På nyårsdagen, en rymdfarkost kommer att zooma av de mest avlägsna objekt som mänskligheten någonsin har besökt

Strax efter midnatt den 1: a januari, en NASA rymdfarkoster som kommer att susa förbi den mest avlägsna plats rock som någonsin har besökt i vårt solsystem. Denna avlägsna interplanetära endast kommer att vara över i en blink. Men om det lyckas, den händelse som kunde berätta en hel del om de objekt som dominerar i de långt når av vårt kosmiska närområde.

Robotteknik för rymdfarkoster göra detta vågade besöka kallas Nya Horisonter, och det har varit som reser genom rymden för de senaste 13 åren. Ni kanske minns denna berömda bot: det var den första människan objektet för att någonsin besöka Pluto sommaren 2015. Ända sedan den första delmålet, New Horizons har varit kastar sig längre ut i solsystemet. Tre år senare, är det redo för att möta upp med en annan avlägset mål, en rock smeknamnet Ultima Thule ligger 1 miljard mil bortom Pluto. Det är 4,1 miljarder km från Jorden.

Denna nya rock är olikt allt vi någonsin besökt innan

Denna nya rock är olikt allt vi någonsin besökt innan. Det är en liten kylig objekt om storleken av New York City, som kretsar i en annan del av solsystemet som kallas kuiperbältet. Denna region av rymden, som ligger bortom Neptunus, är fylld med eventuellt miljontals små frysta objekt. Det är lite som en super avlägsna asteroidbältet. Förutom organ i kuiperbältet är tänkt att vara otroligt primitiv — överblivna rester från solsystemets födelse. När planeterna bildades först, för 4,5 miljarder år sedan, material i kuiperbältet regionen inte gå samman och bilda nya världar, men i stället var små fragment. Och de har oftast varit densamma sedan dess.

Det beror på att de är så små och så långt från Solen. Kuiper objekt är otroligt kallt — bara 35 grader Kelvin över absoluta nollpunkten. Vid denna temperatur, objekt ändras inte mycket på ytan. De har i huvudsak varit fryst i tid under miljarder år. Plus att de är så små att de inte utvecklas mycket inne heller. Större världar som Neptunus eller Uranus slutligen bilda en inre motor, där material djupt inuti objekt omforma under de krafter av tryck och värme under miljontals år. Men Kuiper objekt är helt enkelt inte stora nog för att göra det. Det betyder att de är som små tid kapslar, vilket ger ögonblicksbilder av vad som material lurade om när vårt planetsystem först kom till. “Vi har aldrig varit på något liknande som har varit med och hållit i en sådan djup frysa så länge,” Alan Stern, principal investigator för Nya Horisonter uppdrag, berättar Gränsen. “Något så perfekt bevarade från de första dagarna av solsystemet.”

Du har klarat av Ultima Thule kommer att vara en oerhört utmanande uppgift. Eftersom den är så liten och så långt bort objektet är svårt att se och spår från Jorden. Och den Nya Horisonter laget har bara en chans att få den här passagen till höger. Farkosten är för närvarande reser genom rymden på 32,000 miles per timme. Om något blir dåligt, det finns inget sätt att stänga av Nya Horisonter runt och försök igen. “Som Pluto, det är en ett skott, säger Stern. “Vi vill inte ha en andra rymdfarkoster som kommer med en vecka senare. Och eftersom det är en mycket komplexa företag att göra en av dessa förbiflygningar, det finns bokstavligen hundratals variabler som alla har att koreografera perfekt.”

Nya Horisonter var inte alltid garanterad ett besök till ett objekt som Ultima Thule

Nya Horisonter var inte alltid garanterad ett besök till ett objekt som Ultima Thule. Bilens främsta uppgift var att flyga med Pluto, med möjlighet att passera genom en andra Kuiper objekt senare. Men när farkosten först lanserades från Jorden i januari 2006, har astronomerna vet inte ens om det var ett objekt, tillräckligt nära för att Pluto som Nya Horisonter kan målet. Alla objekt vi visste om på den tiden var utom räckhåll. Så medan den Nya Horisonter team förberedd för Pluto, de sökte också på himlen för rymdfarkoster andra resmål. Slutligen 2014, fann de en markering med hjälp av NASA: s rymdteleskop Hubble: en Kuiper objekt med namnet 2014 MU69.

MU69, nu smeknamnet Ultima Thule, var idealiskt läge på New Horizons väg ut ur solsystemet. Rymdfarkosten utförs fortfarande tillräckligt med bränsle för att avfyra sina raketmotorer och nå objekt. Så i oktober och November 2015, innan NASA hade även officiellt godkänd av New Horizons nya uppdrag, laget driva rymdskepp gjorde för några kurskorrigering manövrar, att sätta bilen på väg för att möta upp med Ultima Thule.

Sedan, Nya Horisonter har successivt stängt in på the rock, som leds av team tillbaka på Jorden. Det är också observerat andra avlägsna objekt i kuiperbältet, knäppa några av de mest avlägsna bilder som någonsin tagits av en robot. Men för många månader på en gång, New Horizons har glidit in i och ut ur dvala, ett läge som de flesta instrument är avstängda. Det är ett sätt att förhindra onödiga slitage på fordonet när det transporteras. Det är också lite som autopilot — en tid när farkosten mest bara reser och inte behöver så mycket tillsyn från uppdraget-team på marken.

Under tiden, den Nya Horisonter laget hade den skrämmande uppgiften att försöka lära sig så mycket som de kan om Ultima Thule. Tänkt att vara ca 20 km i diameter, den är för liten och svag för att visualisera med någon av de teleskop som vi har till vårt förfogande här på Jorden. Det är därför laget har haft för att bli kreativ. I 2017, Nya Horisonter kunde forskarna observera Ultima Thule när den passerade framför en stjärna i bakgrunden. Det var en tillfällig eclipse, känd som en ockultation, som Ultima Thule-kort blockerat stjärnans ljus. Från att delad andra korsningen, kunde forskarna att få en bättre förståelse av stenens form.

Allt tyder på att denna sten vara konstig. I själva verket kan det inte finnas ens en enda sten. Ockultationen visade att Ultima Thule är antingen formad som en gummi anka, ser lite ut som två högar kläm ihop. Eller det kan vara två separata stenar som kretsar kring super nära varandra. Vi verkligen kommer inte att veta säkert förrän bara en dag eller två innan Nya Horisonter når Ultima Thule. Den lilla objekt är 100 gånger mindre än Pluto, vilket gör det svårare att i förväg se med Nya Perspektiv ” onboard kameror. De bästa bilderna kommer inte komma fram till Nya Horisonter är mer eller mindre på toppen av objektet. “Detta är en punkt på avståndet till sista minuten, och då kan du knäppa med fingrarna, och du går från en punkt till en värld bokstavligen en 48-timmars period, säger Stern.

“Detta är en punkt på avståndet till sista minut.”

Det är om allt går enligt plan. Och Stern hävdar att detta endast är ännu mer utmanande än den på Pluto, när Nya Horisonter kom inom 7,750 km på dvärgplanetens yta. På den tiden, radio kommunikation från Jorden tog 4,5 timmar för att nå Nya Horisonter. Men nu på att kabinen är längre bort, och det tar ännu längre tid — sex timmar — får en signal att fordonet. Detta, i kombination med den lilla storleken och matthet av Ultima Thule, skapar en ännu mer komplicerad rättegång för forskare och ingenjörer för att övervinna.

Och den minsta oförutsedda detalj kan slänga upp något i sista minuten. Bara senaste månaden, till exempel den Nya Horisonter team avstyrde ett potentiellt stort problem när de insåg att kabinen hade gått lite utanför kursen. De insåg till slut att varje gång bilen hade orienterat sig att iaktta ett avlägset objekt i kuiperbältet, rörelse knuffade Nya Horisonter av spåret. Lyckligtvis, laget som fångas tidigt nog så att de kunde rätta till rymdfarkoster bana och bestämde mig för att offra en del kommande observationer att vara extra försiktig. “Det var en sen fånga, men killen som upptäckte att det är min hjälte, säger Stern.

Men nu, det finns ingenting kvar att göra. Den slutliga kommandon för det första delmålet sekvens var upp till rymdfarkoster på juldagen, och de kan inte ändras. Nya Horisonter måste göra vad den har utformats för att göra: att utföra en serie av planerade uppgifter när den flyger genom Ultima Thule den 1: a januari kl 12:33AM ET, kommer inom 2,200 km från rock yta. Det kommer att knäppa bilder, karta objektets yta, utseende för månar och en atmosfär, och ta kroppens temperatur. I grund och botten, kommer det att försöka lära sig allt man kan om Ultima Thule inom loppet av några sekunder.

Det blir en kort väntan innan vi får de första kittlande nära bilder, dock. Fyra timmar efter det första delmålet, New Horizons kommer att skicka en signal tillbaka till Jorden för att låta uppdraget-team veta om mötet var en framgång. Och sedan radio kommunikation tar sex timmar att nå vår planet, så vet vi inte för 10 timmar om passagen gick som planerat. Sedan ett par timmar efter att första signalen, New Horizons kommer att börja den långa processen för att skicka tillbaka alla data dess samlas in, inklusive den första högupplösta bilder.

“Jag tror att det roliga i detta är att vi vet inte vad vi ska se.”

Att få alla dessa data tillbaka till Jorden kommer ta upp till två år. New Horizons kommer att samla ca 50 gigabit data, som är den lagringskapacitet som du kan hitta på en liten flash-enhet. Men på grund av rymdfarkoster låg processorkraft, det tar upp till 20 månader på sig att nedlänk allt till Jorden. Så nya överraskningar och bilder kommer att komma i hela 2019 och 2020.

När det gäller vad vi ska hitta på Ultima Thule, uppdraget-team är tveksamma till att spekulera. Rock är verkligen i en ny kategori av solsystemet objekt, och det är bara inget prejudikat för vad vi kan hitta. Men Stern är optimistisk och tror att vi får se något fantastiskt. “Jag behöver inte göra förutsägelser, säger Stern. “Den enda prognos som jag gjorde på Pluto är att vi skulle hitta något underbart, och det gjorde vi. Jag tror att det roliga i detta är att vi vet inte vad vi ska se.”