В течение многих десятилетий с момента открытия в 1930 году ученые не могли рассмотреть Плутон. Без качественных снимков они не могли ответить на основные вопросы по поводу его поверхности и атмосферы. Но во вторник New Horizons пролетел мимо Плутона и сделал массу снимков, которые долгое время будут заполнять учебники и музеи и приблизят исследователей к пониманию зарождения жизни в нашей Вселенной.
Важную роль в успехе экспедиции играют инструменты, которыми оснащена космическая станция New Horizons. Какие сложности преодолели разработчики камеры Ralph, чтобы она могла спустя десять лет после запуска в космос порадовать нас отличными снимками?
Камера Ralph
Перепады температур
Камера Ralph похожа на обычную зеркальную камеру с фокусным расстоянием 75 мм и светосилой f/8.7. Но сделать её гораздо сложнее, потому что путешествие должно было занять девять с половиной лет минимум. Система должна справляться с влиянием космической среды — излучения, колебания температур — в течение этого срока.
Понижение температуры заставляет материалы сжиматься, при этом разные материалы сжимаются с разной скоростью. Разработчики приняли решение сделать Ralph из одного материала — алюминия, чтобы объем деталей менялся одновременно, сохраняя фокусное расстояние. Даже зеркала сделаны из алюминия, обработанного алмазом.
Только объектив выполнен из стекла.
Нужно больше света
Другая сложность состояла в недостатке света. Ralph должен был делать снимки, используя только солнечный свет, достигающий Плутона. Вспышки на New Horizons не предусмотрено. Во время полёта New Horizons фотографировала сторону Плутона, направленную от Солнца — свет был отражен от Харона. «Это как делать фото, используя свет от четверти Луны на Земле», — комментирует старший инженер, ответственный за оптику в миссии.
Камеру разработали специально для таких условий освещенности, её нельзя перенастроить. Нельзя изменить размер диафрагмы. Устройство должно было получить минимальное количество фотонов и превратить их в изображение. Поэтому Ralph чрезвычайно восприимчив к яркому свету. Свет, отражённый от Луны или Земли, мог уничтожить Ralph, что заставило исследователей держать апертуру закрытой почти два года.
Спустя 20 месяцев после запуска, в 2007 году, New Horizons сфотографировал Юпитер и его луну.
Нужно меньше массы
НАСА было нужно как можно больше топлива на борту New Horizons, поэтому все инструменты должны были обладать как можно меньшей массой. Разработчики сообщили агентству, какая масса будет у инструмента, но НАСА попросило сделать его еще легче, чтобы продлить путешествие.
В итоге Ralph весил 10,4 килограмма — ниже требований, озвученных агентством. При этом инструмент потребляет 7 ватт электрической энергии, как обычный ночник.
Времени на разработку было не очень много: команда надеялась спроектировать, построить и протестировать Ralph за 36 месяцев, но завершила работу через 22 месяца. После этого девять с половиной лет камера летела к Плутону. И достигла цели, находясь близко к нему в течении нескольких часов.
