De New Horizons ruimtemissie naar de dwergplaneet Pluto behoort tot één van de meest ambitieuze en gewaagde ruimtevaartprojecten van de laatste decennia. Nooit eerder heeft een ruimtesonde zich in de buurt begeven van de dwergplaneet Pluto en zijn manen. Voor wetenschappers is deze ruimtemissie dan ook van groot belang aangezien men door New Horizons meer kan leren over de beginjaren van ons zonnestelsel en de verre ijswerelden uit de Kuipergordel. Leer in dit artikel aan de hand van tien vragen alles over New Horizons en zijn ambitieuze reis naar Pluto en zijn manen.
1. Waarom Pluto?
De Amerikaanse New Horizons ruimtesonde zal in juli 2015 langs de dwergplaneet Pluto en zijn maan Charon vliegen. Deze verre werelden werden nog nooit eerder door de mens verkent en kunnen ons meer vertellen over het ontstaan en de evolutie van het zonnestelsel. Doordat Pluto en zijn manen nooit eerder het bezoek kregen van onbemande ruimtetuigen zijn veel vragen over deze objecten nog steeds onbeantwoord gebleven. Wetenschappers willen met New Horizons de atmosfeer, de samenstelling, het oppervlak en de temperatuur van Pluto en Charon bestuderen zodat men antwoorden krijgt op belangrijke vragen als 'hoe ziet het oppervlak van Pluto er uit?' en 'welke invloed heeft de Zon nog op deze verre ijswereld?'. Pluto heeft sinds zijn ontdekking altijd voor veel discussies gezorgd aangezien niet iedereen er steeds van overtuigd was of dit een echte planeet was of iets anders? Toen New Horizons in januari 2006 in de ruimte werd gebracht stond Pluto officieel nog geclassificeerd als planeet. Uiteindelijk kwam hier in 2006 verandering in en besloot de International Astronomical Union (IAU) Pluto te 'degraderen' tot dwergplaneet. Velen zijn hier vandaag de dag nog steeds niet met akkoord en zien Pluto nog steeds als de negende planeet uit ons zonnestelsel. Aan de hand van wetenschappelijke gegevens afkomstig van New Horizons hopen wetenschappers dat de discussie over de classificatie van Pluto voor eens en voor altijd zal stoppen.
2. Waar haalt New Horizons zijn energie?
Doordat de New Horizons ruimtesonde zich naar de buitenste regionen van ons zonnestelsel begeeft, werd het ruimtetuig niet voorzien van klassieke zonnepanelen maar wel met een thermo-elektrische radio-isotopengenerator (RTG) dat ook bekend staat als een 'nucleaire batterij'. Bij een RTG wordt er gebruik gemaakt van het verval van de hoogradioactieve stof plutonium (plutonium-238). Plutonium is instabiel en vervalt spontaan in lichtere elementen. Bij dit verval komen straling en warmte vrij. Deze warmte wordt door middel van het Seebeck-effect uiteindelijk gebruikt om elektriciteit op te wekken. De RTG aan boord van New Horizons beschikt over 11 kilogram plutonium-238 en zorgt er voor dat het ruimtetuig bij zijn lancering beschikte over 250 Watt (30 Volt) aan energie. Eenmaal aangekomen bij de dwergplaneet Pluto en zijn manen zal de RTG nog 200 Watt aan energie leveren.
De New Horizons ruimtesonde met links in donkere kleur de RTG - Foto: NASA
3. Hoe helder is de Zon waar New Horizons zich bevindt?
Door de grote afstand tot de Zon ziet onze ster er vanuit de locatie van New Horizons uit als een ster met magnitude -19,2. Dit is dan ook de belangrijkste reden waarom New Horizons werd uitgerust met een RTG voor het opwekken van energie.
4. Hoe snel vliegt New Horizons?
De New Horizons ruimtesonde kreeg na zijn lancering de bijnaam 'Fastest Spacecraft Ever Launched' aangezien de Atlas V draagraket ervoor zorgde dat het ruimtetuig een snelheid had van 59 000 kilometer per uur. Op 7 april 2006 vloog New Horizons, na enkele geslaagde baancorrecties, met een snelheid van 76 000 kilometer per uur langs de planeet Mars. Vervolgens werden de raketmotoren aan boord van New Horizons op 27 september 2007 gedurende 15 minuten en 37 seconden tot ontbranding gebracht zodat de snelheid van New Horizons werd aangepast met 2,37 meter per seconde. Eén van de hoogtepunten tijdens de reis van New Horizons naar Pluto was de scheervlucht langs de reusachtige planeet Jupiter. Op 28 februari 2007 vloog het ruimtetuig uiteindelijk op een afstand van 2,3 miljoen kilometer langs de planeet Jupiter en werden foto's van de gasreus terug naar de Aarde gestuurd. De scheervlucht langs de grootste planeet uit ons zonnestelsel zorgde ervoor dat de snelheid van New Horizons met 4 kilometer per seconde toenam en het ruimtetuig nu tegen 83 000 kilometer per uur doorheen het zonnestelsel vloog. Op het moment dat New Horizons in juli 2015 langs Pluto zal vliegen, zal het ruimtetuig nog een snelheid hebben van 49 600 kilometer uur.
5. Op welke afstand zal New Horizons langs Pluto en Charon vliegen?
Verwacht wordt dat New Horizons op een afstand van minder dan 10 000 kilometer boven het oppervlak van de dwergplaneet Pluto zal vliegen. De kortste afstand zal op 14 juli 2015 worden bereikt. Vervolgens zal New Horizons meteen doorvliegen naar de maan Charon waar het ruimtetuig op een afstand van 27 000 kilometer zal langs vliegen. Naarmate het ruimtetuig zich steeds dichter bij Pluto begeeft, kunnen deze cijfers nog worden aangepast.
6. Hoe lang doen signalen er over om New Horizons te bereiken?
Door de grote afstand van de Aarde tot New Horizons doen signalen er ongeveer 4,5 uur over om het ruimtetuig te bereiken. Een andere belangrijke reden waarom communicatiesignalen er zo lang over doen om ons of het ruimtetuig te bereiken, is omdat New Horizons niet naar de Aarde zal gericht zijn wanneer deze langs Pluto en Charon vliegt. In tegenstelling tot andere ruimtesondes zoals de Voyagers die beschikten over beweegbare instrumenten bevinden de instrumenten en camera's van New Horizons zich op het ruimtetuig zelf waardoor dit in zijn geheel moet worden gericht naar Pluto en Charon. De communicatie gebeurd via X-band en wordt uitgevoerd met behulp van de èà meter grote schotelantennes die deel uitmaken van NASA's Deep Space Network (DSN).
7. Welke wetenschappelijke instrumenten heeft New Horizons mee?
In totaal werd New Horizons uitgerust met zeven instrumenten die de geologie, het oppervlak, de temperatuur en atmosfeer van Pluto en Charon moeten bestuderen. Hieronder ziet u een overzicht van deze zeven instrumenten en door wie ze werden ontwikkeld.
- Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) - Applied Physics Laboratory
- Solar Wind At Pluto (SWAP) - Southwest Research Institute
- Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI) - Applied Physics Laboratory
- Alice (ultraviolet imaging spectrometer) - Southwest Research Institute
- Ralph telescope - Southwest Research Institute
- Student Dust Counter (SDC) - University of Colorado Boulder
- Radio Science Experiment (REX) - Stanford University
8. Wat draagt New Horizons nog allemaal met zich mee?
Naast wetenschappelijke instrumenten, communicatie-apparatuur en een RTG bevinden zich aan boord van New Horizons ook enkele opvallende 'passagiers'. Zo draagt het ruimtetuig een klein containertje met zich waarin zich wat as bevindt van de ontdekker van Pluto, Clyde Tombaugh. Op het containertje werd deze tekst aangebracht: "Interned herein are remains of American Clyde W. Tombaugh, discoverer of Pluto and the solar system’s ‘third zone’ Adelle and Muron’s boy, Patricia’s husband, Annette and Alden’s father, astronomer, teacher, punster, and friend: Clyde W. Tombaugh (1906-1997)". Daarnaast bevinden zich aan boord van New Horizons ook nog eens twee cd-roms met daarop alle foto’s van het personeel van de New Horizons ruimtemissie en de namen van 434 000 mensen die hun naam hadden ingestuurd met de ‘Send your Name to Pluto’ wedstrijd van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA. Ook werd een kwart dollarmunt van de staat Florida, waar New Horizons werd gelanceerd en kwart dollarmunt van de staat Maryland, waar New Horizons werd gebouwd, bevestigd aan boord van New Horizons. Als eerbetoon aan het begin van de commerciële bemande ruimtevaart vliegt er ook een klein stukje metaal afkomstig van de SpaceShip One van Virgin Galactic mee met New Horizons naar Pluto. Tenslotte bevindt zich ook nog een Amerikaanse vlag aan boord van New Horizons en een Amerikaanse postzegel uit 1991 waarop staat “Pluto, not yet explored”.
Het kleine containertje met daarin een deel van de as van Clyde Tombaugh - Foto: JHU/APL
9. Hoeveel kost de New Horizons ruimtemissie?
New Horizons is de eerste missie uit NASA's New Frontiers programma waar ook de Juno ruimtesonde deel van uitmaakt die de planeet Jupiter moet bestuderen. De totale kostprijs van de New Horizons missie wordt geschat op 650 miljoen dollar, inclusief de ontwikkeling van het ruimtetuig, de draagraket en de wetenschappelijke missie.
10. Wat na Pluto en Charon?
Nadat New Horizons langs Pluto en Charon zal zijn gevlogen, stopt de missie van het ruimtetuig nog niet. Het onbemande ruimtetuig zal zich verder in de Kuipergordel begeven waar men nog één of twee objecten van nabij hoopt te kunnen bestuderen. Met behulp van de Hubble Space Telescope maakten onderzoekers in de zomer van 2014 in anderhalve maand tijd een voorlopige selectie van vijf interessante Kuipergordelobjecten. Aanvullende waarnemingen in oktober 2014 beperkten de keuze verder tot twee mogelijke doelen die de namen '2014 MT69' en 2014 MT70' kregen. In augustus 2015 zal men uiteindelijk beslissen welk object New Horizons nog kan bezoeken. Wanneer men kiest voor het Kuipergordelobject 2014 MT69 zal New Horizons pas rond 1 januari 2019 aankomen bij deze verre wereld. Indien New Horizons nog functioneert na zijn bezoek aan andere Kuipergordelobjecten zal het ruimtetuig hetzelfde lot ondergaan als de Voyager 1 en 2 ruimtesondes en zal deze zijn reis verder zetten buiten ons zonnestelsel. Verwacht wordt dat New Horizons tegen 2047 de grens van ons zonnestelsel zal hebben bereikt waarna het ruimtetuig zich in 'deep space' zal begeven.
