Den 14. juli, omtrent klokken 08.00 østlig tid, vil et halvt tonn NASA-romfartøy som har kjørt tvers over solsystemet i ni og et halvt år endelig innhente bittelille Pluto, tre milliarder kilometer fra solen den mest fjerne gjenstanden noen eller noe fra Jorden noen gang har besøkt. Pluto ble ikke synlig for det blotte øye selv oppdaget før i 1930, og har blitt sett på som solsystemets underlige ball siden den gang, helt annerledes enn de steinete planetene nær solen, inkludert jorden, og like ulikt de ytre gassgigantene. Denne sære og mystiske lille verdenen vil svinge inn i dramatisk utsikt når romfartøyet New Horizons tar sin nærmeste tilnærming, bare 6000 kilometer unna, og kameraer ombord knipser tusenvis av bilder. Andre instrumenter vil måle Plutos topografi, overflate- og atmosfærisk kjemi, temperatur, magnetfelt og mer. New Horizons vil også ta en hard titt på Plutos fem kjente måner, inkludert Charon, den største. Det kan til og med finne andre måner, og kanskje en ring eller to.
Relaterte leser
Pluto Files: The Rise and Fall of America's Favorite Planet
KjøpeRelatert innhold
- Første offisielle data fra Pluto Flyby omformer dvergplanetens historie
- Disse instrumentene vil hjelpe NASA med å finne ut om livet kan trives med Europa
Det var knapt for 20 år siden da forskere for første gang fikk vite at Pluto, langt fra alene i utkanten av solsystemet, bare var en i en enorm sverm av små frosne kropper i en bred, bred bane rundt solen, som en ring av søppel igjen i utkanten av en byggesone. Denne innsikten har blant annet fremdrevet New Horizons-oppdraget. Forstå Pluto og hvordan det passer med de resterende kroppene, sier forskere, og du kan bedre forstå dannelsen og utviklingen av solsystemet i seg selv.
Hvis alt går bra, vil "møte dagen", som New Horizons-teamet kaller det, være en korkopplevende feiring av enorm vitenskapelig og teknisk dyktighet - det er ingen liten bragd å kaste en samling presisjonsinstrumenter gjennom det friste tomrommet med hastigheter opp til 47.000 mil i timen for å møte nesten et tiår senere med en iskule sfære omtrent halvparten så bred som USA er bred. Dagen vil også være en søt rettferdiggjørelse for lederen for oppdraget, Alan Stern. En 57 år gammel astronom, luftfartsingeniør, ville være astronaut og selvbeskrevet “rabalder”, Stern har brukt den bedre delen av karrieren sin for å kjempe for å få Pluto den oppmerksomheten han synes den fortjener. Han begynte å presse NASA til å godkjenne et Pluto-oppdrag for nesten et kvart århundre siden, og så i frustrasjon på da byrået ga grønt lys til den ene Pluto-sonden etter den andre, bare for senere å avbryte dem. "Det var utrolig frustrerende, " sier han, "som å se Lucy rive fotballen bort fra Charlie Brown, om og om igjen." Til slutt rekrutterte Stern andre forskere og innflytelsesrike senatorer til å bli med i lobbyarbeidet hans, og fordi underdog Pluto lenge har vært barnets favoritt, talsmenn for oppdraget verve savne barn til å skrive til kongressen og oppfordret til at finansiering til romfartøyet ble godkjent.
New Horizons misjonskontroll har hovedkontor ved Johns Hopkins Universitys Applied Physics Laboratory nær Baltimore, hvor Stern og flere dusin andre Plutonians vil bli installert i flere uker rundt det store juli-arrangementet, men jeg fanget opp Stern sent i fjor i Boulder ved Southwest Research Institute, hvor han er assisterende visepresident for forskning og utvikling. Et billedvindu på det imponerende kontoret hans vender ut mot Rockies, der han ofte går for å gå turer og slappe av. Trim og atletisk på 5-fots-4, han er også en løper, en idrett han utøver med nøyaktigheten av, vel, en rakettforsker. Han har beregnet fremskritt, og sier (bare halvspøke) at han ville vært i verdensklasse hvis bare beina var lengre. Det ville ikke være en overdrivelse å si at han er en polariserende skikkelse i det planetariske vitenskapssamfunnet; hans ensomme jakt etter Pluto har irritert noen kolleger. Så har hans lidenskapelige forsvar for Pluto i årene siden astronomitjenestemenn berømte demotifisert den til en "dvergplanet", og gir den rumpaen ut av den eksklusive solsystemklubben, som nå er begrenset til de åtte biggies.
Tidspunktet for den fornærmelsen, som er slik Stern og andre plettede elskere av Pluto ser det, kunne ikke ha vært mer dramatisk, og kom i august 2006, bare måneder etter at New Horizons hadde raket ut i verdensrommet fra Cape Canaveral. Det som gjør Plutos undergang enda mer smertefullt ironisk for Stern, er at noen av de banebrytende vitenskapelige oppdagelsene som han hadde spådd, styrket motstandernes argumenter sterkt, alt mens han åpnet døren til en ny tidsalder med planetarisk vitenskap. Stern brukte faktisk begrepet “dvergplanet” allerede på 1990-tallet.
Alan Stern, hovedetterforsker for New Horizons-oppdraget, begynte å presse for å sende et romfartøy til Pluto for mer enn to tiår siden. "Jeg må innrømme en viss stahet, " sier han. (Jamie Kripke) 
Det romfartøyet New Horizons på 1 054 pund bærer syv vitenskapelige instrumenter for å studere overflaten og atmosfæren til Pluto og dets måner. Instrumentene har sjarmerende navn som Alice, Ralph og REX. (NASA) 
Å løse Plutos overflateegenskaper er som å prøve å lage markeringene på en fotball fra 40 miles unna. Disse utsiktene ble konstruert av Hubble-fotografier. (NASA) 
New Horizons tok dette fargebildet av Pluto og dens største måne, Charon, fra 71 millioner miles out. Snart vil overflatefunksjonene være tydelig synlige. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute) 
En Atlas V-rakett lanserte New Horizons ut i verdensrommet fra Cape Canaveral 19. januar 2006. Romfartøyet besøkte Jupiter i februar 2007 og fikk et gravitasjonsløft som trimmet tre år av reisen. (NASA) **********
Den velstående astronomen Percival Lowell, viden kjent for å insistere på at det var kunstige kanaler på Mars, begynte først å søke etter Pluto ved hans private observatorium i Arizona i 1905. Omhyggelig undersøkelse av planetariske baner hadde antydet at Neptun ikke var den eneste gjenstanden der ute som utøvde en gravitasjon slep på Uranus, og Lowell forsøkte å finne det han kalte “Planet X.” Han døde uten suksess, men en ung mann ved navn Clyde Tombaugh, som hadde en lidenskap for astronomi, men ingen universitetsutdanning, ankom observatoriet og plukket opp søk i 1929. Etter 7000 timer med å stirre på rundt 90 millioner stjernebilder, fikk han øye på en ny planet på sine fotografiske plater i februar 1930. Navnet Pluto, den romerske guden i underverdenen, ble foreslått av en 11-åring Britisk jente ved navn Venetia Burney, som hadde diskutert funnet med bestefaren. Navnet ble enstemmig vedtatt av staben i Lowell Observatory delvis fordi de to første bokstavene er Percival Lowells initialer.
Plutos ensomme natur forvirret forskere i flere tiår. Burde det ikke være andre, lignende objekter utover Neptun? Hvorfor så det ut til at solsystemet gikk tom for materiale så brått? "Det virket bare rart at det ytre solsystemet ville være så tomt, mens det indre solsystemet var fylt med planeter og asteroider, " husker David Jewitt, en planetforsker ved UCLA. Gjennom flere tiår foreslo forskjellige astronomer at det var mindre kropper der ute, men likevel usett. Kometer som jevnlig sveiper inn for å lyse opp nattehimmelen, spekulerte de, sannsynligvis haglet fra et belte eller en skive med søppel ved solsystemets ytre rekkevidde.
Stern argumenterte i et papir som ble publisert i 1991 i tidsskriftet Icarus, ikke bare at beltet eksisterte, men også at det inneholdt ting så store som Pluto. De var rett og slett for langt borte og for svake til å bli lett sett. Hans resonnement: Neptuns måne Triton er en nesten-tvilling av Pluto, og sirklet sannsynligvis i bane rundt Solen før den ble tatt til fange av Neptuns tyngdekraft. Uranus har en drastisk skråstilt rotasjonsakse, sannsynligvis på grunn av en kollisjon for et år siden med et objekt i Pluto-størrelse. Det gjorde minst tre Pluto-lignende gjenstander, noe som antydet at Stern måtte være mer. Antallet planeter i solsystemet vil en dag måtte revideres oppover, mente han. Det var sannsynligvis hundrevis, med flertallet, inkludert Pluto, best tildelt en underkategori av "dvergplaneter."
Bare et år senere ble den første gjenstanden (annet enn Pluto og Charon) oppdaget i den fjerne regionen, kalt Kuiper Belt etter den nederlandskfødte astronomen Gerard Kuiper. Funnet av Jewitt og hans kollega, Jane Luu, er det bare 100 mil over, mens Pluto spenner over 1430 miles. Et tiår senere oppdaget Caltech-astronomene Mike Brown og Chad Trujillo en gjenstand omtrent halvparten av størrelsen på Pluto, stor nok til å være sfærisk, som de kalte Quaoar (uttales som "kwa-krig" og oppkalt etter skaperguden i mytologien fra før -Kolumbiske Tongva-folk innfødt til Los Angeles-bassenget). Det ble fulgt raskt etter hverandre av Haumea, og i 2005 fant Browns gruppe Eris, omtrent i samme størrelse som Pluto og også sfærisk.
Planetforskere har oppdaget mange hundre mindre Kuiper Belt-objekter; Det kan være så mange som ti milliarder kroner som ligger en kilometer eller mer. Stern vil ta en mer nøyaktig folketelling av størrelsene sine med kameraene på New Horizons. Hans enkle idé er å kartlegge og måle Plutos og Charons kratere, som er tegn på kollisjoner med andre Kuiper Belt-objekter og dermed tjener som et representativt utvalg. Når Pluto er nærmest solen, fordamper frossent overflatemateriale til en midlertidig atmosfære, hvorav noen slipper ut i verdensrommet. Denne "flukt erosjon" kan slette eldre kratere, så Pluto vil gi en nylig folketelling. Charon, uten denne erosjonen, vil tilby en plate som spenner over kosmisk historie. I en ledende teori ville den originale, mye tettere Kuiper Belt ha dannet dusinvis av planeter så store eller større enn Jorden, men de orbitale endringene til Jupiter og Saturn kastet de fleste byggesteinene bort før det kunne skje, og nappet planetdannelse i knopp.
Da New Horizons ble lansert på Cape Canaveral 19. januar 2006, hadde det blitt vanskelig å argumentere for at Pluto var vesentlig annerledes enn mange av Kuiper Belt-naboene. Merkelig nok eksisterte ingen streng definisjon av “planet” den gangen, så noen forskere hevdet at det burde være en størrelsesavskjæring for å unngå å gjøre listen over planeter for lang. Hvis du kalte Pluto og de andre relativt små kroppene noe annet, ville du sitte igjen med en fin, ryddig åtte planeter - Merkur gjennom Neptun. I 2000 hadde Neil deGrasse Tyson, direktør for Hayden Planetarium i New York City, berømt valgt det siste alternativet, og etterlot Pluto fra en utstilling med solsystem.
Da, med New Horizons, mindre enn 15 prosent av veien til Pluto, stemte medlemmer av Den internasjonale astronomiske unionen, som var ansvarlige for å navngi og klassifisere himmelobjekter, på et møte i Praha for å gjøre denne ordningen offisiell. Pluto og de andre skulle nå bli kjent som dvergplaneter, som i motsetning tilternes opprinnelige betydning ikke var planeter. De var et helt annet dyr. Fordi han oppdaget Eris, blir Caltechs Brown noen ganger beskyldt for nedbrytningen. Han har sagt at han ville ha det bra med begge utfallene, men han ga tittelen på memoaret sitt fra 2010 How I Killed Pluto and Why It Had It Coming .
"Det er pinlig, " husker Stern, som ikke var i Praha for å stemme. "Det er vitenskapelig galt, og det er galt pedagogisk." Han sa den samme typen ting offentlig den gangen, på språk som er uvanlig sløv i vitenskapens verden. En av de dummeste argumentene for å demotere Pluto og de andre, bemerket Stern, var ideen om at det å ha 20 eller flere planeter på en eller annen måte ville være upraktisk. Også latterlig, sier han, er forestillingen om at en dvergplanet egentlig ikke er en planet. “Er en dverg eviggrønn ikke en eviggrønn?” Spør han.
Sterns knapt skjulte forakt for det han anser som tåpelighet for de byråkratiske og vitenskapelige variantene, har ikke alltid elsket ham for kollegene. En astronom jeg spurte om Stern svarte: "Min mor lærte meg at hvis du ikke kan si noe fint om noen, ikke si noe." En annen sa, "Hans etternavn er 'Stern.' Det forteller deg alt du trenger å vite. ”
DeGrasse Tyson, på sin side, gir målrettet ros: "Når det gjelder alt fra å vekke offentlig holdning til støtte for astronomi til å gå inn for romfartsoppdrag til å forsvare Pluto, er Alan Stern alltid der."
Stern inspirerer også til mindre reservert beundring. "Alan er utrolig kreativ og utrolig energisk, " sier Richard Binzel, en planetforsker MIT som har kjent Stern siden skoledagene. "Jeg vet ikke hvor han får det."
**********
Stern vokste opp i New Orleans og senere Dallas. Faren var forretningsfører, og moren ble hjemme hos Alan og hans to søsken. "Alan var 100 prosent konsumert med romfart i en alder av 8 år, " minnes hans yngre bror Hap, en advokat i Dallas. "Han ønsket at mer enn noe annet skulle være en astronaut." Da Stern gikk på college, i 1975, var Apollo-programmet avsluttet og den første lanseringen av romfergen var flere år unna, men etter å ha tilbrakt et studieår eller to som en " slacker ”- dette ordet - han begynte å arbeide for å bli nøyaktig hva NASA ville forvente av astronautkandidatene: en overachiever. "Jeg laget rette A-er fra det tidspunktet, " sier han og uteksaminert fra University of Texas i Austin med grader innen fysikk og astronomi. Også fritidsfagene hans var astronautvennlige: Han fikk flygerlisensen, ble flyinstruktør
Folk avgir løfter som dette hele tiden. De er langt enklere å lage enn å beholde - spesielt når karrieremålet ditt er noe så urealistisk romantisk som å bli astronaut. og lærte å skyve og skyve dykk.
Han ble værende på Austin og hentet mastergrad innen romfartsteknikk og planetariske atmosfærer. Han tok seg jobb som ingeniør hos flyfartselskapet Martin Marietta, og arbeidet med forskjellige satellittprogrammer. Deretter flyttet han til Laboratory for Atmospheric and Space Physics ved University of Colorado, i Boulder, hvor han tegnet og hadde tilsyn med et instrument for en satellitt beregnet på å studere Halleys Comet under besøket i 1986. Den satellitten var imidlertid ombord romfergen Challenger da skipet eksploderte 28. januar 1986, og drepte sitt syv-medlemmers mannskap og satte USAs menneskelige romfartprogram i hiatus.
Stern hadde blitt fascinert av kometer, og endte med å skrive en doktorgradsavhandling om utviklingen til de iskalde kroppene, og han tenkte instrumenter for å studere dem. Hans ultrafiolette spektrograf ville fange lys som spretter av en komets midlertidige atmosfære for å finne ut hva den var laget av. I fjor, da Det europeiske romfartsorganets Rosetta-sonde ble den første som noen gang har gått i bane om en komet, fant en av Sterns UV-spektrografer overflaten til kometen overraskende blottet for vannis.
Gitt den ekstraordinære bragden, ingenting om ikke nådeløs, søkte Stern astronautkorpset tre ganger etter at skyttelen hadde begynt å fly igjen i 1988, og ble til og med valgt som en av 130 blant tusenvis av søkere som skulle komme til Houston for å intervjue. Til slutt ble han ikke valgt. Men han håpet at han ville få et nytt skudd da kometen Hale-Bopp tente på nattehimmelen i 1997. Han tilpasset et av instrumentene sine for å sykle på skyttelen - og hvem var bedre å betjene det enn Stern selv? NASA kastet avgjørelsen over til et utvalg av astronauter, som bestemte at hans ekspertise ville være essensiell, og han ble opphisset til å være på vei til plass til slutt.
I siste øyeblikk satte imidlertid NASA en kanadisk astronaut på flukten, og slo Stern av. Det plager ham selv i dag å minne om skuffelsen. “Jeg var veldig opprørt fordi jeg skjønte at det ikke var noe ... tiden var tom. Det var ingen måte at jeg ... det hele ble gjort. Det var en ferdig avtale. Det er den eneste gangen i livet jeg noensinne har grått over noe om jobb, sier han. "Jeg mener jeg bare mistet det."
Men det bremset ham ikke. I tillegg til å føre tilsyn med oppdrag, og en kort oppsummering som NASAs assisterende administrator for vitenskap, var han medstiftet et selskap som heter Uwingu, som skaffer penger til astronomiaktiviteter ved (uoffisielt) å selge namnerettighetene til exoplaneter og kratere på Mars. Han var også medstiftet World View, som planlegger å ta turister til kanten av plassen i ballonger i høy høyde, og et annet selskap, kalt Golden Spike, for å selge Moon-oppdrag til land som vil reise dit. Og ett prosjekt kunne oppnå sin drøm om å gå ut i verdensrommet selv. Han og teamet hans på Southwest har designet instrumenter for suborbital romflyt planlagt av de private selskapene Virgin Galactic og XCOR Aerospace. Forskere vil trenge å kjøre instrumentene, og, sier Stern, "Vi har kjøpt totalt ni seter, " på separate flyreiser. Han er fast bestemt på å okkupere flere av dem.
**********
Det er imidlertid en annen årsak som besetter ham enda mer lidenskapelig enn å reise til verdensrommet. “Selv på ungdomsskolen, ” sa Binzel, da jeg møtte ham i Boulder, “Alan snakket med meg om det. Han er som Luke Skywalker. ”Så i en spotlig Darth Vader-etterligning:“ Å utforske Pluto ... er din skjebne. ”
Planetforskere har lært bare noen få ting om Pluto siden oppdagelsen: De har festet ned sin bane på 248 år, og nære observasjoner av hvordan Pluto og Charon sirkler hverandre har gitt sine størrelser og masser. Fra disse kan komposisjoner forutsies - en blanding av stein og is. Hoveddelen av isen på begge deler er frossent vann, mens isbelegget Plutos overflate stort sett er frosset nitrogen. Overflatetemperaturer svever rundt minus 380-grader Fahrenheit.
New Horizons forventes å avsløre mye mer. Synlige lyskameraer teller ikke bare kratre, men også kart over åser, daler, klipper og sprekker som er mindre enn en fotballbane. Infrarøde sensorer vil vise variasjoner i overflatetemperatur, kanskje avsløre varme flekker som antyder geologisk aktivitet. Ett sett med instrumenter vil analysere den kjemiske sammensetningen av overflaten, mens et annet, ligner spektrografen ombord Rosetta, vil studere den midlertidige atmosfæren.
Listen over spørsmål er nesten uendelig. Har Pluto et hav med flytende vann under den iskalde overflaten, for eksempel som de på iskalde månene til Jupiter og Saturn? Mater det havet geysirer som sprøyter ut i verdensrommet? Hvorfor har Pluto en høyere andel av berg under isen enn Charon?
Og så er det spørsmålene forskerne ikke engang vet nok til å stille. "Den store leksjonen i planetarisk vitenskap, " sier Stern, "er når du gjør en første rekognosering av en ny type objekt, bør du forvente det uventede."
På møtet med dagen, skal kona til Stern, Carole, og deres tre barn sammen med foreldre, søsken, nieser og nevøer og flere søskenbarn bli med ham i misjonshovedkvarteret. "Jeg kan ikke forestille meg å ikke være der, " sier Sterns yngste datter, Kate, 24. "Det er som om du er gift og din kone føder og du ikke dukker opp."
Allerede romfartøyets tilnærming lager nyheter. I april ga NASA ut de første fargebildene av Pluto og Charon fra New Horizons. De beste fotografiene er ennå ikke kommet. Noen av Pluto-elskere har spekulert i at New Horizons, når de bringer denne uskarpe klatteren i fokus, kan finne en grunn til å gjenopprette sin planetariske status. Det er en romantisk forestilling, men Stern er ikke overbevist. Han er i stedet fokusert på detaljene i møtet, på dataene som allerede strømmer inn og på en ny forståelse av et objekt som har fengslet oppmerksomheten hans i mer enn to tiår, og mystifisert verden i åtte og et halvt. “Det sier noe veldig dypt om mennesker og samfunnet vårt, noe veldig bra om oss, at vi har investert vår tid og skatt på å bygge en maskin som kan fly over tre milliarder kilometer med plass til å utforske Pluto-systemet. Men, fortsetter han, "det gjør det vanskelig å feire og sette pris på den bragden i sammenheng med en kontinuerlig diskusjon om Plutos undergang."
