På New Year ‘ s Day, et romskip vil zoome av de mest fjerntliggende objektet menneskeheten noen gang har besøkt

Like etter midnatt på januar 1st, en NASA-sonden vil suse forbi de mest fjerntliggende space rock som noensinne har blitt besøkt i vårt solsystem. Denne eksterne interplanetarisk passerte vil være over i en blink. Men hvis det lykkes, tilfelle kunne fortelle oss en hel del om objekter som dominerer langt inne i vårt kosmiske nabolag.

Robot romskip å gjøre dette dristige besøk kalles Nye Horisonter, og det har vært en reise gjennom verdensrommet for de siste 13 årene. Du husker kanskje dette berømte bot: det var det første menneskeskapte objekt som noen gang besøke Pluto i løpet av sommeren 2015. Helt siden den passerte, Nye Horisonter har vært stuper lenger ut i solsystemet. Tre år senere, den er klar til å møte med en annen fjerne mål, en stein med tilnavnet Ultima Thule ligger 1 milliard km utenfor Pluto. Det er 4.1 milliarder kilometer fra Jorden.

Denne nye rock er i motsetning til alt vi noensinne har besøkt før

Denne nye rock er i motsetning til alt vi noensinne har besøkt før. Det er en liten frigid objekt på størrelse med New York City, som går i bane i et område av solsystemet kjent som kuiperbelte. Denne regionen på plass, ligger utenfor den orbit of Neptune, er fylt med muligens millioner av små frosne objekter. Det er litt som en super fjernt asteroidebeltet. Bortsett fra de organer som i kuiperbelte er tenkt å være utrolig primitive — rester rester fra fødselen av solsystemet. Når planetene først dannet for 4,5 milliarder år siden, materialer i kuiperbelte-regionen ikke gå sammen for å danne nye verdener, men i stedet forble som små fragmenter. Og de har det meste bodde det samme siden den gang.

Det er fordi de er så små og så langt fra Solen. Kuiperbelte-objekter er utrolig kaldt — bare 35 grader Kelvin over absolutt null. Ved denne temperaturen, objekter endrer ikke veldig mye på overflaten. De har i hovedsak vært frosset i tid, over millioner av år. Pluss at de er så små at de ikke utvikler seg mye inne heller. Større verdener som Neptun eller Uranus til slutt form interne motorer, der materialer dypt inne i objekter omskape under styrker av trykk og varme over millioner av år. Men kuiperbelte-objekter er ikke stor nok til å gjøre det. Det betyr at de er som små tid kapsler, og gir bilder av hvilke materialer som lurte på om når våre planetariske systemet først kom til å bli. “Vi har aldri blitt til noe slikt som dette som har vært holdt i så dyp fryse så lenge,” Alan Stern, principal investigator for Nye Horisonter oppgave, forteller Randen. “Noe så perfekt bevart fra de tidlige dager av solsystemet.”

Hell bestått av Ultima Thule kommer til å bli en utrolig utfordrende oppgave. Fordi den er så liten og så langt unna, objektet er vanskelig å se og spore fra Jorden. Og den Nye Horisonter team har bare én sjanse til å få denne passerte rett. Romskipet er for tiden på reise gjennom verdensrommet på 32,000 miles per time. Hvis noe blir feilslått, det er ingen måte å slå Nye Horisonter rundt og prøv igjen. “Som Pluto, det er en ett skudd, sier Stern. “Vi har ikke et sekund romskip som kommer av en uke senere. Og fordi det er en veldig kompleks virksomhet for å gjøre en av disse flybys, det er bokstavelig talt hundrevis av variabler som alle har til å koreografere perfekt.”

Nye Horisonter var ikke alltid garantert et besøk til et objekt som Ultima Thule

Nye Horisonter var ikke alltid garantert et besøk til et objekt som Ultima Thule. Bilens primære oppgave var å fly av Pluto, med mulighet for passering av andre kuiperbelte-objekt senere. Men når jeg først lansert fra Jorden i januar 2006, astronomer visste ikke engang vet om det var et objekt nær nok til Pluto som Nye Horisonter kunne målrette. Alle objekter som vi visste om på den tiden var utenfor rekkevidde. Så mens Nye Horisonter team prepped for Pluto, de søkte også himmelen for satellittens andre reisemål. Til slutt i 2014, fant de et mål ved hjelp av nasas Hubble-Teleskop: en kuiperbelte-objekt som heter 2014 MU69.

MU69, nå kalt Ultima Thule, var ideelt plassert på Nye Horisonter’ vei ut av solsystemet. Romskipet fortsatt gjennomført nok drivstoff til brann sin thrustere og nå objekt. Så i oktober og November 2015, før NASA hadde offisielt godkjent av Nye Horisonter’ nye oppgaver, lagets drift romskipet gjorde et par kurskorrigering manøvrer, sette bilen på vei til å møte opp med Ultima Thule.

Siden da, New Horizons har gradvis lagt inn på rock, ledet av team tilbake på Jorden. Det er også observert andre fjerne objektene i Kuiper-Beltet, knipser noen av de mest fjerntliggende bilder som noensinne er tatt av en robot. Men for mange måneder av gangen, Nye Horisonter har glidd inn og ut av dvalemodus, en modus der de fleste av sine instrumenter er slått av. Det er en måte å hindre unødvendig slitasje på bilen når den sendes. Det er også litt som autopilot — en tid da jeg for det meste kun reiser og trenger ikke så mye tilsyn fra oppdrag team på bakken.

I mellomtiden, den Nye Horisonter team hadde skremmende oppgave å prøve å lære så mye som de kan om Ultima Thule. Tenkte å bli om lag 20 kilometer over, det er for liten og svak til å visualisere med noen av teleskoper vi har til rådighet her på Jorden. Det er grunnen til at laget har hatt for å få kreative. I 2017, Nye Horisonter forskere var i stand til å observere Ultima Thule som den passerte foran en bakgrunn stjerne. Det var en kortvarig eclipse, som er kjent som en occultation, som Ultima Thule kort blokkert ut stjernens lys. Fra split-andre krysset, forskere var i stand til å få en bedre forståelse av rock form.

Alle indikasjoner peker til denne steinen være merkelig. Faktisk, det kan ikke engang være en enkelt stein. Den occultation åpenbart at Ultima Thule enten er formet som en badeand, ser litt ut som to hauger klemt sammen. Eller det kan være to separate stein i bane rundt super nær hverandre. Vi egentlig ikke vite sikkert før bare en dag eller to før Nye Horisonter når Ultima Thule. Den lille objektet er 100 ganger mindre enn Pluto, noe som gjør det vanskeligere å se på forhånd med Nye Horisonter’ innebygde kameraer. De beste bildene vil ikke komme til Nye Horisonter er mer eller mindre på toppen av objektet. “Dette er en prikk i det fjerne før siste liten, og så kan du knipse med fingrene, og du går fra et punkt til en verden i bokstavelig talt en 48-timers periode,” sier Stern.

“Dette er et punkt i avstand til siste minutt.”

Det er hvis alt går etter planen. Og Stern hevder at dette passerte er enda mer utfordrende enn den ene på Pluto, når Nye Horisonter kom i 7,750 miles av dverg planetens overflate. På den tiden, radio-kommunikasjon fra Jorden tok 4,5 timer for å nå Nye Horisonter. Men nå som jeg er lenger unna, og det tar enda lenger — seks timer — for å få et signal til bilen. Dette, kombinert med liten størrelse og besvimelse av Ultima Thule, skaper en enda mer kompleks prøveversjon for forskere og ingeniører til å overvinne.

Og den minste uforutsette detalj kan kaste noe opp i siste liten. Bare siste måned, for eksempel, den Nye Horisonter team avverget et potensielt stort problem da de innså at jeg hadde gått litt ut av kurs. De til slutt innså at hver gang bilen hadde reorienterte seg selv til å observere en langt-off objektene i Kuiper-Beltet, bevegelsene og litt presset Nye Horisonter av sporet. Heldigvis, team fanget dette tidlig nok slik at de kunne korrigere satellittens bane og bestemte seg for å ofre noen kommende observasjoner til å være ekstra forsiktig. “Det var en sen fange, men han som oppdaget at det er helten min,” sier Stern.

Men nå, det er ingenting igjen å gjøre. Den endelige kommandoer for passerte sekvensen ble lastet opp til romskipet på julaften, og de kan endres. Nye Horisonter må gjøre det som er blitt designet til å gjøre: utføre en serie av pre-planlagte oppgaver når det flyr av Ultima Thule på januar 1st 12:33AM ET, som kommer i løpet av 2200 miles av rock ‘ s overflate. Det vil knipse bilder, kart objektets overflate, se etter måner og en atmosfære, og ta kroppens temperatur. I utgangspunktet, det vil prøve å lære alt de kan om Ultima Thule i løpet av et par sekunder.

Det vil være en kort stund før vi får de første fristende nært bilder, skjønt. Fire timer etter at den passerte, New Horizons vil sende et signal tilbake til Jorden for å la oppdraget team vite om møtet var en suksess. Og siden radiokommunikasjon tar seks timer å nå planeten vår, vi vil ikke vite for 10 timer hvis de passerte gikk som planlagt. Så et par timer etter det første signalet, New Horizons vil starte den lange prosessen med å sende tilbake alle sine data samlet inn, inkludert de første høyoppløselige bilder.

“Jeg tror det morsomme med dette er at vi ikke vet hva vi kommer til å se.”

Å få alt dette data tilbake til Jorden vil ta opp til to år. New Horizons vil samle ca 50 gb med data, som er den lagringskapasitet du kan finne på en liten flash-stasjon. Men på grunn av romsondens lave prosessorkraft, vil det ta opp til 20 måneder for å downlink alt til Jorden. Så nye overraskelser og bilder vil fortsette å komme i hele 2019 og 2020.

Som for hva vi skal finne på Ultima Thule, oppdraget team er motvillige til å spekulere. Rock er virkelig i en ny kategori av solsystemet objekt, og det er bare ingen presedens for hva vi kan finne. Men Stern er optimistiske på at vi får se noe helt fantastisk. “Jeg kan ikke gjøre spådommer,” sier Stern. “Den eneste prediksjon jeg laget på Pluto er at vi ville finne noe fantastisk, og det gjorde vi. Jeg tror det morsomme med dette er at vi ikke vet hva vi kommer til å se.”