Η παρθενική αποστολή στον πιο μακρινό πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος οφείλεται σε έναν 17χρονο μαθητή γυμνασίου, τον Tεντ Nίκολς. Αυτός έκανε τους χρονικούς υπολογισμούς και ειδοποίησε τη NASA, που τον άκουσε προσοχή. Το 1999 το Kογκρέσο αποφάσισε να περικόψει τις δαπάνες αποστολής στον Πλούτωνα, επειδή ο παγωμένος «δεν παρουσίαζε ενδιαφέρον». Όμως βομβαρδίστηκε με e-mail από χιλιάδες θιασώτες του Διαστήματος, με πρώτο και καλύτερο τον μαθητή. Ας σημειωθεί ότι τα σχέδια της αποστολής διατυπώθηκαν το 1988 και το συνολικό κόστος έφτασε τα 2 δισ. δολάρια.

Στόχοι της αποστολής

• Χαρτογράφηση της σύνθεσης της επιφανείας του Πλούτωνα και Χάροντα

• Χαρακτηριστικά της γεωλογίας και της μορφολογίας τους (πώς μοιάζουν;)

• Χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα

• Έρευνα για ατμόσφαιρα γύρω από τον Χάροντα

• Χαρτογράφηση της επιφανειακής θερμοκρασίας

• Έρευνα για δακτυλίους και νέους δορυφόρους του Πλούτωνα

• ΣΥΝ .. έρευνες για 1 ή περισσότερα αντικείμενα της ζώνης Kuiper

Σχετικά λίγα είναι γνωστά για τον ένατο πλανήτη και τη ζώνη Kuiper και οι επιστήμονες αναμένουν να μάθουν περισσότερα από την αποστολή των 3 δισεκατομμυρίων δολαρίων της NASA,. για την προέλευση του ηλιακού συστήματος και ενδεχομένως για τη ζωή πάνω στη Γη.

Ο Πλούτωνας και ο Χάροντας θεωρούνται ότι είναι ανάμεσα στα μεγαλύτερα αντικείμενα της ζώνης Kuiper, μια αποθήκη παγωμένων βράχων έξω από την περιοχή του Ποσειδώνα, σε μια απόσταση 50 AU από τον ήλιο. Η ζώνη αυτή πιστεύεται ότι είναι η πηγή κάθε είδους μικρής περιόδου κομητών - των οποίων οι τροχιές είναι μικρότερες από 200 χρόνια.

Θα πρέπει να είναι όμως υπομονετικοί γιατί η αποστολή θα ταξιδέψει πάνω από 6 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα, με μια ταχύτητα 21 km/sec (100 φορές μεγαλύτερη ενός αεριωθούμενου), για να φτάσει στο μόνο πλανήτη που δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ τόσο κοντά. Αναμένεται να φθάσει εκεί το καλοκαίρι του 2015 το νωρίτερο και το 2020 το αργότερα, αλλά με μια πικρή υποδοχή: Στον Πλούτωνα η θερμοκρασία της επιφάνειας του είναι γύρω στο -230 C.

Ο Alan Stern, ο κύριος υπεύθυνος της αποστολής, είπε ότι η εξερεύνηση του Πλούτωνα και της ζώνης Kuiper είναι σαν να σκάβουμε στην ιστορία του εξωτερικού ηλιακού συστήματος, μια θέση όπου μπορούμε να βλέπουμε την αρχαία εποχή του πλανητικού σχηματισμού.

"Όλα όσα ξέρουμε για τον Πλούτωνα βρίσκονται σε περίπου τρεις κάρτες αρχείων. Δεν ξέρουμε ακόμη τι δεν ξέρουμε. Κι αυτό μας αφήνει πολλά περιθώρια για νέες ανακαλύψεις".

Οι εικόνες που θα μας στείλει το διαστημόπλοιο αναμένεται να είναι 10.000 φορές πιο διεισδυτικές από τις μέχρι τώρα εικόνες του Πλούτωνα.

Επειδή ο Πλούτωνας είναι τόσο ψυχρός, η σύνθεσή του πρέπει να έχει αλλάξει πολύ λιγότερο από τους εσωτερικούς πλανήτες. Μελετώντας τον πρέπει να μας πει περισσότερα για το υλικό από το οποίο σχηματίστηκε η Γη.

Η δε παρατήρηση της ατμόσφαιράς του μπορεί να ρίξει φως στο πόσο γρήγορα δραπέτευσε το αρχικό υδρογόνο της γήινης ατμόσφαιρας στο διάστημα. Αυτές είναι σημαντικές πληροφορίες για οποιαδήποτε προσπάθεια να μιμηθεί το περιβάλλον μέσα στο οποίο άρχισε η ζωή.

Η εκτόξευση έγινε με ένα πύραυλο Atlas V τριών ορόφων. Πάνω-πάνω θα είναι το σκάφος New Horizons.

Το πόσο γρήγορα θα ταξιδεύει φαίνεται από το γεγονός ότι θα περάσει δίπλα από το φεγγάρι σε 9 ώρες, ενώ η αποστολή του Απόλλωνα έκανε 3 μέρες για να φτάσει.

Επειδή ξεκίνησε στις 19 Ιανουαρίου (μέσα στις πρώτες 17 μέρες του χρονικού παραθύρου), τότε θα φτάσει στον Πλούτωνα με τη βοήθεια της βαρυτικής ώθησης του Δία, ενώ αν ξεκινούσε στις τελευταίες 12 μέρες θα πήγαινε κατευθείαν φτάνοντας εκεί μεταξύ του 2019-2020 ανάλογα με την ημερομηνία εκτόξευσης. Γι αυτό και θα υπάρχει μια νέα γενιά επιστημόνων  που θα ασχοληθούν με την άφιξη του στον Πλούτωνα.

Στους πρώτους 3 μήνες θα γίνονται έλεγχοι των οργάνων και του διαστημοπλοίου, το καλιμπράρισμα των οργάνων, η διόρθωση της πορείας και την πρακτική εξάσκηση (πρόβα) για τη βαρυτική μανούβρα με τον Δία. Κοντά στον Δία αναμένεται να φτάσει μεταξύ 15 Φεβρουαρίου και 2 Μαρτίου 2007. Κινούμενο με μια ταχύτητα 77.000 km/h (περίπου 21 km/sec), Το διαστημόπλοιο New Horizons πρόκειται να πετάξει 3 έως 4 φορές πλησιέστερα του Δία από ό,τι το διαστημόπλοιο Cassini, σε μια απόσταση μεταξύ 31.7-32.4 την ακτίνα του Δία.

Ακολούθως, στο 8-ετές διαστημικό του ταξίδι για τον Πλούτωνα (αφού αφήσει τον Δία) περιλαμβάνονται έλεγχοι των οργάνων, διόρθωση πορείας, και δοκιμασίες για την άφιξη του στο σύστημα του Πλούτωνα.

Ο τελικός στόχος του είναι η ζώνη Kuiper μεταξύ του 2016 και του 2020, αφού θα έχει εξετάσει ήδη τον Χάροντα και τον Πλούτωνα.

Ποιές είναι οι σημαντικότερες προκλήσεις αυτής της αποστολής;

Η τεράστια απόσταση του Πλούτωνα από τον ήλιο, περίπου 32 φορές την απόσταση Γης-Ήλιου, δημιουργεί ακραίες συνθήκες από διάφορες απόψεις. Κατ' αρχάς, θέλει για να φτάσει στον Πλούτωνα 9,5 χρόνια αν δεχθεί μια ώθηση βαρύτητας από Δία και περίπου 12 χρόνια χωρίς, που σημαίνει ότι το διαστημικό σκάφος και τα όργανα πρέπει να έχουν μακροχρόνια διάρκεια ζωής, δηλαδή να έχουν τέτοιες εγγυήσεις που να αντέξουν για πάνω από μια δεκαετία!. Η μεγάλη απόσταση από τον ήλιο επίσης σημαίνει ότι τα ηλιακά πάνελ δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να τροφοδοτήσουν το διαστημικό σκάφος, και τα εν πλω συστήματα πρέπει να σχεδιαστούν για να λειτουργήσουν σε ένα ψυχρό περιβάλλον.

Τέλος, στέλνοντας ένα διαστημικό σκάφος για να πάει τόσο μακριά απαιτείται ισχυρός πύραυλος και υπάρχουν αυστηροί περιορισμοί για τα βάρη των οργάνων. Όσο περισσότερη μάζα υπάρχει τόσο μεγαλύτερος πρέπει να είναι ο πύραυλος. Ακόμη και με τον ισχυρότερο πύραυλο Atlas V, έναν από τους ισχυρότερους στον κόσμο, το διαστημόπλοιο δεν πρέπει να ζυγίζει περισσότερο από 465 χιλιόγραμμα.

Όλα τα παραπάνω θέτουν σημαντικές τεχνικές προκλήσεις, αλλά η ομάδα του New Horizons έχει βρει  τρόπους για να υπερνικήσει όλες αυτές και έφτιαξε ένα διαστημικό σκάφος που μπορεί να επιτύχει τους αρχικούς επιστημονικούς στόχους της όλης επιχείρησης για τον Πλούτωνα.

Πυρηνική τροφοδοσία

Η ηλεκτρική ισχύς του New Horizons προέρχεται από μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια με χρήση ραδιοϊσοτόπων, ή RTG. Η ενέργεια που χρησιμοποιεί το σκάφος είναι λιγότερη δύναμη από ένα ζευγάρι λαμπτήρων 100 Watt. Το σκάφος είναι εφοδιασμένο με 10,9 κιλά ραδιενεργού υλικού.

Η RTG δεν είναι πυρηνικός αντιδραστήρας και δεν στηρίζεται στην πυρηνική διάσπαση ή την σύντηξη. Αντίθετα, η ισχύς του αντλείται μέσω της φυσικής ραδιενεργού διάσπασης του πλουτώνιου - κυρίως του πλουτώνιο-238, μια μη στρατιωτική μορφή. Η RTG περιέχει 11 κιλά οξειδίου του πλουτωνίου σε μια πυρίμαχη κεραμική μορφή. Εάν σπάσει, το κεραμικό τείνει να σπάσει σε σχετικά μεγάλα χοντρά κομμάτια, που ενέχει λιγότερους κινδύνους από τα μικροσκοπικά σωματίδια, σύμφωνα με τη NASA.

Οι γεννήτριες αυτές έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί σε 24 αμερικανικές αποστολές κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 40 χρόνων, συμπεριλαμβανομένου του διαστημικού σκάφους Cassini που ήδη είναι αυτήν την περίοδο σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο. Όλες τους έχουν λειτουργήσει όπως αναμενόταν.

Ακόμα κι έτσι, μερικά ενεργά στελέχη αντιπυρηνκών οργανώσεων λένε ότι οι συσκευές είναι επισφαλείς και ότι ένα ατύχημα τη στιγμή της εκτόξευσης θα μπορούσε να οδηγήσει στην απελευθέρωση του καρκινογόνου πλουτώνιου. Γι αυτό ετοιμάζεται μια διαμαρτυρία για τις 7 Ιανουαρίου στο ακρωτήριο Canaveral. Παρόμοιες διαμαρτυρίες εμφανίστηκαν και πριν από την εκτόξευση του Cassini το 1997.

Η NASA λέει ότι η πιθανότητα ενός ατυχήματος είναι περίπου 1 σε 350.

Αλλά ακόμα κι αν γίνει μια τέτοια απελευθέρωση ο κίνδυνος για τους εργαζομένους και το κοινό είναι χαμηλός, σύμφωνα με τη διαστημική υπηρεσία. Τα πλέον πιθανά ατυχήματα κατά την εκτόξευση θα οδηγούσαν είτε σε καμία έκθεση ακτινοβολίας είτε σε πολύ χαμηλή δόση που είναι σημαντικά κάτω από τα επίπεδα φυσικού υποβάθρου της ακτινοβολίας, που αντιμετωπίζουμε κάθε ημέρα, σύμφωνα με τη NASA.

Μέχρι σήμερα 25 σκάφη έχουν εκτοξευτεί στο Διάστημα με θερμοηλεκτρικές γεννήτριες με ραδιοϊσότοπα, που παραγάγουν την αναγκαία ηλεκτρική ισχύ για τα συστήματα με τα οποία είναι εφοδιασμένα. Ήδη επτά δορυφόροι με πυρηνικά καύσιμα βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη.

Δυστυχώς δεν έλειψαν και τα ατυχήματα. Όπως το 1964 που ο δορυφόρος Transit 5 BN-3 του Αμερικανικού Πολεμικού Ναυτικού, για τον οποίο μια μελέτη ασφαλείας που έγινε από τη Martin Company διαβεβαίωνε ότι οποιοσδήποτε κίνδυνος για το κοινό ήταν εξαιρετικά απίθανος, κατέπεσε από ύψος 1.500 μέτρων πάνω από το Νότιο Πόλο, εξαιτίας δυσλειτουργίας του πυραυλοφορέα του. Ο δορυφόρος κάηκε στην ατμόσφαιρα μαζί με το θανατηφόρο φορτίο του ενός κιλού πλουτωνίου που μετέφερε, ποσότητα που θεωρήθηκε εξαιρετικά μικρή για να προκαλέσει ραδιενεργό ρύπανση.

Ομοίως, κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης στο επανδρωμένο διαστημικό σκάφος Apollo 13 το 1970, καταστράφηκε ένα από τα πειράματα που μετέφερε, κάτι που είχε ως αποτέλεσμα 3,8 κιλά πλουτωνίου να καταπέσουν στον Eιρηνικό Ωκεανό.

Γιατί το New Horizons δεν θα μπει σε τροχιά γύρω από τον Πλούτωνα

Υπάρχουν δύο λόγοι. Ο πρώτος είναι ένας λόγος εφαρμοσμένης μηχανικής. Για να φτάσει στον Πλούτωνα (που είναι 5 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα από τη γη) σε ακριβώς 9,5 χρόνια, όπως έχει σχεδιαστεί το πρόγραμμα, το διαστημικό σκάφος πρέπει να ταξιδέψει πολύ, πολύ γρήγορα. Κατά συνέπεια, το New Horizons θα κινούνταν για τον Πλούτωνα με μια ταχύτητα περίπου 43.000 χιλιομέτρων την ώρα. Για να μπει σε τροχιά, θα έπρεπε να μειώσουμε αυτή την ταχύτητα κατά 90%, που θα απαιτούσε 1.000 φορές περισσότερα καύσιμα από όσο το διαστημόπλοιο μπορεί να φέρει.

Ο δεύτερος λόγος είναι επιστημονικός: Εάν σταματούσε για να μπει σε τροχιά, δεν θα ήταν σε θέση να πάει για την εξερεύνηση της ζώνης Kuiper!

Στοιχεία για τη ζώνη Kuiper

Ανακαλύφθηκε μόλις το 1992, και είναι μια μεγάλη περιοχή με αρχαίες χιονόμπαλες περισσότερο από 1,6 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα. Και τα τελευταία 13 χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει πάνω από 1.000 αντικείμενα της ζώνης Kuiper, ή KBO όπως λέγονται. Οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι η ζώνη περιέχει πάνω από 100.000 αντικείμενα μεγαλύτερα των 100 χιλιομέτρων.

Ήδη έχει βρεθεί ένα αντικείμενο (KBO) σαν τον Πλούτωνα - που ονομάστηκε Xena - και άλλα πολλά που φτάνουν στις εσχατιές της ζώνης. Αυτά θεωρούνται ότι είναι απομεινάρια από την εποχή σχηματισμού του ηλιακού συστήματος - 4,6 δισ. χρόνια πριν - και γι αυτό η ζώνη Kuiper κρατά τα μυστικά της γέννησης και της εξέλιξης του εξωτερικού ηλιακού συστήματος.

Είναι ο Πλούτωνας πλανήτης ή όχι;

Το ηλιακό σύστημα με τους τρεις τύπους πλανητών: Τους μικρούς βραχώδεις εσωτερικούς πλανήτες ή γήινους. Τους γίγαντες, αέριους εξωτερικούς πλανήτες και τους παγωμένους νάνους (μέσα εδώ περιλαμβάνονται ο Πλούτωνας και ο Χάροντας), σώματα με στερεά επιφάνεια μεν, αλλά σε παγωμένη μορφή (με παγωμένο νερό, διοξείδιο του άνθρακα, μοριακό άζωτο, μεθάνιο και μονοξείδιο του άνθρακα.  

2. Οι πλανήτες κινούνται μόνοι τους

Αυτό είναι το κύριο επιχείρημα ενάντια στην άποψη ότι ο Πλούτωνας και οι γείτονες του στη ζώνη Kuiper είναι πλανήτες. Η ιδέα αυτή λέει ότι οι πλανήτες είναι αντικείμενα που εξουσιάζουν την περιοχή τους στο ηλιακό σύστημα, περιστρεφόμενοι μόνοι τους. Έτσι, το σμήνος των αστεροειδών που είναι σε τροχιά συνήθως μεταξύ του Άρη και του Δία, και το πολύ μεγαλύτερο σμήνος των KBO, συμπεριλαμβάνουν τον Πλούτωνα και τον πλανητοειδή 2003 UB313 - που ανακαλύφθηκε το 2005 και είναι μεγαλύτερο από τον Πλούτωνα - δεν είναι σωστό να λέγονται πλανήτες, αλλά μόνο ως μέλη μιας διαφορετικής κατηγορίας αντικειμένων. Με αυτό το κριτήριο, υπάρχουν μόνο οκτώ πλανήτες στο ηλιακό σύστημα, και αυτός ο αριθμός βεβαίως θα παραμείνει σταθερός. Αυτή είναι η άποψη που υποστηρίζεται από το Neil Tyson, διευθυντή του πλανηταρίου Hayden της Νέας Υόρκης. Μειονέκτημα της άποψης αυτής: Ο Πλούτωνας αποκλείεται, αλλάζοντας την παγιωμένη άποψη την οποία διδάχθηκαν γενεές ανθρώπων. 

3. Θέμα μεγέθους

Οποιοδήποτε αντικείμενο έχει ακτίνα πάνω από 1.000 χιλιόμετρα (1.150 χιλιόμετρα είναι η ακτίνα του Πλούτωνα) είναι αυτόματα πλανήτης. Αυτή συνθήκη έχει το πλεονέκτημα ότι περιλαμβάνει και τον Πλούτωνα, που ταιριάζει με τις υπάρχουσες γνωστές απόψεις, αλλά και το αντικείμενο 2003 UB313. Με αυτόν τον κανόνα, η Δήμητρα (Ceres) είναι πάρα πολύ μικρή, όπως είναι και η Sedna και το αντικείμενο 2003 EL61, είναι πλανήτες. Έτσι τώρα έχουμε 10 πλανήτες, με τη συναρπαστική προοπτική της ανακάλυψης κι άλλων πλανητών στο μέλλον. Ο Mike Brown, ο αστρονόμος που ανακάλυψε το 2003 UB313, ευνοεί αυτό το σχέδιο. Μειονέκτημα: Το όριο του μεγέθους είναι αυθαίρετο, συν ότι είναι δύσκολο να υπολογίσει κάποιος ακριβώς το μέγεθος των μακρινών σωμάτων.

4. Ιστορικό ζήτημα

Και ο Πλούτωνας είναι μια ειδική περίπτωση. Αυτό υποστηρίζεται από μια υποομάδα του στρατοπέδου των οκτώ πλανητών και υποστηρίζει ότι ενώ η τροχιά του αποκλίνει από την κανονική, ο Πλούτωνας πρέπει να συνεχίσει να λέγεται πλανήτης από σεβασμό στα 75 χρόνια που έχει στην πλανητική οικογένεια. Αυτή η άποψη, μπορεί να αποκλείσει μελλοντικά KBO να λέγονται πλανήτες, αλλά θα επέτρεπε στους μαθητές να συνεχίσουν να αναφέρονται σε εννέα πλανήτες. Μειονέκτημα: Πάρα πολύ αυθαίρετος.

5. Δεν υπάρχουν πλανήτες

Σε μία προσπάθεια να κάνουν ένα συμβιβασμό, μερικοί έχουν προτείνει να καταργηθεί η λέξη πλανήτης σαν μόνος προσδιορισμός και αντίθετα να έχουμε μια σειρά επιθέτων δίπλα του. Κατά συνέπεια, το ηλιακό σύστημα αποτελείται από τέσσερις τύπους πλανητών: τέσσερις επίγειοι (βραχώδεις) πλανήτες, ένα σμήνος δευτερευόντων πλανητών (αστεροειδών), τέσσερις αέριοι γίγαντες πλανήτες, και ένα πλήθος παγωμένων νάνων πλανητών μετά τον Ποσειδώνα. Μειονέκτημα: Πάρα πολύ περίπλοκη μέθοδος και μεγάλη μεταβολή από την παράδοση.

Τα πρώτα χρόνια της γέννησης του ηλιακού συστήματος

Αμέσως μόλις γεννήθηκε ο ήλιος από ένα στροβιλιζόμενο νέφος με ύλη, κατά προσέγγιση πριν 5 δισεκατομμύρια έτη, οι εναπομείναντες βράχοι και η σκόνη στριφογύριζαν γύρω από το νέο αστέρι. Αφού συγκρούστηκαν το ένα με το άλλο, συγκολλήθηκαν σε μερικές περιπτώσεις, και διαμόρφωσαν έτσι εννέα πλανήτες και περισσότερα από 60 φεγγάρια.

Οι αναπτυσσόμενοι πλανήτες τράβηξαν με τη βαρυτική τους έλξη μεγάλες ποσότητες διαστημικών συντριμμιών, καθαρίζοντας το τοπίο. .

Αλλά κάποιο υλικό παρέμεινε. Χιλιάδες μικροί βράχοι έμειναν σε μια περιοχή μεταξύ του Άρη και Δία, μια περιοχή που λέγεται τώρα αστεροειδής ζώνη. Η ψυχρή εξωτερική ζώνη φθάνει στα όρια του ηλιακού συστήματος, πέρα από τον Ποσειδώνα, και έγινε κατοικία για μια άλλη συλλογή βράχων και παγωμένων αντικειμένων. Είναι η ζώνη Kuiper.

Τα αντικείμενα της ζώνης Kuiper (KBO), ήταν άγνωστα έως το 1992. Από τότε,  έχουν βρεθεί περισσότερο από 300. Όλα τους είναι σε απόσταση 55 αστρονομικών μονάδων (AU) από τον ήλιο (1 Au είναι η απόσταση από τη γη έως τον ήλιο).

Ο Ποσειδώνας είναι 30 Au από τον ήλιο ενώ ο Πλούτωνας με μια στενόμακρη τροχιά μοιάζει περισσότερο με ένα KBO από ό,τι πλανήτης, ενώ η απόσταση του κυμαίνεται από 29,65 έως 49,3 Au. ( 4,4 δισ. km έως 7,4 δισ. km).