Quel objet céleste a été visité par la sonde spatiale New Horizons en 2015 ?
Pluton
New Horizons est une sonde spatiale interplanétaire lancée dans le cadre du programme New Frontiers de la NASA. Conçu par le laboratoire de physique appliquée (APL) de l'université Johns Hopkins et le Southwest Research Institute (SwRI), avec une équipe dirigée par S. Alan Stern, le vaisseau spatial a été lancé avec pour mission principale d'effectuer une étude de survol du système Pluton, et une mission secondaire pour survoler et étudier un ou plusieurs autres objets de la ceinture de Kuiper (KBO). La majeure partie du voyage post-Jupiter s'est déroulée en mode hibernation pour préserver les systèmes à bord, à l'exception de brèves vérifications annuelles. Le 6 décembre 2014, New Horizons a été remis en ligne pour la rencontre avec Pluton et le contrôle des instruments a commencé. Le 15 janvier 2015, la sonde New Horizons entamait sa phase d'approche de Pluton. Le 14 juillet 2015, à 11 h 49 UTC, il a volé à 12 500 km au-dessus de la surface de Pluton, ce qui en fait le premier vaisseau spatial à explorer la planète naine. Après avoir terminé son survol de Pluton, New Horizons a manœuvré pour un survol de l'objet de la ceinture de Kuiper, qui devrait avoir lieu le 1er janvier 2019, à 43,4 UA du Soleil. Stamatios "Tom" Krimigis, chef de la division spatiale du Laboratoire de physique appliquée, l'un des nombreux participants au concours du programme New Frontiers, a formé l'équipe New Horizons avec Alan Stern en décembre 2000. Nommé chercheur principal du projet, Stern a été décrit par Krimigis comme « la personnification de la mission Pluton ». New Horizons était basé en grande partie sur le travail de Stern depuis Pluto 350 et impliquait la majeure partie de l'équipe de Pluto Kuiper Express. La proposition New Horizons était l’une des cinq propositions officiellement soumises à la NASA. Il a ensuite été sélectionné comme l'un des deux finalistes à faire l'objet d'une étude conceptuelle de trois mois, en juin 2001. L'autre finaliste, POSSE (Pluton and Outer Solar System Explorer), était un concept de mission Pluton distinct mais similaire de l'Université. de Colorado Boulder, dirigé par le chercheur principal Larry W. Esposito et soutenu par le JPL, Lockheed Martin et l'Université de Californie. Cependant, l'APL, en plus d'être soutenu par les développeurs de Pluto Kuiper Express au Goddard Space Flight Center et à l'Université de Stanford, était avantagé ; ils avaient récemment développé NEAR Shoemaker pour la NASA, qui était entré avec succès en orbite autour de 433 Eros plus tôt dans l'année et atterrirait plus tard sur l'astéroïde en fanfare scientifique et technique. En novembre 2001, New Horizons a été officiellement sélectionné pour bénéficier d'un financement dans le cadre du programme New Frontiers. Cependant, le nouvel administrateur de la NASA nommé par l'administration Bush, Sean O'Keefe, n'était pas favorable à New Horizons et l'a effectivement annulé en ne l'incluant pas dans le budget de la NASA pour 2003. L'administrateur associé de la NASA pour la direction des missions scientifiques, Ed Weiler, a incité Stern faire pression pour le financement de New Horizons dans l'espoir que la mission apparaisse dans le Planetary Science Decadal Survey ; une « liste de souhaits » hiérarchisée, compilée par le Conseil national de recherches des États-Unis, qui reflète les opinions de la communauté scientifique. Après une intense campagne visant à obtenir le soutien de New Horizons, l'Enquête décennale des sciences planétaires de 2003 à 2013 a été publiée à l'été 2002. New Horizons était en tête de liste des projets considérés comme les plus prioritaires par la communauté scientifique dans la catégorie de taille moyenne ; avant les missions sur la Lune, et même sur Jupiter. Weiler a déclaré que c'était le résultat que « [son] administration n'allait pas se battre ». Le financement de la mission a finalement été assuré après la publication du rapport, et l'équipe de Stern a finalement pu commencer à construire le vaisseau spatial et ses instruments, avec un lancement prévu en janvier 2006 et une arrivée sur Pluton en 2015. Alice Bowman est devenue responsable des opérations de mission. Après la séparation du lanceur, le contrôle global a été pris par le centre d'opérations de mission (MOC) du laboratoire de physique appliquée du comté de Howard, dans le Maryland. Les instruments scientifiques sont exploités au Clyde Tombaugh Science Operations Center (T-SOC) à Boulder, Colorado. La navigation est effectuée dans diverses installations du sous-traitant, tandis que les données de position de navigation et les cadres de référence célestes associés sont fournis par la station Flagstaff de l'observatoire naval par l'intermédiaire du siège de la NASA et du JPL ; KinetX est le responsable de l'équipe de navigation de New Horizons et est responsable de la planification des ajustements de trajectoire à mesure que le vaisseau spatial accélère vers le système solaire externe. Par coïncidence, c'est à la station de l'Observatoire naval de Flagstaff que les plaques photographiques ont été prises pour la découverte de la lune Charon de Pluton ; et l'Observatoire naval est lui-même non loin de l'Observatoire Lowell où Pluton a été découverte. New Horizons était initialement prévu comme un voyage vers la seule planète inexplorée du système solaire. Lorsque le vaisseau spatial a été lancé, Pluton était encore classée comme planète, avant d'être reclassée comme planète naine par l'Union astronomique internationale (UAI). Certains membres de l'équipe New Horizons, dont Alan Stern, ne sont pas d'accord avec la définition de l'AIU et décrivent toujours Pluton comme la neuvième planète. Les satellites de Pluton Nix et Hydra ont également un lien avec le vaisseau spatial : les premières lettres de leurs noms (N et H) sont les initiales de New Horizons. Les découvreurs des lunes ont choisi ces noms pour cette raison, ainsi que pour la relation de Nix et Hydra avec le mythologique Pluton. Environ 1 once des cendres de Clyde Tombaugh se trouvent à bord du vaisseau spatial, pour commémorer sa découverte de Pluton en 1930. Une pièce d'un quart de l'État de Floride, dont le dessin commémore l'exploration humaine, est incluse, officiellement comme poids de finition. L'un des kits scientifiques (un compteur de poussière) porte le nom de Venetia Burney, qui, enfant, a suggéré le nom de « Pluton » après sa découverte. Le but de la mission est de comprendre la formation du système de Pluton, de la ceinture de Kuiper et la transformation du premier système solaire. Le vaisseau spatial a collecté des données sur les atmosphères, les surfaces, les intérieurs et les environnements de Pluton et de ses lunes. Il étudiera également d'autres objets de la ceinture de Kuiper. "À titre de comparaison, New Horizons a collecté 5 000 fois plus de données sur Pluton que Mariner sur la planète rouge." Certaines des questions auxquelles la mission tente de répondre sont les suivantes : De quoi est composée l'atmosphère de Pluton et comment se comporte-t-elle ? A quoi ressemble sa surface ? Existe-t-il de grandes structures géologiques ? Comment les particules du vent solaire interagissent-elles avec l'atmosphère de Pluton ? *carter la composition de la surface de Pluton et Charon *caractérisent la géologie et la morphologie de Pluton et Charon *caractérisent l'atmosphère neutre de Pluton et son taux d'évasion *carter les températures de surface sur Pluton et Charon *recherche d'anneaux et de satellites supplémentaires autour de Pluton New Horizons propose des modes stabilisé en rotation (croisière) et stabilisé sur trois axes (science) entièrement contrôlés par un monoergol hydrazine. Un delta-v supplémentaire après le lancement de plus de 290 m/s est fourni par un réservoir interne de 77 kg. L'hélium est utilisé comme agent de pression, avec un diaphragme en élastomère facilitant l'expulsion. La masse en orbite du vaisseau spatial, carburant compris, dépasse 470 kg sur la trajectoire de survol de Jupiter, mais n'aurait été que de 445 kg pour l'option de vol direct de secours vers Pluton. Il est important de noter que si l’option de secours avait été choisie, cela aurait signifié moins de carburant pour les opérations ultérieures de la ceinture de Kuiper. La communication avec le vaisseau spatial se fait via la bande X. L'engin avait un taux de communication de à Jupiter ; à la distance de Pluton, un taux d'environ par émetteur est attendu. Outre la faible bande passante, la distance de Pluton entraîne également une latence d'environ 4,5 heures (aller simple). Les antennes paraboliques du Deep Space Network (DSN) de la NASA de 70 m sont utilisées pour relayer les commandes une fois au-delà de Jupiter. Le vaisseau spatial utilise des émetteurs et des récepteurs à double redondance modulaire et une polarisation circulaire à droite ou à gauche. Le signal de liaison descendante est amplifié par deux amplificateurs à tubes à ondes progressives (TWTA) redondants de 12 watts montés sur le corps sous la parabole. Les récepteurs sont de nouveaux modèles à faible consommation. Le système peut être contrôlé pour alimenter les deux TWTA en même temps et transmettre un signal de liaison descendante à double polarisation au DSN qui double presque le débit de liaison descendante. Les tests DSN effectués au début de la mission avec cette technique de combinaison à double polarisation ont été couronnés de succès et la capacité est désormais considérée comme opérationnelle (lorsque le budget de puissance du vaisseau spatial permet d'alimenter les deux TWTA). New Horizons a enregistré les données des instruments scientifiques dans sa mémoire tampon à semi-conducteurs à chaque rencontre, puis a transmis les données à la Terre. Le stockage des données est effectué sur deux enregistreurs à semi-conducteurs de faible consommation (un principal, un de sauvegarde) pouvant contenir jusqu'à s chacun. En raison de la distance extrême entre Pluton et la ceinture de Kuiper, une seule charge tampon lors de ces rencontres peut être sauvegardée. En effet, New Horizons aura besoin d'environ 16 mois après avoir quitté le voisinage de Pluton pour transmettre la charge tampon vers la Terre. À la distance de Pluton, les transmissions de la sonde spatiale vers la Terre ont mis quatre heures et vingt-cinq minutes pour parcourir 4,7 milliards de kilomètres d'espace. New Horizons transporte sept instruments : trois instruments optiques, deux instruments à plasma, un capteur de poussière et un récepteur/radiomètre radio scientifique. Les instruments doivent être utilisés pour étudier la géologie globale, la composition de la surface, la température de surface, la pression atmosphérique, la température atmosphérique et le taux d'évasion de Pluton et de ses lunes. La puissance nominale est de , même si tous les instruments ne fonctionnent pas simultanément. De plus, New Horizons dispose d'un sous-système d'oscillateur ultrastable, qui peut être utilisé pour étudier et tester l'anomalie Pioneer vers la fin de la vie du vaisseau spatial. Vent solaire à Pluton (SWAP) Solar Wind At Pluto (SWAP) est un analyseur électrostatique toroïdal et un analyseur de potentiel retardateur (RPA), qui constitue l'un des deux instruments comprenant le plasma New Horizons et la suite de spectromètres de particules à haute énergie (PAM), l'autre étant PEPSSI. SWAP mesure des particules allant jusqu'à 6,5 keV et, en raison du vent solaire ténu à la distance de Pluton, l'instrument est conçu avec la plus grande ouverture de tout instrument de ce type jamais utilisé. Enquête scientifique sur le spectromètre de particules énergétiques Pluton (PEPSSI) Alice est un spectromètre d'imagerie ultraviolette qui est l'un des deux instruments photographiques comprenant l'enquête de télédétection d'exploration de New Horizons Pluto (PERSI) ; l'autre étant le télescope Ralph. Il résout 1 024 bandes de longueurs d'onde dans l'ultraviolet lointain et extrême (de 50 à 50), sur 32 champs de vision. Son objectif est de déterminer la composition de l'atmosphère de Pluton. Cet instrument Alice est dérivé d'un autre instrument Alice à bord du vaisseau spatial Rosetta de l'ESA. Le compteur de poussière étudiant Venetia Burney (VBSDC), construit par des étudiants de l'Université du Colorado à Boulder, fonctionne en continu pour effectuer des mesures de poussière. Il se compose d'un panneau détecteur, d'environ 18 x, monté sur la face anti-solaire du vaisseau spatial (dans la direction du bélier) et d'un boîtier électronique à l'intérieur du vaisseau spatial. Le détecteur contient quatorze panneaux de difluorure de polyvinylidène (PVDF), douze panneaux scientifiques et deux de référence, qui génèrent une tension lorsqu'ils sont impactés. La zone de collecte efficace est de . Aucun compteur de poussière n’a fonctionné au-delà de l’orbite d’Uranus ; les modèles de poussière dans le système solaire externe, en particulier dans la ceinture de Kuiper, sont spéculatifs. Le VBSDC est toujours allumé pour mesurer les masses des particules de poussière interplanétaires et interstellaires (de l'ordre des nano et picogrammes) lorsqu'elles entrent en collision avec les panneaux PVDF montés sur le vaisseau spatial New Horizons. Les données mesurées devraient grandement contribuer à la compréhension des spectres de poussières du système solaire. Les spectres de poussière peuvent ensuite être comparés à ceux d’observations d’autres étoiles, donnant ainsi de nouveaux indices sur l’endroit où se trouvent des planètes semblables à la Terre dans l’univers. Le compteur de poussière porte le nom de Venetia Burney, qui a suggéré pour la première fois le nom « Pluton » à l'âge de 11 ans. Un court métrage de treize minutes sur le VBSDC a remporté un Emmy Award pour la réussite des élèves en 2006. Voyage vers Pluton Le 24 septembre 2005, le vaisseau spatial est arrivé au Centre spatial Kennedy à bord d'un C-17 Globemaster III pour les préparatifs du lancement. Le lancement de New Horizons était initialement prévu pour le 11 janvier 2006, mais a été initialement retardé jusqu'au 17 janvier 2006 pour permettre des inspections endoscopes du réservoir de kérosène de l'Atlas V. D'autres retards liés aux conditions de plafond nuageux bas en aval, aux vents violents et aux difficultés techniques, sans rapport avec la fusée elle-même, ont empêché le lancement pendant deux jours supplémentaires. Bien qu'il y ait eu des opportunités de lancement de secours en février 2006 et février 2007, seuls les vingt-trois premiers jours de la fenêtre de 2006 ont permis le survol de Jupiter. Tout lancement en dehors de cette période aurait obligé le vaisseau spatial à suivre une trajectoire plus lente directement vers Pluton, retardant ainsi sa rencontre de 2 à 4 ans. La sonde a finalement décollé du Pad 41 de la base aérienne de Cap Canaveral, en Floride, directement au sud du complexe de lancement de la navette spatiale 39, à 19 h UTC le 19 janvier 2006. Le troisième étage du Star 48B est également sur une trajectoire de fuite hyperbolique du système solaire et a atteint Jupiter avant le vaisseau spatial New Horizons. Le Star 48B devait traverser l'orbite de Pluton le 15 octobre 2015. Comme il n'est pas en vol contrôlé, il n'a pas reçu l'assistance gravitationnelle correcte et est passé à moins de 200 millions de km (200 km millions de mi) de Pluton. L'étage Centaure n'a pas atteint la vitesse de fuite solaire et est en orbite héliocentrique. Le lancement a été dédié à la mémoire du chef de lancement Daniel Sarokon, décrit par les responsables du programme spatial comme l'une des personnes les plus influentes de l'histoire des voyages spatiaux. Les 28 et 30 janvier 2006, les contrôleurs de mission ont guidé la sonde lors de sa première manœuvre de correction de trajectoire (TCM), divisée en deux parties (TCM-1A et TCM-1B). Le changement de vitesse total de ces deux corrections était d'environ 18 m/s. TCM-1 était suffisamment précis pour permettre l'annulation de TCM-2, la deuxième des trois corrections initialement prévues. Le 9 mars 2006, les contrôleurs ont effectué TCM-3, la dernière des trois corrections de trajectoire programmées. Les moteurs ont brûlé pendant 76 secondes, ajustant la vitesse du vaisseau spatial d'environ . D'autres manœuvres de trajectoire n'ont été nécessaires que le 25 septembre 2007 (sept mois après le survol de Jupiter), lorsque les moteurs ont été allumés pendant 15 minutes et 37 secondes, modifiant la vitesse du vaisseau spatial de , suivi d'un autre TCM, près de trois ans plus tard, le 30 juin. , 2010, qui a duré 35,6 secondes, alors que New Horizons avait déjà atteint la moitié du chemin (dans le temps parcouru) vers Pluton. En raison de la nécessité d'économiser du carburant pour d'éventuelles rencontres avec des objets de la ceinture de Kuiper après le survol de Pluton, des rencontres intentionnelles avec des objets de la ceinture d'astéroïdes n'étaient pas planifiées. Après le lancement, l'équipe New Horizons a analysé la trajectoire du vaisseau spatial pour déterminer si des astéroïdes seraient, par hasard, suffisamment proches pour être observés. En mai 2006, il a été découvert que New Horizons passerait près du petit astéroïde 132524 APL le 13 juin 2006. L'approche la plus proche a eu lieu à 4 h 05 UTC à une distance de . L'astéroïde a été photographié par Ralph (l'utilisation de LORRI n'était pas possible en raison de la proximité du Soleil), ce qui a donné à l'équipe l'occasion de tester les capacités de Ralph et de faire des observations de la composition de l'astéroïde ainsi que des courbes de lumière et de phase. L'astéroïde a été estimé à un diamètre estimé. Le vaisseau spatial a suivi avec succès l'astéroïde du 10 au 12 juin 2006. Cela a permis à l'équipe de mission de tester la capacité du vaisseau spatial à suivre des objets en mouvement rapide. Les images ont été obtenues grâce au télescope Ralph. Première observation de Pluton Les premières images de Pluton depuis New Horizons ont été acquises du 21 au 24 septembre 2006, lors d'un test de LORRI. Ils ont été publiés le 28 novembre 2006. Les images, prises à une distance d'environ , ont confirmé la capacité du vaisseau spatial à suivre des cibles éloignées, essentielles pour manœuvrer vers Pluton et d'autres objets de la ceinture de Kuiper. New Horizons a utilisé LORRI pour prendre ses premières photographies de Jupiter le 4 septembre 2006, à une distance de 291 e6km. Une exploration plus détaillée du système a commencé en janvier 2007 avec une image infrarouge de la lune Callisto, ainsi que plusieurs images en noir et blanc de Jupiter elle-même. New Horizons a reçu une assistance gravitationnelle de Jupiter, avec son approche la plus proche à 05:43:40 UTC le 28 février 2007, alors qu'il venait de Jupiter. Le survol a augmenté la vitesse de New Horizons de 4 km/s, accélérant la sonde à une vitesse de 23 km/s par rapport au Soleil et raccourcissant son voyage vers Pluton de trois ans. Le survol a été le centre d'une campagne d'observation intensive de quatre mois, de janvier à juin. Jupiter étant une cible scientifique en constante évolution, elle a été observée par intermittence depuis la fin de la mission Galileo en septembre 2003. Les connaissances sur Jupiter ont bénéficié du fait que les instruments New Horizons ont été construits en utilisant les dernières technologies, notamment dans le domaine des caméras, ce qui représente une amélioration significative par rapport aux caméras Galileo, qui étaient des versions modifiées des caméras Voyager, qui, à leur tour, étaient des caméras Mariner modifiées. La rencontre avec Jupiter a également servi de shakedown et de répétition générale pour la rencontre avec Pluton. Parce que Jupiter est beaucoup plus proche de la Terre que Pluton, la liaison de communication peut transmettre plusieurs chargements de la mémoire tampon ; ainsi, la mission a renvoyé plus de données du système Jovian qu'elle n'était censée en transmettre.
New Horizons est une sonde spatiale interplanétaire lancée dans le cadre du programme New Frontiers de la NASA. Conçu par le laboratoire de physique appliquée (APL) de l'université Johns Hopkins et le Southwest Research Institute (SwRI), avec une équipe dirigée par S. Alan Stern, le vaisseau spatial a été lancé avec pour mission principale d'effectuer une étude de survol du système Pluton, et une mission secondaire pour survoler et étudier un ou plusieurs autres objets de la ceinture de Kuiper (KBO).
Le 19 janvier 2006, New Horizons a été lancé depuis la base aérienne de Cap Canaveral directement sur une trajectoire de fuite terrestre et solaire à une vitesse d'environ 1 000 km/h. Après une brève rencontre avec l'astéroïde 132524 APL, New Horizons s'est dirigé vers Jupiter et s'est rapproché le plus le 28 février 2007, à une distance de 1 000 mètres. Le survol de Jupiter a fourni une assistance gravitationnelle qui a augmenté la vitesse de New Horizons ; le survol a également permis un test général des capacités scientifiques de New Horizons, renvoyant des données sur l'atmosphère, les lunes et la magnétosphère de la planète.
La majeure partie du voyage post-Jupiter s'est déroulée en mode hibernation pour préserver les systèmes à bord, à l'exception de brèves vérifications annuelles. Le 6 décembre 2014, New Horizons a été remis en ligne pour la rencontre avec Pluton et le contrôle des instruments a commencé. Le 15 janvier 2015, la sonde New Horizons entamait sa phase d'approche de Pluton.
Le 14 juillet 2015, à 11 h 49 UTC, il a volé à 12 500 km au-dessus de la surface de Pluton, ce qui en fait le premier vaisseau spatial à explorer la planète naine. Après avoir terminé son survol de Pluton, New Horizons a manœuvré pour un survol de l'objet de la ceinture de Kuiper, qui devrait avoir lieu le 1er janvier 2019, à 43,4 UA du Soleil.
Histoire
Stamatios "Tom" Krimigis, chef de la division spatiale du Laboratoire de physique appliquée, l'un des nombreux participants au concours du programme New Frontiers, a formé l'équipe New Horizons avec Alan Stern en décembre 2000. Nommé chercheur principal du projet, Stern a été décrit par Krimigis comme « la personnification de la mission Pluton ». New Horizons était basé en grande partie sur le travail de Stern depuis Pluto 350 et impliquait la majeure partie de l'équipe de Pluto Kuiper Express. La proposition New Horizons était l’une des cinq propositions officiellement soumises à la NASA. Il a ensuite été sélectionné comme l'un des deux finalistes à faire l'objet d'une étude conceptuelle de trois mois, en juin 2001. L'autre finaliste, POSSE (Pluton and Outer Solar System Explorer), était un concept de mission Pluton distinct mais similaire de l'Université. de Colorado Boulder, dirigé par le chercheur principal Larry W. Esposito et soutenu par le JPL, Lockheed Martin et l'Université de Californie. Cependant, l'APL, en plus d'être soutenu par les développeurs de Pluto Kuiper Express au Goddard Space Flight Center et à l'Université de Stanford, était avantagé ; ils avaient récemment développé NEAR Shoemaker pour la NASA, qui était entré avec succès en orbite autour de 433 Eros plus tôt dans l'année et atterrirait plus tard sur l'astéroïde en fanfare scientifique et technique.
En novembre 2001, New Horizons a été officiellement sélectionné pour bénéficier d'un financement dans le cadre du programme New Frontiers. Cependant, le nouvel administrateur de la NASA nommé par l'administration Bush, Sean O'Keefe, n'était pas favorable à New Horizons et l'a effectivement annulé en ne l'incluant pas dans le budget de la NASA pour 2003. L'administrateur associé de la NASA pour la direction des missions scientifiques, Ed Weiler, a incité Stern faire pression pour le financement de New Horizons dans l'espoir que la mission apparaisse dans le Planetary Science Decadal Survey ; une « liste de souhaits » hiérarchisée, compilée par le Conseil national de recherches des États-Unis, qui reflète les opinions de la communauté scientifique. Après une intense campagne visant à obtenir le soutien de New Horizons, l'Enquête décennale des sciences planétaires de 2003 à 2013 a été publiée à l'été 2002. New Horizons était en tête de liste des projets considérés comme les plus prioritaires par la communauté scientifique dans la catégorie de taille moyenne ; avant les missions sur la Lune, et même sur Jupiter. Weiler a déclaré que c'était le résultat que « [son] administration n'allait pas se battre ». Le financement de la mission a finalement été assuré après la publication du rapport, et l'équipe de Stern a finalement pu commencer à construire le vaisseau spatial et ses instruments, avec un lancement prévu en janvier 2006 et une arrivée sur Pluton en 2015. Alice Bowman est devenue responsable des opérations de mission.
Profil de mission
New Horizons est la première mission de la catégorie des missions New Frontiers de la NASA, plus grande et plus coûteuse que les missions Discovery mais plus petite que le programme phare. Le coût de la mission (y compris le développement d'engins spatiaux et d'instruments, le lanceur, les opérations de mission, l'analyse des données et l'éducation et la sensibilisation du public) est d'environ 700 millions de dollars sur 15 ans (2001-2016). Le vaisseau spatial a été construit principalement par le Southwest Research Institute (SwRI) et le laboratoire de physique appliquée de Johns Hopkins. Le chercheur principal de la mission est Alan Stern du Southwest Research Institute (anciennement administrateur associé de la NASA).
Après la séparation du lanceur, le contrôle global a été pris par le centre d'opérations de mission (MOC) du laboratoire de physique appliquée du comté de Howard, dans le Maryland. Les instruments scientifiques sont exploités au Clyde Tombaugh Science Operations Center (T-SOC) à Boulder, Colorado. La navigation est effectuée dans diverses installations du sous-traitant, tandis que les données de position de navigation et les cadres de référence célestes associés sont fournis par la station Flagstaff de l'observatoire naval par l'intermédiaire du siège de la NASA et du JPL ; KinetX est le responsable de l'équipe de navigation de New Horizons et est responsable de la planification des ajustements de trajectoire à mesure que le vaisseau spatial accélère vers le système solaire externe. Par coïncidence, c'est à la station de l'Observatoire naval de Flagstaff que les plaques photographiques ont été prises pour la découverte de la lune Charon de Pluton ; et l'Observatoire naval est lui-même non loin de l'Observatoire Lowell où Pluton a été découverte.
New Horizons était initialement prévu comme un voyage vers la seule planète inexplorée du système solaire. Lorsque le vaisseau spatial a été lancé, Pluton était encore classée comme planète, avant d'être reclassée comme planète naine par l'Union astronomique internationale (UAI). Certains membres de l'équipe New Horizons, dont Alan Stern, ne sont pas d'accord avec la définition de l'AIU et décrivent toujours Pluton comme la neuvième planète. Les satellites de Pluton Nix et Hydra ont également un lien avec le vaisseau spatial : les premières lettres de leurs noms (N et H) sont les initiales de New Horizons. Les découvreurs des lunes ont choisi ces noms pour cette raison, ainsi que pour la relation de Nix et Hydra avec le mythologique Pluton.
En plus de l'équipement scientifique, plusieurs objets culturels voyagent avec le vaisseau spatial. Ceux-ci incluent une collection de 434 738 noms stockés sur un disque compact, un morceau de SpaceShipOne de Scaled Composites, un timbre USPS « Pas encore exploré » et un drapeau des États-Unis, ainsi que d'autres souvenirs.
Environ 1 once des cendres de Clyde Tombaugh se trouvent à bord du vaisseau spatial, pour commémorer sa découverte de Pluton en 1930. Une pièce d'un quart de l'État de Floride, dont le dessin commémore l'exploration humaine, est incluse, officiellement comme poids de finition. L'un des kits scientifiques (un compteur de poussière) porte le nom de Venetia Burney, qui, enfant, a suggéré le nom de « Pluton » après sa découverte.
But
Le but de la mission est de comprendre la formation du système de Pluton, de la ceinture de Kuiper et la transformation du premier système solaire. Le vaisseau spatial a collecté des données sur les atmosphères, les surfaces, les intérieurs et les environnements de Pluton et de ses lunes. Il étudiera également d'autres objets de la ceinture de Kuiper. "À titre de comparaison, New Horizons a collecté 5 000 fois plus de données sur Pluton que Mariner sur la planète rouge."
Certaines des questions auxquelles la mission tente de répondre sont les suivantes : De quoi est composée l'atmosphère de Pluton et comment se comporte-t-elle ? A quoi ressemble sa surface ? Existe-t-il de grandes structures géologiques ? Comment les particules du vent solaire interagissent-elles avec l'atmosphère de Pluton ?
Plus précisément, les objectifs scientifiques de la mission sont les suivants :
*carter la composition de la surface de Pluton et Charon
*caractérisent la géologie et la morphologie de Pluton et Charon
*caractérisent l'atmosphère neutre de Pluton et son taux d'évasion
*recherche d'une ambiance autour de Charon
*carter les températures de surface sur Pluton et Charon
*recherche d'anneaux et de satellites supplémentaires autour de Pluton
*mener des enquêtes similaires sur un ou plusieurs objets de la ceinture de Kuiper
Conception et construction
Sous-systèmes d'engins spatiaux
Le vaisseau spatial est comparable en taille et en forme générale à un piano à queue et a été comparé à un piano collé à une antenne parabolique de la taille d'un bar à cocktails. Comme point de départ, l'équipe s'est inspirée du vaisseau spatial Ulysses, qui transportait également un générateur thermoélectrique à radio-isotopes (RTG) et une antenne parabolique sur une structure boîte-en-boîte à travers le système solaire externe. De nombreux sous-systèmes et composants ont un héritage de vol du vaisseau spatial CONTOUR d'APL, qui à son tour avait un héritage du vaisseau spatial TIMED d'APL.
Le corps de New Horizons forme un triangle presque épais. (Les Pionniers ont des corps hexagonaux, tandis que les Voyagers, Galileo et Cassini-Huygens ont des corps décagonaux et creux.) Un tube en alliage d'aluminium 7075 forme la colonne structurelle principale, entre l'anneau adaptateur du lanceur à « l'arrière » et la radio. antenne parabolique apposée sur le côté plat "avant". Le réservoir de carburant en titane se trouve dans ce tube. Le RTG se fixe avec un support en titane à 4 côtés ressemblant à une pyramide grise ou à un escabeau. Le titane offre résistance et isolation thermique. Le reste du triangle est principalement constitué de panneaux sandwich constitués d'une fine feuille d'aluminium (moins de ) collée à une âme en nid d'abeille en aluminium. La structure est plus grande que nécessaire, avec un espace vide à l’intérieur. La structure est conçue pour agir comme un blindage, réduisant ainsi les erreurs électroniques causées par le rayonnement du RTG. En outre, la répartition de masse requise pour un vaisseau spatial en rotation nécessite un triangle plus large.
La structure intérieure est peinte en noir pour égaliser la température par transfert de chaleur radiative. Dans l’ensemble, le vaisseau spatial est entièrement recouvert pour retenir la chaleur. Contrairement aux Pionniers et aux Voyagers, l'antenne parabolique est également entourée de couvertures qui s'étendent jusqu'au corps. La chaleur du RTG ajoute de la chaleur au vaisseau spatial lorsqu'il se trouve dans le système solaire externe. Lorsqu'il se trouve dans le système solaire interne, le vaisseau spatial doit éviter la surchauffe, l'activité électronique est donc limitée, l'énergie est détournée vers des shunts avec des radiateurs attachés et les persiennes sont ouvertes pour rayonner l'excès de chaleur. Pendant que le vaisseau spatial navigue de manière inactive dans le système solaire externe froid, les persiennes sont fermées et le régulateur shunt redirige l'alimentation vers les radiateurs électriques.
Contrôle de propulsion et d'attitude
New Horizons propose des modes stabilisé en rotation (croisière) et stabilisé sur trois axes (science) entièrement contrôlés par un monoergol hydrazine. Un delta-v supplémentaire après le lancement de plus de 290 m/s est fourni par un réservoir interne de 77 kg. L'hélium est utilisé comme agent de pression, avec un diaphragme en élastomère facilitant l'expulsion. La masse en orbite du vaisseau spatial, carburant compris, dépasse 470 kg sur la trajectoire de survol de Jupiter, mais n'aurait été que de 445 kg pour l'option de vol direct de secours vers Pluton. Il est important de noter que si l’option de secours avait été choisie, cela aurait signifié moins de carburant pour les opérations ultérieures de la ceinture de Kuiper.
Il y a 16 propulseurs sur New Horizons : quatre et douze raccordés à des branches redondantes. Les plus gros propulseurs sont principalement utilisés pour les corrections de trajectoire, et les petits (précédemment utilisés sur Cassini et le vaisseau spatial Voyager) sont principalement utilisés pour le contrôle d'attitude et les manœuvres de rotation/descente. Deux caméras étoiles sont utilisées pour mesurer l’attitude du vaisseau spatial. Ils sont montés sur la face du vaisseau spatial et fournissent des informations d’attitude en mode stabilisé en rotation ou 3 axes. Entre les lectures de la caméra stellaire, l'orientation du vaisseau spatial est assurée par deux unités de mesure inertielle miniatures redondantes. Chaque unité contient trois gyroscopes à semi-conducteurs et trois accéléromètres. Deux capteurs Adcole Sun permettent de déterminer l'attitude. L’un détecte l’angle par rapport au Soleil, tandis que l’autre mesure la vitesse de rotation et la synchronisation.
Pouvoir
Un générateur thermoélectrique à radio-isotopes (RTG) cylindrique fait saillie dans le plan du triangle à partir d'un sommet du triangle. Le RTG fournissait de l'énergie au lancement et devait chuter d'environ 5 % tous les 4 ans, pour diminuer au moment de sa rencontre avec le système plutonien en 2015 et diminuerait trop pour alimenter les émetteurs dans les années 2030. Il n'y a pas de batteries embarquées. La sortie RTG est relativement prévisible ; les transitoires de charge sont gérés par une batterie de condensateurs et des disjoncteurs rapides.
Le RTG, modèle « GPHS-RTG », était à l'origine une pièce de rechange de la mission Cassini. Le RTG contient des pastilles d'oxyde de plutonium 238. Chaque pastille est recouverte d'iridium, puis enveloppée dans une coque en graphite. Il a été développé par le Département américain de l’énergie au Complexe des matériaux et des combustibles, qui fait partie du Laboratoire national de l’Idaho.
La conception originale du RTG nécessitait du plutonium, mais une unité moins puissante que l'objectif initial de la conception a été produite en raison de retards au sein du Département de l'énergie des États-Unis, y compris les activités de sécurité, qui ont retardé la production de plutonium. Les paramètres de la mission et la séquence d'observation ont dû être modifiés pour tenir compte de la puissance réduite ; néanmoins, tous les instruments ne peuvent pas fonctionner simultanément. Le ministère de l'Énergie a transféré le programme de batteries spatiales de l'Ohio à l'Argonne en 2002 pour des raisons de sécurité.
La quantité de plutonium radioactif dans le RTG représente environ un tiers de la quantité à bord de la sonde Cassini-Huygens lors de son lancement en 1997. Ce lancement de Cassini a suscité des protestations de la part de certains. Le Département de l'Énergie des États-Unis a estimé à 1 sur 350 les chances d'un accident au lancement de New Horizons qui rejetterait des radiations dans l'atmosphère, et a surveillé le lancement comme il le fait toujours lorsque des RTG sont impliqués. On a estimé que le pire scénario de dispersion totale du plutonium à bord propagerait un rayonnement équivalent à 80 % de la dose annuelle moyenne en Amérique du Nord provenant du rayonnement de fond sur une zone d'un rayon de 105 km.
Ordinateur de vol
Le vaisseau spatial transporte deux systèmes informatiques : le système de commande et de traitement des données et le processeur de guidage et de contrôle. Chacun des deux systèmes est dupliqué par redondance, pour un total de quatre ordinateurs. Le processeur utilisé pour ses ordinateurs de vol est le Mongoose-V, une version 12 MHz résistante aux radiations du processeur MIPS R3000. Plusieurs horloges et routines de synchronisation redondantes sont implémentées dans le matériel et les logiciels pour aider à prévenir les pannes et les temps d'arrêt. Pour conserver la chaleur et la masse, l’électronique des engins spatiaux et des instruments est logée ensemble dans des IEM (modules électroniques intégrés). Il existe deux IEM redondants. Y compris d'autres fonctions telles que l'électronique d'instrument et de radio, chaque IEM contient 9 cartes. Le logiciel de la sonde fonctionne sur le système d'exploitation Nucleus RTOS.
Il y a eu deux événements de « sécurité » qui ont envoyé le vaisseau spatial en mode sans échec :
* Le 19 mars 2007, l'ordinateur de commande et de traitement des données a rencontré une erreur de mémoire irréparable et s'est redémarré, provoquant le passage du vaisseau spatial en mode sans échec. L'engin s'est complètement rétabli en deux jours, avec quelques pertes de données sur la queue magnétique de Jupiter. Aucun impact sur la mission ultérieure n'était attendu.
* Le 4 juillet 2015, un événement de sauvegarde du processeur s'est produit en raison d'une affectation excessive d'opérations scientifiques commandées.
Télécommunications et traitement des données
La communication avec le vaisseau spatial se fait via la bande X. L'engin avait un taux de communication de à Jupiter ; à la distance de Pluton, un taux d'environ par émetteur est attendu. Outre la faible bande passante, la distance de Pluton entraîne également une latence d'environ 4,5 heures (aller simple). Les antennes paraboliques du Deep Space Network (DSN) de la NASA de 70 m sont utilisées pour relayer les commandes une fois au-delà de Jupiter. Le vaisseau spatial utilise des émetteurs et des récepteurs à double redondance modulaire et une polarisation circulaire à droite ou à gauche. Le signal de liaison descendante est amplifié par deux amplificateurs à tubes à ondes progressives (TWTA) redondants de 12 watts montés sur le corps sous la parabole. Les récepteurs sont de nouveaux modèles à faible consommation. Le système peut être contrôlé pour alimenter les deux TWTA en même temps et transmettre un signal de liaison descendante à double polarisation au DSN qui double presque le débit de liaison descendante. Les tests DSN effectués au début de la mission avec cette technique de combinaison à double polarisation ont été couronnés de succès et la capacité est désormais considérée comme opérationnelle (lorsque le budget de puissance du vaisseau spatial permet d'alimenter les deux TWTA).
En plus de l'antenne à gain élevé, il existe deux antennes de secours à faible gain et une parabole à gain moyen. L'antenne parabolique à gain élevé présente une disposition de réflecteur Cassegrain, une construction composite et un diamètre offrant un gain supérieur, et une largeur de faisceau à mi-puissance d'environ un degré. L'antenne à gain moyen, à focale principale, avec une ouverture et une largeur de faisceau de 10° à mi-puissance, est montée à l'arrière du réflecteur secondaire de l'antenne à gain élevé. L'antenne avant à faible gain est empilée au-dessus de l'alimentation de l'antenne à gain moyen. L'antenne arrière à faible gain est montée dans l'adaptateur de lancement à l'arrière du vaisseau spatial. Cette antenne n'était utilisée que pour les premières phases de mission près de la Terre, juste après le lancement et en cas d'urgence si le vaisseau spatial perdait le contrôle de son attitude.
New Horizons a enregistré les données des instruments scientifiques dans sa mémoire tampon à semi-conducteurs à chaque rencontre, puis a transmis les données à la Terre. Le stockage des données est effectué sur deux enregistreurs à semi-conducteurs de faible consommation (un principal, un de sauvegarde) pouvant contenir jusqu'à s chacun. En raison de la distance extrême entre Pluton et la ceinture de Kuiper, une seule charge tampon lors de ces rencontres peut être sauvegardée. En effet, New Horizons aura besoin d'environ 16 mois après avoir quitté le voisinage de Pluton pour transmettre la charge tampon vers la Terre. À la distance de Pluton, les transmissions de la sonde spatiale vers la Terre ont mis quatre heures et vingt-cinq minutes pour parcourir 4,7 milliards de kilomètres d'espace.
Le délai entre la collecte et la transmission des données s'explique en partie par le fait que tous les instruments de New Horizons sont montés sur le corps. Pour que les caméras enregistrent des données, la sonde entière devait tourner et le faisceau d’un degré de large de l’antenne à gain élevé n’était pas pointé vers la Terre. Les engins spatiaux précédents, tels que les sondes du programme Voyager, disposaient d'une plate-forme d'instrumentation rotative (une « plate-forme de numérisation ») qui pouvait prendre des mesures sous pratiquement n'importe quel angle sans perdre le contact radio avec la Terre. L'élimination des mécanismes excédentaires de New Horizons a été mise en œuvre pour gagner du poids, raccourcir le calendrier et améliorer la fiabilité au cours de sa durée de vie de 15 ans.
Le vaisseau spatial Voyager 2 a connu un brouillage de plate-forme sur Saturne ; les exigences des expositions prolongées à Uranus ont conduit à des modifications de la mission telles que la sonde entière a été tournée pour prendre les photos à exposition prolongée à Uranus et Neptune, de la même manière que New Horizons tournait.
Charge utile scientifique
New Horizons transporte sept instruments : trois instruments optiques, deux instruments à plasma, un capteur de poussière et un récepteur/radiomètre radio scientifique. Les instruments doivent être utilisés pour étudier la géologie globale, la composition de la surface, la température de surface, la pression atmosphérique, la température atmosphérique et le taux d'évasion de Pluton et de ses lunes. La puissance nominale est de , même si tous les instruments ne fonctionnent pas simultanément. De plus, New Horizons dispose d'un sous-système d'oscillateur ultrastable, qui peut être utilisé pour étudier et tester l'anomalie Pioneer vers la fin de la vie du vaisseau spatial.
Imageur de reconnaissance à longue portée (LORRI)
L'imageur de reconnaissance à longue portée (LORRI) est un imageur à longue focale conçu pour une haute résolution et une réactivité aux longueurs d'onde visibles. L'instrument est équipé d'un imageur CCD monochromatique de 1024 × 1024 pixels par 12 bits par pixel avec une ouverture donnant une résolution de 5 μrad (~ 1 arcsec). Le CCD est refroidi bien en dessous de zéro par un radiateur passif situé sur la face antisolaire du vaisseau spatial. Ce différentiel de température nécessite une isolation et une isolation du reste de la structure. Les miroirs Ritchey-Chrétien et la structure de mesure sont en carbure de silicium pour augmenter la rigidité, réduire le poids et éviter la déformation à basse température. Les éléments optiques sont placés dans un bouclier lumineux composite et montés en titane et en fibre de verre pour une isolation thermique. La masse totale est de , avec l'ensemble de tube optique (OTA) pesant environ , pour l'un des plus grands télescopes en carbure de silicium pilotés à l'époque (maintenant dépassé par Herschel). Pour être visualisées sur des sites Web publics, les images LORRI à 12 bits par pixel sont converties en images JPEG à 8 bits par pixel. Ces images publiques ne contiennent pas la plage dynamique complète des informations de luminosité disponibles à partir des fichiers d'images brutes LORRI.
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Vent solaire à Pluton (SWAP)
Solar Wind At Pluto (SWAP) est un analyseur électrostatique toroïdal et un analyseur de potentiel retardateur (RPA), qui constitue l'un des deux instruments comprenant le plasma New Horizons et la suite de spectromètres de particules à haute énergie (PAM), l'autre étant PEPSSI. SWAP mesure des particules allant jusqu'à 6,5 keV et, en raison du vent solaire ténu à la distance de Pluton, l'instrument est conçu avec la plus grande ouverture de tout instrument de ce type jamais utilisé.
Enquête scientifique sur le spectromètre de particules énergétiques Pluton (PEPSSI)
Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI) est un capteur d'ions et d'électrons à temps de vol qui constitue l'un des deux instruments comprenant le plasma New Horizons et la suite de spectromètres de particules à haute énergie (PAM), l'autre étant SWAP. Contrairement à SWAP, qui mesure des particules jusqu'à 6,5 keV, PEPSSI va jusqu'à 1 MeV.
Alice
Alice est un spectromètre d'imagerie ultraviolette qui est l'un des deux instruments photographiques comprenant l'enquête de télédétection d'exploration de New Horizons Pluto (PERSI) ; l'autre étant le télescope Ralph. Il résout 1 024 bandes de longueurs d'onde dans l'ultraviolet lointain et extrême (de 50 à 50), sur 32 champs de vision. Son objectif est de déterminer la composition de l'atmosphère de Pluton. Cet instrument Alice est dérivé d'un autre instrument Alice à bord du vaisseau spatial Rosetta de l'ESA.
Télescope Ralph
Le télescope Ralph, d'une ouverture de 6 cm, est l'un des deux instruments photographiques qui composent New Horizons Pluto Exploration Remote Sensing Investigation (PERSI), l'autre étant l'instrument Alice. Ralph dispose de deux canaux distincts : un imageur CCD à lumière visible (MVIC - Multispectral Visible Imaging Camera) avec des canaux large bande et couleur, et un spectromètre d'imagerie proche infrarouge, LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array). LEISA est dérivé d'un instrument similaire de la mission EO-1. Ralph doit son nom au mari d'Alice dans The Honeymooners et a été conçu d'après Alice.
Compteur de poussière étudiant Venetia Burney (VBSDC)
Le compteur de poussière étudiant Venetia Burney (VBSDC), construit par des étudiants de l'Université du Colorado à Boulder, fonctionne en continu pour effectuer des mesures de poussière. Il se compose d'un panneau détecteur, d'environ 18 x, monté sur la face anti-solaire du vaisseau spatial (dans la direction du bélier) et d'un boîtier électronique à l'intérieur du vaisseau spatial. Le détecteur contient quatorze panneaux de difluorure de polyvinylidène (PVDF), douze panneaux scientifiques et deux de référence, qui génèrent une tension lorsqu'ils sont impactés. La zone de collecte efficace est de . Aucun compteur de poussière n’a fonctionné au-delà de l’orbite d’Uranus ; les modèles de poussière dans le système solaire externe, en particulier dans la ceinture de Kuiper, sont spéculatifs. Le VBSDC est toujours allumé pour mesurer les masses des particules de poussière interplanétaires et interstellaires (de l'ordre des nano et picogrammes) lorsqu'elles entrent en collision avec les panneaux PVDF montés sur le vaisseau spatial New Horizons. Les données mesurées devraient grandement contribuer à la compréhension des spectres de poussières du système solaire. Les spectres de poussière peuvent ensuite être comparés à ceux d’observations d’autres étoiles, donnant ainsi de nouveaux indices sur l’endroit où se trouvent des planètes semblables à la Terre dans l’univers. Le compteur de poussière porte le nom de Venetia Burney, qui a suggéré pour la première fois le nom « Pluton » à l'âge de 11 ans. Un court métrage de treize minutes sur le VBSDC a remporté un Emmy Award pour la réussite des élèves en 2006.
Expérience radiologique (REX)
La Radio Science Experiment (REX) a utilisé un oscillateur à cristal ultrastable (essentiellement un cristal calibré dans un four miniature) et des appareils électroniques supplémentaires pour mener des enquêtes scientifiques radio en utilisant les canaux de communication. Ceux-ci sont suffisamment petits pour tenir sur une seule carte. Comme il existe deux sous-systèmes de communication redondants, il existe deux cartes de circuits imprimés REX identiques.
Voyage vers Pluton
Lancement
Le 24 septembre 2005, le vaisseau spatial est arrivé au Centre spatial Kennedy à bord d'un C-17 Globemaster III pour les préparatifs du lancement. Le lancement de New Horizons était initialement prévu pour le 11 janvier 2006, mais a été initialement retardé jusqu'au 17 janvier 2006 pour permettre des inspections endoscopes du réservoir de kérosène de l'Atlas V. D'autres retards liés aux conditions de plafond nuageux bas en aval, aux vents violents et aux difficultés techniques, sans rapport avec la fusée elle-même, ont empêché le lancement pendant deux jours supplémentaires. Bien qu'il y ait eu des opportunités de lancement de secours en février 2006 et février 2007, seuls les vingt-trois premiers jours de la fenêtre de 2006 ont permis le survol de Jupiter. Tout lancement en dehors de cette période aurait obligé le vaisseau spatial à suivre une trajectoire plus lente directement vers Pluton, retardant ainsi sa rencontre de 2 à 4 ans. La sonde a finalement décollé du Pad 41 de la base aérienne de Cap Canaveral, en Floride, directement au sud du complexe de lancement de la navette spatiale 39, à 19 h UTC le 19 janvier 2006.
Le deuxième étage Centaur s'est rallumé à 19 h 30 UTC, suivi du troisième étage ATK Star 48B, envoyant avec succès la sonde sur une trajectoire de fuite solaire. New Horizons n’a mis que neuf heures pour parcourir l’orbite de la Lune.
La sonde a été lancée par une fusée Lockheed Martin Atlas V 551, avec un troisième étage ajouté pour augmenter la vitesse héliocentrique (d'évasion). Il s'agit du premier lancement de la configuration Atlas V 551, qui utilise cinq propulseurs à poudre, et du premier Atlas V doté d'un troisième étage. Les vols précédents avaient utilisé zéro, deux ou trois propulseurs solides, mais jamais cinq. Le véhicule, AV-010, pesait au décollage et avait été légèrement endommagé lorsque l'ouragan Wilma a balayé la Floride le 24 octobre 2005. L'un des propulseurs de fusée à poudre a été heurté par une porte. Le booster a été remplacé par une unité identique, plutôt que d'inspecter et de requalifier l'original.
New Horizons a été qualifié de « vaisseau spatial le plus rapide jamais lancé » car il a quitté la Terre à 36 000 mph, plus vite que tout autre vaisseau spatial à ce jour. C'est également le premier vaisseau spatial lancé directement sur une trajectoire d'évasion solaire, qui nécessite une vitesse approximative à proximité de la Terre de . Pour échapper au soleil, l'engin spatial a besoin d'une vitesse par rapport au soleil de la racine carrée de 2 fois la vitesse de la terre ( 29,78 km/s), soit 42,1 km/s. Par rapport à la Terre, cela ne représente que 12,3 km/s. Mais l’énergie cinétique à proximité de la surface de la Terre doit inclure l’énergie nécessaire pour sortir du puits de gravité de la Terre, ce qui nécessite une vitesse d’environ 11 km/s. La vitesse totale nécessaire est la racine carrée de la somme des carrés de ces deux vitesses. et un delta-v supplémentaire pour couvrir la traînée aérienne et gravitationnelle, le tout devant être fourni par le lanceur. Mais ce n’est pas le vaisseau spatial le plus rapide à quitter le système solaire. , ce record est détenu par Voyager 1, voyageant à une distance relative du Soleil. Voyager 1 a atteint une vitesse excédentaire hyperbolique supérieure à celle de New Horizons grâce aux frondes gravitationnelles de Jupiter et de Saturne. D'autres engins spatiaux, comme les sondes Helios, peuvent également être mesurés comme les objets les plus rapides, en raison de leur vitesse orbitale par rapport au Soleil au périhélie. Parce qu’ils restent en orbite solaire, leur énergie orbitale spécifique par rapport au Soleil est inférieure à celle de New Horizons et d’autres objets artificiels s’échappant du système solaire.
Le troisième étage du Star 48B est également sur une trajectoire de fuite hyperbolique du système solaire et a atteint Jupiter avant le vaisseau spatial New Horizons. Le Star 48B devait traverser l'orbite de Pluton le 15 octobre 2015. Comme il n'est pas en vol contrôlé, il n'a pas reçu l'assistance gravitationnelle correcte et est passé à moins de 200 millions de km (200 km millions de mi) de Pluton. L'étage Centaure n'a pas atteint la vitesse de fuite solaire et est en orbite héliocentrique. Le lancement a été dédié à la mémoire du chef de lancement Daniel Sarokon, décrit par les responsables du programme spatial comme l'une des personnes les plus influentes de l'histoire des voyages spatiaux.
Système solaire interne
Corrections de trajectoire
Les 28 et 30 janvier 2006, les contrôleurs de mission ont guidé la sonde lors de sa première manœuvre de correction de trajectoire (TCM), divisée en deux parties (TCM-1A et TCM-1B). Le changement de vitesse total de ces deux corrections était d'environ 18 m/s. TCM-1 était suffisamment précis pour permettre l'annulation de TCM-2, la deuxième des trois corrections initialement prévues. Le 9 mars 2006, les contrôleurs ont effectué TCM-3, la dernière des trois corrections de trajectoire programmées. Les moteurs ont brûlé pendant 76 secondes, ajustant la vitesse du vaisseau spatial d'environ . D'autres manœuvres de trajectoire n'ont été nécessaires que le 25 septembre 2007 (sept mois après le survol de Jupiter), lorsque les moteurs ont été allumés pendant 15 minutes et 37 secondes, modifiant la vitesse du vaisseau spatial de , suivi d'un autre TCM, près de trois ans plus tard, le 30 juin. , 2010, qui a duré 35,6 secondes, alors que New Horizons avait déjà atteint la moitié du chemin (dans le temps parcouru) vers Pluton.
Tests en vol et orbite martienne
Au cours de la semaine du 20 février 2006, les contrôleurs ont effectué les premiers tests en vol de trois instruments scientifiques embarqués, le spectromètre d'imagerie ultraviolette Alice, le capteur plasma PEPSSI et la caméra à spectre visible longue portée LORRI. Aucune mesure ou image scientifique n'a été prise, mais l'électronique des instruments et, dans le cas d'Alice, certains systèmes électromécaniques se sont révélés fonctionner correctement.
Le 7 avril 2006, le vaisseau spatial a survolé l'orbite de Mars, s'éloignant du Soleil à environ 21 km/s et à une distance solaire de 243 millions de kilomètres.
Astéroïde 132524 APL
En raison de la nécessité d'économiser du carburant pour d'éventuelles rencontres avec des objets de la ceinture de Kuiper après le survol de Pluton, des rencontres intentionnelles avec des objets de la ceinture d'astéroïdes n'étaient pas planifiées. Après le lancement, l'équipe New Horizons a analysé la trajectoire du vaisseau spatial pour déterminer si des astéroïdes seraient, par hasard, suffisamment proches pour être observés. En mai 2006, il a été découvert que New Horizons passerait près du petit astéroïde 132524 APL le 13 juin 2006. L'approche la plus proche a eu lieu à 4 h 05 UTC à une distance de . L'astéroïde a été photographié par Ralph (l'utilisation de LORRI n'était pas possible en raison de la proximité du Soleil), ce qui a donné à l'équipe l'occasion de tester les capacités de Ralph et de faire des observations de la composition de l'astéroïde ainsi que des courbes de lumière et de phase. L'astéroïde a été estimé à un diamètre estimé. Le vaisseau spatial a suivi avec succès l'astéroïde du 10 au 12 juin 2006. Cela a permis à l'équipe de mission de tester la capacité du vaisseau spatial à suivre des objets en mouvement rapide. Les images ont été obtenues grâce au télescope Ralph.
Première observation de Pluton
Les premières images de Pluton depuis New Horizons ont été acquises du 21 au 24 septembre 2006, lors d'un test de LORRI. Ils ont été publiés le 28 novembre 2006. Les images, prises à une distance d'environ , ont confirmé la capacité du vaisseau spatial à suivre des cibles éloignées, essentielles pour manœuvrer vers Pluton et d'autres objets de la ceinture de Kuiper.
Rencontre avec Jupiter
New Horizons a utilisé LORRI pour prendre ses premières photographies de Jupiter le 4 septembre 2006, à une distance de 291 e6km. Une exploration plus détaillée du système a commencé en janvier 2007 avec une image infrarouge de la lune Callisto, ainsi que plusieurs images en noir et blanc de Jupiter elle-même. New Horizons a reçu une assistance gravitationnelle de Jupiter, avec son approche la plus proche à 05:43:40 UTC le 28 février 2007, alors qu'il venait de Jupiter. Le survol a augmenté la vitesse de New Horizons de 4 km/s, accélérant la sonde à une vitesse de 23 km/s par rapport au Soleil et raccourcissant son voyage vers Pluton de trois ans.
Le survol a été le centre d'une campagne d'observation intensive de quatre mois, de janvier à juin. Jupiter étant une cible scientifique en constante évolution, elle a été observée par intermittence depuis la fin de la mission Galileo en septembre 2003. Les connaissances sur Jupiter ont bénéficié du fait que les instruments New Horizons ont été construits en utilisant les dernières technologies, notamment dans le domaine des caméras, ce qui représente une amélioration significative par rapport aux caméras Galileo, qui étaient des versions modifiées des caméras Voyager, qui, à leur tour, étaient des caméras Mariner modifiées. La rencontre avec Jupiter a également servi de shakedown et de répétition générale pour la rencontre avec Pluton. Parce que Jupiter est beaucoup plus proche de la Terre que Pluton, la liaison de communication peut transmettre plusieurs chargements de la mémoire tampon ; ainsi, la mission a renvoyé plus de données du système Jovian qu'elle n'était censée en transmettre.