Невпинно наближається історична мить — 14 год 49 хв 58 с київського часу 14 липня 2015 р. У цей момент автоматична міжпланетна станція «Нові Горизонти» промчить на мінімальній відстані від поверхні Плутона. Якщо все буде гаразд, то невдовзі ми побачимо зображення цього небесного тіла зовсім інакше, ніж до цієї миті.

Одразу після відкриття у 1843 р. «на кінчику пера» планети Нептун астрономи передбачили існування ще однієї, дев’ятої, планети в Сонячній системі. Річ у тім, що орбіта Урана, збурення якої спонукали математиків до обчислення (саме тому відкриття Нептуна й називають «на кінчику пера») орбіти нової невідомої планети на підставі законів небесної механіки, не відповідала спостереженням навіть з урахуванням гравітаційної дії Нептуна. Але пошуками нового космічного тіла цікавилися мало (мабуть розуміли, що це буде не легко), аж поки на початку ХХ ст. за цю справу не взявся Персиваль Ловелл.

Пошуки і відкриття «планети Х»

Персиваль Ловелл походив із заможної й авторитетної американської родини з Бостона. Його брат Аббот Лоуренс упродовж майже 25 років був президентом Гарвардського університету, а сестра Емі Лоуренс ― відомою американською поетесою. Після закінчення навчання в університеті Персиваль якийсь час подорожував (Європа, Японія), займався бізнесом (керував текстильними фабриками свого діда), а 1894 р. заснував приватну астрономічну обсерваторію в околиці м. Флегстафф у штаті Аризона, вирішивши присвятити себе астрономії. Зауважимо, що зоряне небо та його світила вабили Персиваля з дитячих років — він навіть під час мандрівок за кордон часто брав із собою 6-дюймовий телескоп і, маючи нагоду, спостерігав зорі й планети.

 

Персиваль Ловелл не лише оснастив обсерваторію телескопами, але й залучив до роботи в ній професійних астрономів. В обсерваторії працювали такі відомі у світі астрономи, як Вільям Пікерінг і Весто Слайфер. Науковці обсерваторії спершу виконували дослідження Марса, головно його «каналів», які раніше відкрив італійський астроном Джованні Скіапареллі. Ловелл пов’язував їх існування з розумним життям на Червоній планеті. Ця тема настільки зацікавила П. Ловелла, що він написав три книжки про Марс та життя на ньому.

Ще в 1905 р. П. Ловелл обчислив імовірну орбіту невідомої планети, яку він умовно назвав «планета Х», що мала пролягати за орбітою Нептуна. Ба більше, Ловелл навіть висловив деякі припущення щодо дев’ятої планети. Він вважав, що її розміри невеликі й з огляду на величезну відстань від Землі вона має 12 або 13 видиму зоряну величину. Згадаймо, що найслабкіші зорі, які ми бачимо оком на небі нашої планети, мають 6 видиму зоряну величину.

Переживши «лихоманку» з пошуками життя на Марсі, Ловелл у 1905 р. розпочинає у своїй обсерваторії пошуки невідомої «планети Х». Робив він це за допомогою 5-дюймового фотографічного телескопа (інакше — астрографа), отримуючи знімки ділянок зоряного неба з експозицією до 3 годин. Далі він складав разом дві фотоплатівки, відзняті з інтервалом у кілька днів, і на такому «бутерброді» за допомогою лупи шукав об’єкт, що змістився на тлі інших нерухомих зір. Такий об’єкт міг бути планетою, яку розшукував Ловелл, адже лише відносно близькі до Землі небесні світила мають помітне зміщення на фотоплатівці за рахунок власного руху в космічному просторі. Оскільки кожна платівка містила зображення десятків тисяч зір, то робота з пошуку дев’ятої планети біла дуже копіткою і, як виявилося, тривалою в часі.

13 січня 1915 р. П. Ловелл виступив в Американській академії мистецтв і науки з ґрунтовним (у друкованому вигляді його обсяг становив 105 с.) повідомленням про транснептунову планету. В ньому, серед іншого, він вказував на те, що «планета Х» імовірно міститься (на той час) у тій ділянці зоряного неба, де лежить сузір’я Близнюків. Після цього Ловелл з новим натхненням взявся за пошуки невідомої планети. Він багато спостерігав, але в листопаді 1916 р. раптово помер. Його поховали на території обсерваторії неподалік від вежі 24-дюймового телескопа.

Пошуки «планети Х» на обсерваторії у Флегстаффі знову поновили в 1929 р., коли став до ладу новий 13-дюймовий ширококутний астрограф. Цей телескоп дозволяв упродовж годинної експозиції отримувати на фотоплатівці, що покривала 160 квадратних градусів на небесній сфері, зображення зір до 17-ї зоряної величини. Такі характеристики телескопа відкривали нові можливості для пошуку дев’ятої планети. Але навіть найкращий телескоп — це лише інструмент, без спостерігача він нічого не вартий.

За три місяці до введення в дію нового телескопа, в обсерваторії Ловелла став до роботи на посаді спостерігача Клайд Томбо — тоді 22-річний аматор астрономії. До обсерваторії його запросив Весто Слайфер, вражений замальовками Марса і Юпітера, виконані Томбо під час спостережень на саморобному телескопі й надіслані у Флегстафф.

 

Клайд Томбо, на відміну від Персиваля Ловелла, походив з доволі бідної фермерської родини. Але як і свій попередник, він цікавився астрономією з дитячих років. Важка робота на фермі не заважала йому в нічний час спостерігати зоряне небо. До слова, родина підтримувала це захоплення Клайда, а тому всіляко йому допомагала.

Томбо розпочав пошуки «планети Х» у квітні 1929 р. З інтервалом у кілька днів він робив три знімки певної ділянки неба, а потім два з них переглядав на блінк-компараторі — спеціальному приладі, що дозволяв почергово різко змінювати перегляд зображення тієї самої ділянки зоряного неба на обох платівках. Внаслідок такої зміни, зображення об’єкта, що мав зміщення на одній із платівок, «стрибало» у полі зору окуляра блінк-компаратора. Третій знімок К. Томбо робив для того, щоб мати «страховку» від суто фотографічних дефектів на будь-якій з двох перших платівок.

Робота була важкою. Кожної погожої ночі Томбо фотографував зоряне небо. На одній платівці містилося в середньому 160 тисяч зображень зір, а тому на повний перегляд платівки з малою щільністю зір він витрачав три дні, працюючи впродовж шести-семи годин. Платівка з великою щільністю зоряних зображень (на ній було до 400 тис. зір) вимагала опрацювання упродовж майже місяця. Загалом Томбо працював по 12 — 14 годин на добу.

18 лютого 1930 р. К. Томбо почав порівнювати зображення (на платівках, отриманих 23 і 29 січня) в околиці зорі Дельта Близнюків. Одна з слабких зір стала «стрибати» в полі зору блінк-компаратора. Зміщення об’єкта було дуже малим (3,5 мм), а це вказувало на те, що його орбіта має лежати за орбітою Нептуна. Томбо зрозумів — він, очевидно, знайшов «планету Х»!

Після того, як спало хвилювання, К. Томбо, а потім й інші співробітники обсерваторії, стали переглядати платівки. Весто Слайфер заявив, що «можливо, це “планета Х”, але щоб пересвідчитися в цьому потрібно спостерігати її рух упродовж кількох тижнів». Такі спостереження було виконано. Їх результати переконали астрономів у тому, що відкритий К. Томбо об’єкт — це нова, раніше невідома, планета.

Оголошення про відкриття дев’ятої планети Сонячної системи обсерваторія у Флегстаффі зробила 13 березня 1930 року. У цей день її засновнику Персивалю Ловеллу виповнилося б 75 років. Цікаво, що Уран, сьому від Сонця планету, Вільям Гершель відкрив 13 березня, але в 1781 р. Щоправда зробив він це випадково.

Дев’ята планета отримала назву Плутон, яку, до слова, запропонувала 11-річна Венеція Берней, донька професора астрономії з Оксфорда. Ця назва «перемогла» деякі інші, бо продовжувала традицію з назвами планет — всі вони носять імена римських богів. А Плутон (у Стародавній Греції Аїд) — це бог підземного царства. Планета, що лежить на околиці Сонячної системи й отримує від Сонця значно менше світла, ніж інші її посестри, цілком справедливо заслуговує на таке ім’я. Але в ньому є ще один, дуже символічний і красивий зміст, — дві перші літери П і Л означають також Персиваль Ловелл.

Мало відомий Плутон

Хоча Плутон відкрили 85 років тому й астрономи за цей час добре визначили елементи орбіти планети, але вивчити її будову змогли лише в загальних рисах. Причина цього банальна ― велика відстань планети від Землі: навіть Космічний телескоп імені Габбла не спроможний розрізнити на диску Плутона якісь певні утворення. Планета, очевидно, має тверду поверхню з полярними шапками, а також атмосферу. За хімічним складом Плутон на 70 % складають тверді породи, а в його атмосфері переважає азот.

 

1978 р. було відкрито Харон ― перший і найбільший супутник Плутона. Його розміри, як порівняти з розмірами планети (діаметр ~ 2200 км), доволі великі (діаметр ~ 1200 км). Оскільки центр мас (барицентр) цих тіл лежить у відкритому просторі між ними, то таку систему (за визначенням) називають подвійною планетою. Окрім Харона, поблизу Плутона відкрито ще чотири супутники ― Стікс (2005), Нікс (2005), Цербер (2011), і Гідра (2012). Усі вони малі розмірами.

 

Космічна місія «Нові Горизонти»

Досліджувати Плутон з поверхні Землі важко. Космічні телескопи, що працюють на орбіті нашої планети, також дають мало нової інформації про це віддалене небесне тіло. Зрозуміло, що найкращий варіант — спрямувати до нього автоматичну міжпланетну станцію. Ідеї щодо такої місії стали набувати форм у вигляді конструкторських креслень наприкінці 80-х років минулого століття. Було кілька різних пропозицій, але 2001 р. NASA обрало для реалізації проект, що отримав назву «Нові Горизонти» (New Horizons).

Автоматична міжпланетна станція «Нові Горизонти» стартувала з поверхні Землі 19 січня 2006 р., тобто ще до тієї історичної події, коли Плутон позбавили звання дев’ятої планети Сонячної системи. Процедура «пониження» статусу Плутона відбулася 24 серпня 2006 р. Саме в цей день у Празі на Генеральній асамблеї Міжнародного астрономічного союзу (МАС) відбулося голосування за резолюцію згідно з якою у Сонячній системі астрономи запроваджували нове сімейство об’єктів ― карликові планети. Першим об’єктом цього сімейства і став Плутон.

Причина такого рішення (щодо якого досі є незгодні й не лише в середовищі астрономів) полягала в тому, що з початку ХХІ ст. астрономи стали відкривати у поясі Койпера об’єкти більші розмірами, ніж Плутон. Стало зрозуміло, що таких об’єктів може бути доволі багато, принаймні, з десяток. Їх потрібно було або оголошувати новими планетами (десятою, одинадцятою тощо), або знайти їм іншу «нішу». МАС пішов якраз цим шляхом: спеціально створена робоча група під керівництвом Майкла Брауна розробила рекомендації щодо запровадження сімейства карликових планет і віднесення до цього сімейства не лише нових об’єктів з пояса Койпера, але також і Плутона.

Хай там як, але в середині липня 2015 р. космічний зонд пройде крізь систему Плутона — повз планету та її супутники. Упродовж 9 днів (лише 9 днів!) він буде збирати дані про ці небесні об’єкти. 14 липня 2015 р. об 11 год 50 хв за всесвітнім часом автоматична міжпланетна станція «Нові Горизонти» пройде на мінімальній відстані у 12 500 км від поверхні Плутона й виконає дослідження в автоматичному режимі за заздалегідь складеною програмою. Увечері цього дня зонд передасть попередню інформацію на Землю. Оскільки відстань до Плутона велика й радіосигнал від космічного зонда досить слабкий, то швидкість передачі даних буде відносно низькою. Це означає, що на красиві знімки Плутона нам доведеться чекати ще якийсь час.

Цікаво, що космічний апарат, рухаючись в системі Плутона, пройде крізь тінь планети та її супутника Харона. Це дозволить краще оцінити будову атмосфер цих небесних тіл.

 

Звісно, зонд «Нові Горизонти» послали до Плутона не так за красивими знімками, як за новою інформацією про це небесне тіло. Щоб її отримати космічний апарат, маса якого становить майже 480 кг, обладнали різними науковими приладами. Серед них ультрафіолетовий спектрометр, детектор заряджених частинок, детектор космічного пилу, радіоспектрометр, а також фотокамери. Двигуни й наукова апаратура живляться від радіоізотопного джерела живлення.

 

Окрім наукових приладів на облавку космічного апарату, що летить до Плутона, є кілька символічних речей. Серед них ― прапор США, а також контури штатів Флорида (місце старту зонда) і Мериленд (у цьому штаті космічний зонд було виготовлено). Є також поштова марка й два CD-диска ― на одному вміщено портрети співробітників, що брали участь у місії «Нові Горизонти», а другий містить імена понад 434 000 людей, які взяли участь у конкурсі «Надішли своє ім’я на Плутон» (Send Your Name to Pluto).

Проте найцікавішим серед цих речей є спеціальний контейнер, прикріплений до нижньої частини космічного апарата. У ньому вміщено частину праху Клайда Томбо ― астронома, який відкрив Плутон. На контейнері поміщено напис: «Тут міститься прах американця Клайда В. Томбо, першовідкривача Плутона і “третьої зони” Сонячної системи, син Аделі і Мюрон, чоловік Патрисії, батько Аннет і Олдена, астроном, учитель, дотепник та друг: Клайд В. Томбо (1906―1997)».

 

Отже, автоматична міжпланетна станція «Нові Горизонти» прибуває в систему Плутона. Невдовзі ми станемо учасниками історичної події ― побачимо раніше небачений світ.

© Іван Крячко, 3 липня 2015 р.