Op 14 juli om ongeveer 8 uur 's ochtends, zal een NASA-ruimteschip van een halve ton dat negen en een half jaar over het zonnestelsel racet eindelijk het kleine Pluto inhalen, op drie miljard mijl van de zon, het meest verre object dat iemand of iets van de aarde heeft ooit bezocht. Onzichtbaar met het blote oog, Pluto werd niet eens ontdekt tot 1930, en wordt sindsdien beschouwd als de vreemde bal van ons zonnestelsel, totaal verschillend van de rotsachtige planeten dicht bij de zon, inclusief de aarde, en even anders dan de buitenste gasreuzen. Deze eigenzinnige en mysterieuze kleine wereld zal dramatisch in beeld verschijnen wanneer het ruimtevaartuig New Horizons zijn dichtstbijzijnde nadering nadert, op slechts 6.000 mijl afstand, en aan boord van camera's duizenden foto's maken. Andere instrumenten meten Pluto topografie, oppervlakte- en atmosferische chemie, temperatuur, magnetisch veld en meer. New Horizons zal ook goed kijken naar de vijf bekende manen van Pluto, waaronder de grootste Charon. Het kan zelfs andere manen vinden, en misschien een ring of twee.
Gerelateerde lezingen
The Pluto Files: The Rise and Fall of America's Favourite Planet
Kopengerelateerde inhoud
- Eerste officiële gegevens van de Pluto Flyby hervormen de geschiedenis van de dwergplaneet
- Deze instrumenten zullen NASA helpen erachter te komen of het leven kan gedijen op Europa
Het was amper 20 jaar geleden toen wetenschappers voor het eerst ontdekten dat Pluto, verre van alleen aan de rand van het zonnestelsel, slechts één was in een enorme zwerm kleine bevroren lichamen in een brede, brede baan rond de zon, als een ring van puin achtergelaten aan de rand van een bouwzone. Dat inzicht heeft onder andere de New Horizons-missie voortgestuwd. Begrijp Pluto en hoe het past bij die overblijfselen, zeggen wetenschappers, en je kunt de vorming en evolutie van het zonnestelsel zelf beter begrijpen.
Als alles goed gaat, zal 'ontmoetingsdag', zoals het New Horizons-team het noemt, een kurk knallende viering zijn van enorme wetenschappelijke en technische bekwaamheid - het is geen sinecure om een verzameling precisie-instrumenten snel door de ijskoude leegte te gooien tot 47.000 mijl per uur om bijna een decennium later af te spreken met een ijzige bol ongeveer half zo breed als de Verenigde Staten breed zijn. De dag zal ook een zoete rechtvaardiging zijn voor de leider van de missie, Alan Stern. Een 57-jarige astronoom, luchtvaartingenieur, aspirant-astronaut en zelfbeschreven 'gepeupel', Stern heeft het grootste deel van zijn carrière gevochten om Pluto de aandacht te krijgen die hij denkt dat het verdient. Hij begon NASA bijna een kwart eeuw geleden een Pluto-missie goed te keuren en keek toen gefrustreerd toe hoe het bureau groen licht gaf aan de ene Pluto-sonde na de andere, om ze later te annuleren. "Het was ongelooflijk frustrerend, " zegt hij, "alsof ik Lucy het voetbal steeds weer van Charlie Brown zie rukken." Uiteindelijk trok Stern andere wetenschappers en invloedrijke senatoren aan voor zijn lobby-inspanningen, en omdat underdog Pluto al lang een favoriet van kinderen, voorstanders van de missie riepen savvily kinderen in om naar het Congres te schrijven en drongen aan op goedkeuring van de financiering voor het ruimtevaartuig.
Het hoofdkantoor van New Horizons bevindt zich in het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins University in de buurt van Baltimore, waar Stern en enkele tientallen andere Plutonians weken zullen worden geïnstalleerd rond het grote evenement in juli, maar ik heb Stern eind vorig jaar ingehaald in Boulder aan het Southwest Research Institute, waar hij een vice-president is voor onderzoek en ontwikkeling. Een raam in zijn indrukwekkende kantoor kijkt uit op de Rockies, waar hij vaak gaat wandelen en tot rust komen. Trim en atletisch op 5-voet-4, hij is ook een hardloper, een sport die hij nastreeft met de exactheid van, nou ja, een raketwetenschapper. Hij heeft zijn passnelheid berekend en zegt (alleen maar een grapje) dat hij van wereldklasse zou zijn als zijn benen langer waren. Het zou geen overdrijving zijn om te zeggen dat hij een polariserende figuur is in de planetaire wetenschapsgemeenschap; zijn vastberaden streven naar Pluto heeft sommige collega's geïrriteerd. Dat geldt ook voor zijn gepassioneerde verdediging van Pluto in de jaren sinds astronomie-functionarissen het beroemd hebben gedegradeerd tot een 'dwergplaneet', waardoor het de zwerver is uit de exclusieve club van het zonnestelsel, nu beperkt tot de acht biggies.
De timing van die belediging, en dat is hoe Stern en andere verwarde Pluto-liefhebbers het zien, had niet dramatischer kunnen zijn, in augustus 2006, slechts enkele maanden nadat New Horizons vanuit Cape Canaveral de ruimte in was geschoten. Wat de demotie van Pluto nog pijnlijker ironisch maakt voor Stern, is dat sommige van de baanbrekende wetenschappelijke ontdekkingen die hij had voorspeld de argumenten van zijn tegenstanders sterk versterkten, terwijl ze tegelijkertijd de deur openden voor een nieuw tijdperk van planetaire wetenschap. In feite gebruikte Stern zelf al in de jaren negentig de term 'dwergplaneet'.
Alan Stern, hoofdonderzoeker van de New Horizons-missie, begon meer dan twee decennia geleden te duwen om een ruimteschip naar Pluto te sturen. "Ik moet toegeven aan een zekere koppigheid", zegt hij. (Jamie Kripke) 
Het ruimtetuig New Horizons van 1054 pond heeft zeven wetenschappelijke instrumenten om het oppervlak en de atmosfeer van Pluto en zijn manen te bestuderen. De instrumenten hebben charmante namen zoals Alice, Ralph en REX. (NASA) 
Het oplossen van de oppervlaktekenmerken van Pluto is als proberen de markeringen op een voetbal van 40 mijl afstand te onderscheiden. Deze aanzichten zijn opgebouwd uit Hubble-foto's. (NASA) 
New Horizons nam dit kleurenbeeld van Pluto en zijn grootste maan, Charon, op 71 miljoen mijl afstand. Binnenkort zullen kenmerken van het oppervlak duidelijk zichtbaar zijn. (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute) 
Een Atlas V-raket lanceerde New Horizons in de ruimte vanaf Cape Canaveral op 19 januari 2006. Het ruimtevaartuig bezocht Jupiter in februari 2007 en ontving een zwaartekrachtboost die drie jaar van zijn reis in orde maakte. (NASA) **********
De rijke astronoom Percival Lowell, algemeen bekend voor het aandringen van kunstmatige kanalen op Mars, begon in 1905 voor het eerst naar Pluto te zoeken op zijn privé-observatorium in Arizona. Zorgvuldige studie van planetaire banen had gesuggereerd dat Neptunus niet het enige object was dat een zwaartekracht uitoefende sleep aan Uranus, en Lowell ging op zoek naar wat hij "Planeet X" noemde. Hij stierf zonder succes, maar een jonge man genaamd Clyde Tombaugh, die een passie had voor astronomie hoewel hij geen universitaire opleiding had genoten, kwam naar het observatorium en pakte de zoeken in 1929. Na 7.000 uur staren naar ongeveer 90 miljoen sterrenbeelden, zag hij in februari 1930 een nieuwe planeet op zijn fotografische platen. De naam Pluto, de Romeinse god van de onderwereld, werd voorgesteld door een 11-jarige Brits meisje genaamd Venetia Burney, die de ontdekking met haar grootvader had besproken. De naam werd unaniem overgenomen door de staf van het Lowell Observatorium, gedeeltelijk omdat de eerste twee letters de initialen van Percival Lowell zijn.
Pluto's solitaire karakter verbaasde wetenschappers tientallen jaren. Moeten er geen andere, vergelijkbare objecten buiten Neptunus zijn? Waarom leek het zonnestelsel zo plotseling zonder materiaal te zitten? "Het leek gewoon raar dat het buitenste zonnestelsel zo leeg zou zijn, terwijl het binnenste zonnestelsel gevuld was met planeten en asteroïden, " herinnert David Jewitt, een planetaire wetenschapper aan UCLA. Door de decennia heen stelden verschillende astronomen voor dat er kleinere lichamen waren, maar toch ongezien. Kometen die periodiek binnenvagen om de nachtelijke hemel te verlichten, speculeerden ze, waarschijnlijk afkomstig van een riem of schijf puin aan de buitenzijde van het zonnestelsel.
Stern argumenteerde in 1991 in het tijdschrift Icarus dat niet alleen de riem bestond, maar ook dat deze dingen zo groot als Pluto bevatte. Ze waren eenvoudigweg te ver weg en te zwak om gemakkelijk te kunnen worden gezien. Zijn redenering: Neptunus 'maan Triton is een bijna-tweeling van Pluto en cirkelde waarschijnlijk rond de zon voordat deze werd gevangen door de zwaartekracht van Neptunus. Uranus heeft een drastisch gekantelde rotatie-as, waarschijnlijk als gevolg van een botsing eonen geleden met een Pluto-formaat object. Dat maakte tenminste drie Pluto-achtige objecten, wat volgens Stern suggereerde dat er meer moesten zijn. Het aantal planeten in het zonnestelsel zou ooit naar boven moeten worden bijgesteld, dacht hij. Waarschijnlijk waren er honderden, waarvan de meerderheid, inclusief Pluto, het best toegewezen aan een subcategorie van 'dwergplaneten'.
Slechts een jaar later werd het eerste object (behalve Pluto en Charon) ontdekt in dat verre gebied, de Kuipergordel genoemd naar de in Nederland geboren astronoom Gerard Kuiper. Gevonden door Jewitt en zijn collega, Jane Luu, het is slechts ongeveer 100 mijl over, terwijl Pluto 1.430 mijl overspant. Een decennium later ontdekten Caltech-astronomen Mike Brown en Tsjaad Trujillo een object van ongeveer de helft van de grootte van Pluto, groot genoeg om bolvormig te zijn, dat ze Quaoar noemden (uitgesproken als 'kwa-oorlog' en genoemd naar de scheppergod in de mythologie van de pre -Columbiaanse Tongva-mensen afkomstig uit het Los Angeles-bekken). Het werd snel gevolgd door Haumea en in 2005 vond Browns groep Eris, ongeveer even groot als Pluto en ook bolvormig.
Planetaire wetenschappers hebben vele honderden kleinere Kuipergordelobjecten gezien; er kunnen maar liefst tien miljard zijn die een mijl over of meer zijn. Stern zal een nauwkeurigere telling van hun afmetingen maken met de camera's op New Horizons. Zijn eenvoudige idee is om de kraters van Pluto en Charon in kaart te brengen en te meten, wat tekenen zijn van botsingen met andere Kuipergordelobjecten en dus dienen als een representatief monster. Wanneer Pluto het dichtst bij de zon staat, verdampt bevroren oppervlaktemateriaal in een tijdelijke atmosfeer, waarvan sommige ontsnappen naar de ruimte. Deze "ontsnapping erosie" kan oudere kraters wissen, dus Pluto zal een recente telling geven. Charon zal zonder deze erosie een record aanbieden dat de kosmische geschiedenis overspant. In een toonaangevende theorie zou de oorspronkelijke, veel dichtere Kuipergordel tientallen planeten hebben gevormd die even groot of groter zijn dan de aarde, maar de orbitale veranderingen van Jupiter en Saturnus gooiden de meeste bouwstenen weg voordat dat kon gebeuren, waardoor planeetvorming in de knop.
Tegen de tijd dat New Horizons op 19 januari 2006 op Cape Canaveral werd gelanceerd, was het moeilijk geworden om te beweren dat Pluto wezenlijk anders was dan veel van zijn Kuipergordelburen. Vreemd genoeg bestond er destijds geen strikte definitie van 'planeet', dus sommige wetenschappers betoogden dat er een afsnijding van de grootte moest zijn, om te voorkomen dat de lijst met planeten te lang zou worden. Als je Pluto en de andere relatief kleine lichamen iets anders zou noemen, zou je een aardige acht planeten hebben - Mercurius tot en met Neptunus. In 2000 had Neil deGrasse Tyson, directeur van het Hayden Planetarium in New York City, de laatste optie gekozen, waardoor Pluto uit een tentoonstelling van het zonnestelsel was verdwenen.
Toen, met New Horizons minder dan 15 procent van de weg naar Pluto, stemden leden van de Internationale Astronomische Unie, verantwoordelijk voor het benoemen en classificeren van hemellichamen, op een bijeenkomst in Praag om die regeling officieel te maken. Pluto en de anderen zouden nu bekend staan als dwergplaneten, die, in tegenstelling tot de oorspronkelijke betekenis van Stern, geen planeten waren. Ze waren een heel ander soort beest. Omdat hij Eris ontdekte, wordt Caltech's Brown soms de schuld gegeven van de degradatie. Hij heeft gezegd dat hij het goed zou hebben met beide uitkomsten, maar hij noemde zijn memoires uit 2010 How I Killed Pluto and Why It Had It Coming .
"Het is beschamend", herinnert Stern zich, die niet in Praag was voor de stemming. "Het is wetenschappelijk verkeerd en het is pedagogisch verkeerd." Hij zei destijds hetzelfde soort dingen in de taal die ongewoon bot is in de wereld van de wetenschap. Een van de domste argumenten voor het degraderen van Pluto en de anderen, zei Stern, was het idee dat het hebben van 20 of meer planeten op de een of andere manier onhandig zou zijn. Ook belachelijk, zegt hij, is het idee dat een dwergplaneet niet echt een planeet is. "Is een dwerg groenblijvend niet een groenblijvende?" Vraagt hij.
Stern's nauwelijks verborgen minachting voor wat hij dwaasheid van de bureaucratische en wetenschappelijke variëteiten beschouwt, heeft hem niet altijd geliefd gemaakt bij collega's. Een astronoom die ik vroeg naar Stern antwoordde: 'Mijn moeder heeft me geleerd dat als je niets aardigs over iemand kunt zeggen, je ook niets zegt.' Een andere zei: 'Zijn achternaam is' Stern '. Dat vertelt je alles wat je moet weten. '
DeGrasse Tyson, van zijn kant, biedt afgemeten lof: "Als het gaat om alles, van opwindend publiek sentiment ter ondersteuning van astronomie tot het bepleiten van ruimtewetenschappelijke missies tot het verdedigen van Pluto, is Alan Stern er altijd."
Stern inspireert ook minder gereserveerde bewondering. "Alan is ongelooflijk creatief en ongelooflijk energiek", zegt Richard Binzel, een planetaire wetenschapper van het MIT die Stern kent sinds hun schooltijd. "Ik weet niet waar hij het krijgt."
**********
Stern groeide op in New Orleans en later Dallas. Zijn vader was zakenman en zijn moeder bleef thuis bij Alan en zijn twee broers en zussen. "Alan was op de leeftijd van 8 voor 100 procent met ruimtevaart verbruikt", herinnert zijn jongere broer Hap, een advocaat in Dallas, zich. "Hij wilde meer dan wat dan ook een astronaut zijn." Tegen de tijd dat Stern naar de universiteit ging, in 1975, was het Apollo-programma beëindigd en de eerste lancering van de spaceshuttle was enkele jaren weg, maar na een jaar of twee te hebben doorlopen als een " slacker ”- zijn woord - begon hij precies te worden wat NASA van zijn astronautkandidaten zou verwachten: een overachiever. "Ik heb vanaf dat moment rechte A's gemaakt", zegt hij, afgestudeerd aan de Universiteit van Texas in Austin met een graad in fysica en astronomie. Ook zijn buitenschoolse activiteiten waren astronautenvriendelijk: hij behaalde zijn vliegbrevet en werd vlieginstructeur
Mensen maken altijd zulke geloften. Ze zijn veel gemakkelijker te maken dan te houden - vooral als je carrièredoel iets onrealistisch romantisch is als astronaut worden. en leerde skydiven en duiken.
Hij bleef in Austin en behaalde mastergraden in ruimtevaarttechniek en planetaire atmosferen. Hij nam een baan aan als ingenieur bij ruimtevaartbedrijf Martin Marietta en werkte aan verschillende satellietprogramma's. Daarna verhuisde hij naar het Laboratorium voor Atmosferische en ruimtefysica aan de Universiteit van Colorado, in Boulder, waar hij een instrument ontwierp en overzag voor een satelliet die bedoeld was om Halley's komeet te bestuderen tijdens zijn bezoek aan 1986. Die satelliet was echter aan boord van de space shuttle Challenger toen het schip op 28 januari 1986 explodeerde, zijn zevenkoppige bemanning doodde en het Amerikaanse human spaceflight-programma op pauze zette.
Stern was geïntrigeerd door kometen en schreef uiteindelijk een proefschrift over de evolutie van die ijzige lichamen, en hij bedacht instrumenten om ze te bestuderen. Zijn ultraviolette spectrograaf zou licht vangen dat de tijdelijke atmosfeer van een komeet weerkaatst om erachter te komen waar het van was gemaakt. Vorig jaar, toen de Rosetta-sonde van de European Space Agency de eerste was die ooit een komeet in een baan ronddraaide, vond een van Stern's UV-spectrografen het oppervlak van de komeet verrassend verstoken van waterijs.
Gezien die buitengewone prestatie, niets als niet meedogenloos, meldde Stern zich drie keer bij het astronautenkorps aan nadat de shuttle in 1988 weer was begonnen te vliegen en werd zelfs geselecteerd als een van de 130 van de duizenden sollicitanten die naar Houston kwamen om te interviewen. Uiteindelijk werd hij niet gekozen. Maar hij hoopte dat hij nog een schot zou krijgen wanneer komeet Hale-Bopp in 1997 de nachthemel verlichtte. Hij paste een van zijn instrumenten aan om op de shuttle te rijden - en wie was beter om het te bedienen, was hij overtuigd dan Stern zelf? NASA gooide de beslissing over naar een commissie van astronauten, die besloot dat zijn expertise essentieel zou zijn, en hij was verheugd om eindelijk de ruimte in te gaan.
Op het laatste moment zette NASA echter een Canadese astronaut op de vlucht en stootte Stern weg. Het stoort hem zelfs vandaag om zijn teleurstelling te herinneren. “Ik was erg overstuur omdat ik besefte dat er geen ... de tijd drong. Er was geen enkele manier dat ik ... het was allemaal klaar. Het was een uitgemaakte zaak. Het is de enige keer in mijn leven dat ik ooit huilde om iets over werk, 'zegt hij. "Ik bedoel, ik ben het net kwijt."
Maar het vertraagde hem niet. Naast het toezicht houden op missies en een korte periode als geassocieerd beheerder van NASA voor wetenschap, richtte hij mede-oprichter op van een bedrijf genaamd Uwingu, dat geld inzamelt voor astronomische activiteiten door (onofficieel) de naamrechten te verkopen aan exoplaneten en kraters op Mars. Hij was ook mede-oprichter van World View, dat van plan is toeristen naar de rand van de ruimte te brengen in grote ballonnen, en een ander bedrijf, Golden Spike genaamd, om maanmissies te verkopen aan landen die daar naartoe willen. En één project zou zijn droom kunnen verwezenlijken om zelf de ruimte in te gaan. Hij en zijn team in Southwest hebben instrumenten ontworpen voor suborbitale ruimtevluchten gepland door de particuliere bedrijven Virgin Galactic en XCOR Aerospace. Wetenschappers moeten de instrumenten besturen en Stern zegt: "We hebben in totaal negen stoelen gekocht", op afzonderlijke vluchten. Hij is vastbesloten er meerdere te bezetten.
**********
Er is echter nog een andere oorzaak die hem nog meer bezighoudt dan door naar de ruimte te reizen. "Zelfs op de lagere school, " zei Binzel, toen ik hem in Boulder ontmoette, "sprak Alan erover met mij. Hij is net als Luke Skywalker. "Dan, in een spot-on Darth Vader-imitatie:" Pluto verkennen ... is je bestemming. "
Planetaire wetenschappers hebben slechts een paar dingen over Pluto geleerd sinds de ontdekking ervan: ze hebben de 248-jarige baan vastgezet en nauwkeurige observaties van hoe Pluto en Charon elkaar omcirkelen hebben hun grootte en massa opgeleverd. Hieruit kunnen composities worden voorspeld - een mengsel van steen en ijs. Het grootste deel van het ijs op beide is bevroren water, terwijl het ijs dat het oppervlak van Pluto bedekt meestal bevroren stikstof is. Oppervlaktetemperaturen schommelen rond min-380 graden Fahrenheit.
Naar verwachting zal New Horizons veel meer onthullen. Zichtbare lichtcamera's tellen niet alleen kraters, maar brengen ook heuvels, valleien, kliffen en scheuren in kaart die kleiner zijn dan een voetbalveld. Infraroodsensoren tonen variaties in oppervlaktetemperatuur en onthullen misschien warme plekken die wijzen op geologische activiteit. Een set instrumenten analyseert de chemische samenstelling van het oppervlak, terwijl een andere, vergelijkbaar met de spectrograaf aan boord van Rosetta, de tijdelijke atmosfeer zal bestuderen.
De lijst met vragen is bijna eindeloos. Heeft Pluto een oceaan van vloeibaar water onder zijn ijzige oppervlak, bijvoorbeeld, zoals die op de ijzige manen van Jupiter en Saturnus? Voedt die oceaan geisers die in de ruimte spuiten? Waarom heeft Pluto een groter aandeel rots onder het ijs dan Charon?
En dan zijn er de vragen die de wetenschappers niet eens genoeg weten om te stellen. "De grote les van planetaire wetenschap, " zegt Stern, "is wanneer je een eerste verkenning van een nieuw soort object doet, moet je het onverwachte verwachten."
Kom dag tegenkomen, Stern's vrouw, Carole, en hun drie kinderen, samen met ouders, broers en zussen, nichten en neven en verschillende neven en nichten, zullen zich bij hem voegen op het hoofdkantoor van de missie. "Ik kan me niet voorstellen dat ik er niet ben, " zegt Stern's jongste dochter, Kate, 24. "Het is alsof je getrouwd bent en je vrouw bevalt en je niet komt opdagen."
De aanpak van het ruimtevaartuig is al nieuws maken. In april bracht NASA de eerste kleurenafbeeldingen van Pluto en Charon uit New Horizons uit. De beste foto's moeten nog komen. Sommige Pluto-liefhebbers hebben gespeculeerd dat New Horizons, door deze wazige klodder in beeld te brengen, een reden zou kunnen vinden om zijn planetaire status te herstellen. Het is een romantisch idee, maar Stern is niet overtuigd. Hij is in plaats daarvan gefocust op de details van de ontmoeting, op de gegevens die al binnenstromen en op een nieuw begrip van een object dat zijn aandacht al meer dan twee decennia fascineert en de wereld acht en een half heeft verbijsterd. “Het zegt iets heel diep over de mens en onze samenleving, iets heel goeds over ons, dat we onze tijd en schat hebben geïnvesteerd in het bouwen van een machine die over drie miljard kilometer ruimte kan vliegen om het Pluto-systeem te verkennen. Maar, "vervolgt hij, " maakt het moeilijk om die prestatie te vieren en te waarderen in de context van een constante discussie over de degradatie van Pluto. "
