einer ±290 km großen Aschewolke eines Vulkanausbruchs Io zeigt, aufgenommen während der Passage von Jupiter in 2007

Kosten

Ursprünglich wurden die Kosten für diese Mission auf weniger als 550 Millionen US-Dollar geschätzt.^[30] Im Laufe der Zeit belief sich dies im Zeitraum 2001-2016 auf etwa 700 Millionen US-Dollar. Dieser Betrag umfasst Kosten für Entwicklung und Bau von Raumfahrzeugen und wissenschaftlichen Instrumenten, Start, Sondenverfolgung, Analyse eingehender Daten, Bildung und öffentliche Informationen.^[31] Mit diesem Betrag Neue Horizonte eine mittlere Position im Vergleich zu anderen Langzeitmissionen. Das BOTE 446 Millionen US-Dollar gekostet, Cassini Huygens über 3 Milliarden Dollar.^[32][33]

Wissenswertes

• Neue Horizonte war die Sonde mit der bisher schnellsten Startgeschwindigkeit aller Sonden: 16,26 km/s relativ zur Erde und unter Berücksichtigung des Einflusses der Erdrotation eine Gesamtstartgeschwindigkeit von fast 45 km/s.^[34] Um diese Geschwindigkeit zu erreichen, wurde der Atlas V-551, die stärkste Atlas V-Konfiguration, mit einem Stern 48B als zusätzliche dritte Stufe. Dieser Geschwindigkeitsrekord beim Start wurde 2018 von der Parker Solarsonde. Die Geschwindigkeit von Neue Horizonte bis zum Jupiter etwa 57.600 Stundenkilometer und danach etwa 75.200 Stundenkilometer.
• An Bord ist die Sonde Teil der Achse des Entdeckers von Pluto, Clyde Tombaugh.
• Mit an Bord sind außerdem eine CD-ROM mit 434.000 Namen, ein Stück Metall vom Raumschiff-Eins, zwei amerikanische Flaggen, eine CD-ROM mit den Fotos des gesamten Personals von Neue Horizonte, eine Vierteldollar-Münze aus Florida (Start) und Maryland (Bau) und eine US-Briefmarke von 1991 mit der Aufschrift „Pluto, noch nicht erforscht“.
• Neue Horizonte kann Daten mit einer Rate von 38.000 . übertragen Bits pro Sekunde. Einmal um Pluto ist das wegen der extremen Entfernung 600 bis 1200 Bits pro Sekunde. Damit klar kommen Deep-Space-Netzwerk Um zu kommunizieren, muss die Satellitenschüssel der Sonde auf die Erde gerichtet sein.
• Das Gehirn des Neue Horizonte ist ein Mungo-VProzessor mit 12 MHz.
• Neue Horizonte hat zwei Solid-State-Festplatten von jeweils 8 GB (ein primäres und ein Backup).^[35]
• Es dauerte 16 Monate, um den vollständigen Datensatz zu vervollständigen, der Neue Horizonte (während Plutos Durchgang) gesammelt hat, um sie auf die Erde herunterzuladen.
• Neue Horizonte hat 700 Millionen Dollar gekostet und hat eine Masse von 385 kg. Inklusive 80 kg Treibstoff beträgt die Gesamtmasse 465 kg.
• Die Gegenwart ± 11 kg Plutoniumdioxid lieferte beim Rendezvous mit Pluto 228 Watt Leistung.
• Um Bilder von Pluto aus der Erdumlaufbahn mit den gleichen Details wie die Bilder von opname zu machen Neue Horizonte, der Teleskopspiegel würde Durchmesser sollte 3km haben.^[36]
• Nach dem Vorbeiflug von Arrokoth, Astrophysiker und Musiker Dr. Brian May nannte ein Lied Neue Horizonte über die Mission.^[37]

Externer Link

• Missionswebsite Neue Horizonte

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