Astronautika: misije

 Kakav će biti raspored fotografisanja u kritičnim danima tokom najbližeg preletanja pored Plutona? Brzina će teda biti preko 50.000 km/h.

“New Horizons” je od pre neki dan bliži Plutonu nego Zemlji! Na ovom fenomenalnom sajtu može da se prati kilometraža, i može da se vidi da je od cilja udaljen 140 miliona km, tj. ispod 1 AJ. U međuvremenu, izvršena je jedna suptilna korekcija putanje koja će letilicu dovesti na pravo mesto u pravom trenutku tokom prilaska Plutonu. Čim je NH započeo fazu prilaska, na forumima su počela da kolaju pitanja o tome kada će početi da pristžu prve fotografije. Iako nekih slika već ima na netu, sićušna tačkica koja se krije među zvezdama nije ono što ljudi očekuju kada pitaju za sondine slike. Ono što ljudi hoće to su, naravno, velike i detaljne slike poput onih koje će se viđati na koricama magazina i udžbenika tokom narednih godina.

Kako se “New Horizons” približava, svaka nova slika Plutona i Harona koju će pojedini instrumenti slati na Zemlju biće bolja od one prethodne. Ali sve do polovine jula, sve te slike biće prilično sitne. U danima do preleta (“fly-bya”) 14. jula, sem jednog izuzetka, sve slike koje budemo dobijali sa Plutona i Harona biće slabije rezolucije od najboljih Ceresovih slika koje nam je “Dawn” poslao do sada.

Približavanje Ceresu. “Dawn” je napravio ovu seriju fotografija pre nego što ga je Ceres uhvatio u prvu orbitu. S leva na desno, slike su napravljene 1. decembra 2014. (kalibracija kamere); 13. i 15. januara i 4. februara (slike optičke navigacije 1, 2 i 3); 12. i 19. februar (rotaciona karakterizacija 1 i 2); i 25. februar i 1. mart (opt. navigacija 4 i 5). Ovde je bolja rezolucija slike. Sledeće slike će biti napravljene u aprilu.

U nastavku ću pokušati da prenesem objašnjenje kada će biti slikane fotografije koje svi očekujemo. Najpre, spisak izvršnih poslova:

• Proletanje kroz najbližu tačku biće u 11:50 UTC / 10:50 po našem, u utorak 14. jula 2015. godine;
• “New Horizons” je svakog dana bliži kometi za 1,2 miliona km. Danas je 140 miliona km daleko od Plutona – manje od 1 AJ;
• “New Horizons” ima dve kamere. Teleskopska kamera LORRI (LOng-Range Reconnaissance Imager) ima vidno polje od 0,29° i visoku rezoluciju od 4,95 mikroradijana po pikselu, a pravi crno-bele (“panhromatske”) fotografije. Multispektralna kamera “Ralph” MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) ima vidno polje širine 5,7° i rezoluciju 19,77 mikroradijana, a pravi panhromatske i kolor slike. Kamera poseduje panhromatski, IR, crveni, plavi i metanski filter, ali ne i zeleni;
• Pluton će postati veći od LORRI-jevog vidnog polja manje od 24 časa pre proletanja kroz najbližu tačku;
• Pošto Pluton i Haron sporo rotiraju (jednom u svakih 6,4 dana), sve najbolje u potpunosti osvetljenje slike prikazivaće istu poluloptu. Druga polulopta će biti fotografisana u najboljoj rezoluciiji od oko 38 km/pix. nekih 3,2 dana pre proletanja u najbližoj tački;
• Plutonova osa rotacije je veoma nagnuta, slično Uranovoj, i trenutno na severnoj polulopti vlada leto. Sve prilazne fotografije će prikazivati osunčan severni pol Plutona i njegovih satelita;
• Postojaće nekoliko seansi slanja podataka prilikom preleta, tako da nećemo dobijati mnogo snimaka u realnom vremenu. Ali one koje dobijemo biće izuzetne.
• Menadžeri misije obećavaju da će objavljivati LORRI-jeve slike (visoke rezolucije, crno-bele) skoro u realnom vremenu, ali ne i MVIC (manje rezolucije, u boji).
• Samo 1% naučnih podataka dobijenih prilikom proleta biće poslato na Zemlju tokom perioda proletanja kroz najbližu tačku, uključujući i slike odabrane zbog njihove velike naučne važnosti, kao i velikog javnog interesovanja. One će biti objavljivane onoliko brzo koliko će mali tim uspeti brzo da ih procesira.
• Ostatak slika biće slat na Zemlju s početka septembra, oko dva meseca posle proletanja pored Plutona. Biće potrebno oko 10 nedelja da bi se svi podaci transportovali ka Zemljinim antenama

BIĆE TEŠKO DOBITI PODATKE SA PLUTONA

Podaci na Zemlju biće slati u serijama tzv. daunlinkova (“downlink”[1]). Zbog uzejamnog položaja letilice i Zemlje, sesije daunlinkovanja mogu da traju oko 8 časova, ali je obično to malo kraće. Kao što sam već objasnio u prethodnom textu, kad god “New Horizons” daunlinkuje podatke tada nije u stanju da pravi nove fotografije, te daunlinkovanje postaje sve kraće i ređe kako se letilica približava terminu “fly-bya”, kada je letilica koncentrisana na prikupljanje što je moguće više podataka. Pošto će vreme daunlinkovanja biti sporo (1 KB/s), biće mnogo manje poslatih podataka od onoga koliko će ih biti uskladišteno u brodskoj memoriji. Kada podaci budu daunlinkovani, biće potrebno da na Zemlji prođu kroz proces obrade pre nego što budu obelodanjeni na mreži. Koliko će to trajati, za sada se pouzdano ne zna.

Tokom Zemljine okultacije, dve DSN antene, Kambera i goldstoun, biće vidljive sa letilice i moći će da primaju i šalju signale. Vreme putovanja radio-signala u jednom pravcu biće 4 sata 25 minuta i 19 sekundi. Da bi se osigurao protok signala, najmanji ugao nagiba mora biti iznad 15°. Kao što se iz dijagrama vidi, navigatori misije su podesili da u vreme okultacije letilica bude istovremeno u vezi i sa antenom u Kamberi i onom u Goldstounu.

U nedelju 12. jula, “New Horizons” će poslati poslednje podatke neophodne za optičku navigaciju. Te slike će imati manju rezoluciju od slika koje smo već primili od “Dawna” sa Ceresa. A onda, 12. i 13. jula, uslediće serija od četiri tzv. “Fail-safe”[2] daunlinka. Oni su dizajnirani tako da prenesu minimalni set podataka sa svakog od instrumenata, za svaki slučaj ako “New Horizons” ne preživi prelet. Poslednji daunlink koji će se okončati tokom noći u ponedeljak 13. jula, nazvan je “E-Health 1”, uključivače poslednju fotografiju Plutona u fazi misije pre najbliže tačke prilaska Plutonu.

Tada će nastupiti 24-časovni period u kome će NH biti koncentrisan na naučne zadatke tokom proletanja i kada neće komuniicirati sa Zemljom, a koji će se završiti dugoočekivanim signalom kući (to nazivaju “Phone Home”) u utorak uveče 14. jula. Nakon proletanja kroz najbližu tačku, u sredu i četvrtak 15. i 16. jula, uslediće serija daunlinkova pod nazivom “First Look” koji će sadržavati uzorke ključnih naučnih podataka. Potom će uslediti paket daunlinkova pod nazivom “Early High Priority” koji će se obavljati tokom čitavog vikenda, od 17. do 20. jula. Nakon toga, nastupiće osmonedeljna tišina, nakon čega će NH sistematski daunlinkovati sve prikupljene podatke. Skoro sve slike koje budu poslate nedelju dana posle proleta biće komprimovane – kroz taj proces neće proći samo slike za optičku navigaciju.

Prenos seta podataka visokog prioriteta biće kompletiran 20. jula, i posle toga nastupiće pauza u prenosu slika. Tokom dva sledeća meseca, do 14. septembra, NH će biti prebačen na daunlinkovanje u realnom vremenu (“near-real-time”) podataka sa instrumenata koji sporo prikupljaju svoje podatke (kao što je SWAP i PEPSSI) dok će ostatak činiti telemetrijski podaci o “zdravstvenom” stanju aparata. U tom periodu nijedna nova slika neće biti poslata na Zemlju.

14. septembra, NH će započeti daunlinkovanje “skraćene” verzije celokupnog seta podataka sa Plutona, u kojoj će sve fotografije biti “lossy” komprimovane[3]. Biće neophodno oko 10 nedelja da svi podaci budu poslati na Zemlju. Biće to komprimovani podaci, ali ćemo videti celokupni set podataka. A onda, oko 16. novembra, NH će započeti daunlinkovanje celokupnih naučnih podataka ali ovog puta bez kompresije. Za taj posao biće potrebna čitava godina.

KADA ŠTA OČEKIVATI

Sledi grafički prikaz svih LORRI-jevih podataka koje očekujemo da će “New Horizons” daunlinkovati u dve nedelje koje okružuju tačku najbližeg preleta[4]. Radi simulacije, umesto Plutona, Harona, Niksa i Hidre iskorišćeni su “Voyagerovi” snimci Jupiterovih i Saturnovih satelita: Tetis i Rea umesto Harona, a Janus i Hiperion umesto Niksa i Hidre. Ne treba shvatiti poređenje meseca i objekata Kajperovog pojasa suviše doslovno – ovo poređenje jedino treba da posluži da bi nam dalo osećaj o kvalitetu podataka prilikom prolaska pored.

Veća ilustracija

Simulacija seta podataka koje će pribaviti LORRI prilikom preleta. Tokom 2 nedelje koje okružuju datum “fly-bya” sonde pored Plutona, samo 1% naučnih podataka biće poslato na Zemlju. Ova karta je iskoristila “Voyagerove” slike Jupiterovih i Saturnovih meseci da bi nam prikazala ono šta će tokom leta videti kamera najveće rezolucije, LORRI. Ovde se nalazi ista karta ali bolje rezolucije.

A sada sledi kompletna lista svih planiranih daunlinkovanja fotografija tokom najintenzivnijeg perioda oko tačke najbližeg preleta. Daunlinkovi koji će sadržati LORRI-jeve slike, koje će biti slate automatski, prikazani su “bold”. Još uvek se ne zna koliko će vremenski trebati dok te slike ne budu okačene na netu. Moram da napomenem da se sva naredna vremena i udaljenosti mogu korigovati za oko 7 minuta i 6.000 km, u zavisnosti od navigatora i njihovih korekcija Plutonove trajektorije u poslednjem trenutku. Zbrog toga ovi podaci nisu super-precizni i svakako će biti malo promenjeni!

Nedelja, 12. juli u 19:40 UT / 18:40 SV[5]: daunlink u trajanju od 7 sati i 5 min.: slike finalne optičke navigacije.

• 3 LORRI-jeve Plutona pri 13 km/pix (disk prečnika ~185 piksela);
• 2 LORRI-jeve Harona pri 13 km/pix (disk prečnika ~92 piksela);

Ponedeljak, 13. juli u 02:24 UT / 01:24 SV: daunlink u trajanju od 4 sata i 13 min.: “Fail Safe A”.

• Podaci sa LEISA i “Alice” (bez slika LORRI ili MVIC);

Ponedeljak, 13. juli u 06:15 UT / 05:15 SV: daunlink u trajanju od 2 sata i 30 min.: “Fail Safe B”.

• Podaci sa LEISA (bez slika LORRI ili MVIC);

Ponedeljak, 13. juli u 10:40 UT / 09:40 SV: daunlink u trajanju od 1 sata i 14 min.: “Fail Safe C”.

• Podaci sa LEISA (bez slika LORRI ili MVIC);

Ponedeljak, 13. juli u 16:25 UT / 15:25 SV: daunlink u trajanju od 3 sata i 30 min.: “Fail Safe D”.

• LORRI Haron pri 7,2 km/pix (disk prečnika ~170 piksela). Slikano 13. 7. 2015. u 06:36:57 UT. Udaljenost 1.461 miliona km.
• MVIC Pluton i Haron kolor pri 7,2 km/pix (disk prečnika ~170 piksela). Slikano 13. 7. 2015. u 07:37:55. Udaljenost 1.406 odn. 1.418 mil. km. - Slike mogu biti iskorišćene za dodavanje boje u LORRI-jeve slike Harona u istom daunlinku; manje pogodno za bojenje kasnijih Plutonovih slika, zbog 12,5-satne razlike, tokom koje će se Pluton okrenuti za oko 30 stepeni.
• Ovaj daunlink će takođe da sadrži i podatke sa “Alice”, LEISA, PEPSSI i SWAP.

Utorak, 14. juli u 03:15 UT / 02:15 SV: daunlink u trajanju od 52 min.: “E-Health 1”.

• LORRI Pluton pri 3,9 km/pix (disk prečnika ~620

Sreda, 15. juli u 00:09 UT / utorak, 14. juli 23:09 ST: daunlink u trajanju pod 17 min.: “Phone Home”.

• Bez naučnih podataka, samo kratak talas telemetrije koji će potvrditi da je aparat preživeo “fly-by”;

Sreda, 15. juli u 10:00 UT / 09:00 ST: daunlink u trajanju od 1 sat i 29 min.:        “First Look A”.

• LORRI Haron pri 2,3 km/pix (disk prečnika ~520 piksela). Slikano 14. 7. 2015. u 02:41:49 UT. Udaljenost 466.000 km. - Najbolja pojedinačna slika Harona koja će biti dostupna tokom čitavog prilaznog perioda.
• LORRI Pluton pri 4,0 km/pix (disk prečnika ~600 piksela). Slikano 13. 7. 2015. u 20:02:43 UT. Udaljenost 778.000 km. - Poslužiće za pravljenje stereo slike uz pomoć prve slikane u “E-Health 1”;
• LORRI Hidra pri 3,2 km/pix (disk prečnika ~25 piksela). Slikano 13. 7. 2015. u 23:16:11 UT. Udaljenost 645.000 km.

Sreda, 15. juli u 19:25 UT / 18:25 ST: daunlink u trajanju od 6 sati i 54 min.:       “First “Look B”.

• LORRI Niks pri 3.0 km/pix (disk prečnika ~35
• 3 frejma Plutona u vidu LORRI mozaika visoke rezolucije pri 400 metara po pikselu (Pluton će ispuniti sva tri frejma, svaki širine ~410 km). Slikano 14. 7. u 10:10:15. Udaljenost 77.000 km. - Slike Plutona najveće rezolucije koja će biti dostupna tokom prilazne faze;
• Podaci sa LEISE, REX i SWAP.

Četvrtak, 16. juli u 04:24 UT / 03:24 ST: daunlink u trajanju od 1 sata i 50 min.:         “First “Look C”.

• Podaci sa PEPSSI (nema slika sa LORRI ili MVIC);

Četvrtak, 16. juli u 07:24 UT / 06:24 ST: daunlink u trajanju od 1 sata i 52 min.:  “First “Look D”.

• 3 frejma Harona u vidu LORRI mozaika visoke rezolucije pri 380 metara po pikselu (Haron će ispuniti sva tri frejma, svaki širine ~390 km). Slikano 14. 7. u 10:23:47.   - Udaljenost 79.000 km. Slike Harona najveće rezolucije koja će biti dostupna tokom prilazne faze;
• Podaci sa PEPSSI i SWAP;

Četvrtak, 16. juli u 13:23 UT / 12:23 ST: daunlink u trajanju od 4 sata i 15 min.:          “First “Look E”.

• MVIC slike u boji Plutona i Harona pri 4,9 km/pix (disk prečnika ~490 odn. ~245 piksela). Slikano 14. 7. 2015. u 06:49:08 UT. Udaljenost 254.000 odn. 269.000 km. - Portret u boji Plutona i Harona na jednoj fotografiji.

Petak, 17. juli u 16:33 UT / 15:33 ST: daunlink u trajanju od 3 sata i 15 min.:      “High Priority A”.

• LORRI slike Hidre pri 1,1 km/pix (disk prečnika ~74 piksela). Slikano 14. 7. 2015. u 07:39:29 UT. Udaljenost 231.000 km. - Slika najbolje rezolucije najbolje osvetljene Hidre u setu (biće jedna bolje rezolucije Hidre ali u vidu srpa).
• 1 frejm Plutona sastavljen od 2×2 mozaika LORRI-ja pri 2,2 km/pix. Snimak napravljen 14. 7. u 02: 49:47. Udaljenost 444.000 km. - Pluton će ispuniti čitav ugao slike.
• Podaci sa “Alice”.

Subota, 18. juli u 10:30 UT / 09:30 ST: daunlink u trajanju od 4 sata i 36 min.:   “High Priority B”.

• LORRI slike Plutona pri 1,8 km/pix (Pluton će ispuniti čitav frejm). Slikano 14. 7. 2015. u 19:06:24 UT. Udaljenost 360.000 km. - Snimak srpa Plutona u odlasku sonde.
• Slika Niksa u boji pri 3,1 km/pix (širina disaka ~34 piksela). Slikano 14. 7. u 08:02:39. Udaljenost 165.000 km. - Najbolja slika Niksa u boji koja će biti dostupna tokom prilaznog perioda; možda će biti iskorišćena za stereo sa slikom koja je pristigla u “First Look B”.
• Podaci sa LEISE.

Tokom subote i nedelje, daunlinkovi će uključivati podatke sa REX-a i LEISE-a, bez podataka sa LORRI-ja i MVIC-a.

Ponedeljak, 20. juli u 16:03 UT / 15:03 ST: daunlink u trajanju od 3 sata i 15 min.: “High Priority G”.

• 4 frejma Plutona sastavljena od LORRI-jevog mozaika visoke rezolucije pri 400 m/pix (Pluton će ispunjavati sva 4 frejma, svaki širine ~410 km). Snimljeno 14. 7. u 10:10:15. Udaljenost 77.000 km. biće kombinovan sa mozaikom koji daunlinkovan u sredu u “First Look B”:

Posle svega ovog, moraćemo da sačekamo do septembra, kada će biti započeto slanje na Zemlju kompletnog seta podataka.

Koga interesuje više detalja u vezi slika koje će biti poslate tokom faze prolaska pored Plutona, neka uživa u thovoj brošuri “New Horizonsovog” tima.

Dok privodim kraju ovaj tekst, 17. III oko podne, “New Horizons” se udaljava od Sunca relativnom brzinom od 14,427 km/s i nalazi se 4,774 milijardi km daleko od njega. U isto vreme, sonda se brinom od 13.787 km/s približava Pluton koji se nalazi udaljen 141 mil. km. Stanje možeš da pratih u realnom vremenu ovde.

Ovako je glavni projektant misije NH, C.T. Rusell, u svojoj knjizi od 2009. “New Horizons – Reconnaissance of the Pluto-charon System and the Kuiper Belt” predstavio poslednju fazu misije posete Plutonovom sistemu. Suština je ista, samo su malo izmenjeni brojevi, što je razumljivo.

[1] U stručnoj literaturi o satelitskoj komunikaciji pojavljuju se termini downlink i uplink. Ovo prvo podrazumeva vezu (link) za slanje podataka sa letilice ka zemaljskim stanicama ili prijemnicima, a ovo drugo slanje podataka sa Zemlje ka letilici.

[2] Misli se na plan da se pošalju 4 slike za slučaj da se letilici u poslednjem trenutku nešto desi – da se sudari sa nekim nevidljivim mesecom, ili da se kamera ili neki vitalni sistem pokvari – tj. da naučnici na Zemlji dobiju makar nešto od misije ako se nešto pokvari. Po sistemu, „spasavaj šta možeš“.

[3] Znači da se fajlovi nikada ne mogu 100% vrati u stanje pre kompresije, jer uvek je poneki originalni bit informacije izgubljen.

[4] Koliko se za sada zna, to će biti na 11.095 km od Plutona i 26.925 km od Harona. Brzina će biti 13,78 km/s.

[5] U daljem textu, Srpsko Vreme, SV.

Zašto je tako teška komunikacija sa „New Horizonsom“?

Kako „New Horizons“ sprovodi kampanju optičke navigacije na putu ka Plutonu?

’New Horizons’ započinje prve korake faze približavanja Plutonup

Počinje godina Plutona i „Novih Horizonata“

'New Horizons': nišanjenje Plutona uz pomoć ALMA

'New Horizons' pred presecanjem Neptunove orbite

Author: Draško Dragović

Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:

• 2011-06-12 - Pluton, poslednja oaza za život
• 2010-03-10 - CIVILIZACIJE
• 2024-08-15 - Koliko ima čestica u kosmosu?
• 2018-01-24 - Bor na ispitu
• 2021-08-15 - Može li da se čita uz zvezde?