Nuevos horizontes

Además del equipo científico, hay nueve artefactos culturales que viajan con la nave espacial. ^{[ 43 ]} Estos incluyen una colección de 434.738 nombres almacenados en un disco compacto, ^{[ 44 ] [ 45 ]} una colección de imágenes del personal del proyecto New Horizons en otro CD, una pieza de SpaceShipOne de Scaled Composites , ^{[ 46 ]} un sello postal de USPS "Aún no explorado", ^{[ 47 ] [ 48 ]} y dos copias de la bandera de los Estados Unidos . ^{[ 49 ] [ 43 ]}

Aproximadamente 30 gramos (1 onza) de las cenizas de Clyde Tombaugh están a bordo de la nave espacial, para conmemorar su descubrimiento de Plutón en 1930. ^{[ 50 ] [ 51 ]} Una moneda de cuarto de dólar del estado de Florida , cuyo diseño conmemora la exploración humana, está incluida, oficialmente como peso de recorte, ^{[ 52 ]} así como una moneda de cuarto de dólar del estado de Maryland para honrar a los constructores de la sonda. ^{[ 43 ]} Uno de los paquetes científicos (un contador de polvo) lleva el nombre de Venetia Burney , quien, de niña, sugirió el nombre "Plutón" después de su descubrimiento. 

La nave espacial es comparable en tamaño y forma general a un piano de cola y se la ha comparado con un piano pegado a una antena parabólica del tamaño de un bar de cócteles. ^{[ 58 ]} Como punto de partida, el equipo se inspiró en la nave espacial Ulysses , ^{[ 59 ]} que también transportaba un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) y una antena en una estructura de caja dentro de otra caja a través del Sistema Solar exterior. Muchos subsistemas y componentes tienen herencia de vuelo de la nave espacial CONTOUR del APL , que a su vez tenía herencia de la nave espacial TIMED del APL .

El cuerpo de New Horizons forma un triángulo, de casi 0,76 m (2,5 pies) de espesor. (Las sondas Pioneer tienen cuerpos hexagonales , mientras que las Voyager tienen cuerpos decagonales , ^{[ 60 ]} Galileo un cuerpo prismático octogonal , ^{[ 61 ]} y Cassini-Huygens un cuerpo prismático dodecagonal . ^{[ 62 ]} ) Un tubo de aleación de aluminio 7075 forma la columna estructural principal, entre el anillo adaptador del vehículo de lanzamiento en la "parte trasera", y la antena parabólica de radio de 2,1 m (6 pies 11 pulgadas) fijada al lado plano "frontal". El tanque de combustible de titanio está en este tubo. El RTG se fija con un soporte de titanio de 4 lados que se asemeja a una pirámide gris o un taburete.     

El titanio proporciona resistencia y aislamiento térmico. El resto del triángulo se compone principalmente de paneles sándwich de láminas delgadas de aluminio (de menos de 0,40 mm de espesor ) unidas a un núcleo de nido de abeja de aluminio. La estructura es más grande de lo estrictamente necesario, con espacio vacío en su interior. Está diseñada para actuar como blindaje , reduciendo los errores electrónicos causados ​​por la radiación del generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG). Además, la distribución de masa requerida para una nave espacial giratoria exige un triángulo más ancho.  

La estructura interior está pintada de negro para igualar la temperatura mediante transferencia de calor por radiación . En general, la nave espacial está completamente cubierta para retener el calor. A diferencia de las Pioneer y Voyager , la antena de radio también está encerrada en mantas que se extienden hasta el cuerpo. El calor del RTG añade calor a la nave espacial mientras está en el Sistema Solar exterior. Mientras está en el Sistema Solar interior, la nave espacial debe evitar el sobrecalentamiento, por lo que la actividad electrónica está limitada, la energía se desvía a derivaciones con radiadores conectados y las rejillas están abiertas para irradiar el exceso de calor. Mientras la nave espacial está en crucero inactivo en el frío Sistema Solar exterior, las rejillas están cerradas y el regulador de derivación redirige la energía a calentadores eléctricos .

Fuerza

Un generador termoeléctrico de radioisótopos cilíndrico (RTG) sobresale en el plano del triángulo desde uno de sus vértices. El RTG proporciona245,7 W  de potencia en el lanzamiento, y se predijo que disminuiría aproximadamente3,5 W  cada año, descomponiéndose en202  W para el momento de su encuentro con el sistema plutoniano en 2015 y se desintegrará demasiado como para alimentar los transmisores en la década de 2030. ^{[ 7 ]} No hay baterías a bordo ya que la salida del RTG es predecible, y los transitorios de carga son manejados por un banco de condensadores y disyuntores rápidos. A partir de enero de 2019, la potencia de salida del RTG es de aproximadamente190 W  . ^{[ 63 ]}

El RTG, modelo " GPHS-RTG ", era originalmente un repuesto de la misión Cassini . El RTG contiene 9,75 kg (21,5 lb) de pastillas de óxido de plutonio-238 . ^{[ 34 ]} Cada pastilla está revestida de iridio y luego encapsulada en una carcasa de grafito. Fue desarrollado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos en el Complejo de Materiales y Combustibles, parte del Laboratorio Nacional de Idaho . ^{[ 64 ]} El diseño original del RTG requería 10,9 kg (24 lb) de plutonio, pero se produjo una unidad menos potente que la prevista en el diseño original debido a retrasos en el Departamento de Energía de los Estados Unidos, incluyendo actividades de seguridad, que retrasaron la producción de plutonio. ^{[ 65 ]} Los parámetros de la misión y la secuencia de observación tuvieron que modificarse para la potencia reducida; aun así, no todos los instrumentos pueden operar simultáneamente. El Departamento de Energía transfirió el programa de baterías espaciales de Ohio a Argonne en 2002 debido a preocupaciones de seguridad.    

La cantidad de plutonio radiactivo en el RTG es aproximadamente un tercio de la cantidad a bordo de la sonda Cassini-Huygens cuando se lanzó en 1997. El lanzamiento de Cassini fue protestado por varias organizaciones debido al riesgo de que una cantidad tan grande de plutonio se liberara a la atmósfera en caso de accidente. El Departamento de Energía de los Estados Unidos estimó la probabilidad de un accidente de lanzamiento que liberara radiación a la atmósfera en 1 entre 350, y monitoreó el lanzamiento ^{[ 66 ]} debido a la inclusión de un RTG a bordo. Se estimó que un escenario de peor caso de dispersión total del plutonio a bordo dispersaría una radiación equivalente al 80 % de la dosis anual promedio en América del Norte proveniente de la radiación de fondo sobre un área con un radio de 105 km (65 mi) . ^{[ 67 ]}  

Telecomunicaciones y gestión de datos

La comunicación con la nave espacial se realiza a través de la banda X. La nave tenía una tasa de comunicación de38  kbit/s en Júpiter; a la distancia de Plutón, una tasa de aproximadamenteSe esperaba una velocidad de 1 kbit/s  por transmisor. Además de la baja velocidad de datos, también existe una latencia de aproximadamente 4,5  horas en un solo sentido a la distancia de Plutón. Las antenas de 70 m (230 pies) de la Red del Espacio Profundo (DSN) de la NASA se utilizan para retransmitir comandos una vez que la nave espacial se encuentra más allá de Júpiter. La nave espacial utiliza transmisores y receptores de redundancia modular dual y polarización circular derecha o izquierda .  

La señal de enlace descendente se amplifica mediante dos amplificadores de tubo de onda progresiva (TWTA) redundantes de 12 vatios, montados en el cuerpo bajo la antena parabólica. Los receptores son de bajo consumo. El sistema puede controlarse para alimentar ambos TWTA simultáneamente y transmitir una señal de enlace descendente de doble polarización a la Red de Espacio Profundo (DSN), lo que prácticamente duplica la velocidad de enlace descendente. Las pruebas realizadas a la DSN al inicio de la misión con esta técnica de combinación de doble polarización fueron exitosas, y la capacidad se declaró operativa (cuando el presupuesto de energía de la nave espacial permite alimentar ambos TWTA).

Además de la antena de alta ganancia , hay dos antenas de respaldo de baja ganancia y una antena parabólica de ganancia media. La antena parabólica de alta ganancia tiene una disposición de reflector Cassegrain , construcción compuesta, de 2,1 metros (7 pies) de diámetro que proporciona más de 42 dBi  de ganancia y un ancho de haz a media potencia de aproximadamente un grado. La antena de ganancia media de foco primario, con una apertura de 0,3 metros (1 pie) y un ancho de haz a media potencia de 10°, está montada en el lado frontal del reflector secundario de la antena de alta ganancia. La antena de baja ganancia frontal está apilada sobre la alimentación de la antena de ganancia media. La antena de baja ganancia trasera está montada dentro del adaptador de lanzamiento en la parte posterior de la nave espacial. Esta antena se utilizó únicamente durante las primeras fases de la misión cerca de la Tierra, justo después del lanzamiento y en caso de emergencia si la nave espacial perdía el control de altitud. 

New Horizons registró datos de instrumentos científicos en su búfer de memoria de estado sólido en cada encuentro, y luego transmitió los datos a la Tierra. El almacenamiento de datos se realiza en dos grabadoras de estado sólido de bajo consumo (una principal, una de respaldo) con capacidad para hasta8 gigabytes  cada uno. Debido a la extrema distancia de Plutón y el cinturón de Kuiper, solo se puede guardar una carga de búfer en esos encuentros. Esto se debe a que New Horizons necesitaría aproximadamente 16 meses después de abandonar las proximidades de Plutón para transmitir la carga de búfer de regreso a la Tierra. ^{[ 73 ]} A la distancia de Plutón, las señales de radio de la sonda espacial de regreso a la Tierra tardaron cuatro horas y 25 minutos en atravesar 4700  millones de kilómetros de espacio. ^{[ 74 ]}

Parte del motivo del retraso entre la recopilación y la transmisión de datos es que toda la instrumentación de New Horizons está montada sobre el cuerpo de la sonda. Para que las cámaras registren datos, la sonda completa debe girar, y el haz de un grado de ancho de la antena de alta ganancia no apuntaba hacia la Tierra. Las naves espaciales anteriores, como las sondas del programa Voyager , contaban con una plataforma de instrumentación giratoria (una "plataforma de escaneo") que podía tomar mediciones desde prácticamente cualquier ángulo sin perder el contacto por radio con la Tierra. New Horizons se simplificó mecánicamente para ahorrar peso, acortar el cronograma y mejorar la fiabilidad durante su vida útil prevista de 15 años.

El generador de imágenes de reconocimiento de largo alcance (LORRI) es un generador de imágenes de larga distancia focal diseñado para alta resolución y capacidad de respuesta en longitudes de onda visibles. El instrumento está equipado con un generador de imágenes CCD monocromático de 1024 × 1024 píxeles y 12 bits por píxel que proporciona una resolución de 5 μrad (~1 arcsec ). ^{[ 77 ]} El CCD se enfría muy por debajo del punto de congelación mediante un radiador pasivo en la cara antisolar de la nave espacial. Este diferencial de temperatura requiere aislamiento y separación del resto de la estructura. Los espejos Ritchey-Chrétien de apertura de 208,3 mm (8,20 in) y la estructura de medición están hechos de carburo de silicio para aumentar la rigidez, reducir el peso y evitar la deformación a bajas temperaturas. Los elementos ópticos se encuentran en un escudo de luz compuesto y se montan con titanio y fibra de vidrio para el aislamiento térmico. La masa total es de 8,6 kg (19 lb) , con el conjunto del tubo óptico (OTA) pesando aproximadamente 5,6 kg (12 lb) , ^{[ 78 ]} para uno de los telescopios de carburo de silicio más grandes que se utilizaron en ese momento (ahora superado por Herschel ). Para su visualización en sitios web públicos, las imágenes LORRI de 12 bits por píxel se convierten a imágenes JPEG de 8 bits por píxel . ^{[ 77 ]} Estas imágenes públicas no contienen el rango dinámico completo de información de brillo disponible en los archivos de imágenes LORRI sin procesar. ^{[ 77 ]}        

Investigador principal: Andy Cheng, Laboratorio de Física Aplicada , Datos: Búsqueda de imágenes LORRI en jhuapl.edu ^{[ 79 ]}

El instrumento Solar Wind Around Pluto (SWAP) es un analizador electrostático toroidal y un analizador de potencial retardador (RPA), que constituye uno de los dos instrumentos que conforman el conjunto de espectrómetros de plasma y partículas de alta energía (PAM) de New Horizons ; el otro es PEPSSI. SWAP mide partículas de hasta 6,5 ​​keV y, debido a la tenue intensidad del viento solar a la distancia de Plutón, el instrumento está diseñado con la mayor apertura de cualquier instrumento de este tipo jamás utilizado. ^{[ 80 ]} 

Investigador principal: David McComas, Instituto de Investigación del Suroeste

El espectrómetro de partículas energéticas de Plutón para la investigación científica (PEPSSI) es un sensor de iones y electrones de tiempo de vuelo que constituye uno de los dos instrumentos que componen el conjunto de espectrómetros de plasma y partículas de alta energía (PAM) de New Horizons , siendo el otro SWAP. A diferencia de SWAP, que mide partículas de hasta 6,5 ​​keV, PEPSSI alcanza hasta 1 MeV. ^{[ 80 ]} El sensor PEPSSI ha sido diseñado para medir la masa, la energía y la distribución de partículas cargadas alrededor de Plutón, y también es capaz de diferenciar entre protones , electrones y otros iones pesados . ^{[ 81 ]}  

Investigador principal: Ralph McNutt Jr., Laboratorio de Física Aplicada

Alice es un espectrómetro de imágenes ultravioleta que es uno de los dos instrumentos fotográficos que componen la Investigación de Teledetección para la Exploración de Plutón (PERSI) de New Horizons ; el otro es el telescopio Ralph . Resuelve 1024 bandas de longitud de onda en el ultravioleta lejano y extremo (desde 50– 180 nm  ), más de 32  campos de visión. Su objetivo es determinar la composición de la atmósfera de Plutón. Este instrumento Alice deriva de otro Alice a bordo de la nave espacial Rosetta de la ESA . ^{[ 80 ]} El instrumento tiene una masa de 4,4 kg y consume 4,4 vatios de potencia. Su función principal es determinar las concentraciones relativas de varios elementos e isótopos en la atmósfera de Plutón. ^{[ 82 ]} 

Investigador principal: Alan Stern, Instituto de Investigación del Suroeste

En agosto de 2018, la NASA confirmó, basándose en los resultados de Alice a bordo de la nave espacial New Horizons , una " pared de hidrógeno " en los bordes exteriores del Sistema Solar que fue detectada por primera vez en 1992 por las dos naves espaciales Voyager . ^{[ 26 ] [ 27 ]}

El telescopio Ralph, de 75  mm ^{[ 83 ]} de apertura, es uno de los dos instrumentos fotográficos que componen la Investigación de Teledetección para la Exploración de Plutón (PERSI) de New Horizons , siendo el otro el instrumento Alice. Ralph tiene dos canales separados: MVIC (Cámara de Imágenes Visibles Multiespectrales), una cámara CCD de luz visible con canales de banda ancha y color; y LEISA (Arreglo Espectral de Imágenes de Etalon Lineal), un espectrómetro de imágenes de infrarrojo cercano . LEISA deriva de un instrumento similar a bordo de la nave espacial Earth Observing-1 . Ralph recibió su nombre en honor al esposo de Alice en la serie The Honeymooners , y fue diseñado inspirándose en Alice. ^{[ 84 ]}

El 23 de junio de 2017, la NASA anunció que había cambiado el nombre del instrumento LEISA a "Espectrómetro de mapeo infrarrojo Lisa Hardaway" en honor a Lisa Hardaway , la gerente del programa Ralph en Ball Aerospace , quien falleció en enero de 2017 a los 50 años. ^{[ 85 ]}

Investigador principal: Alan Stern, Instituto de Investigación del Suroeste

El contador de polvo estudiantil Venetia Burney (VBSDC), construido por estudiantes de la Universidad de Colorado Boulder, opera periódicamente para realizar mediciones de polvo . ^{[ 86 ] [ 87 ]} Consta de un panel detector, de aproximadamente 460 mm × 300 mm (18 pulg × 12 pulg) , montado en la cara antisolar de la nave espacial (la dirección de impacto), y una caja electrónica dentro de la nave espacial. El detector contiene catorce paneles de difluoruro de polivinilideno (PVDF), doce científicos y dos de referencia, que generan voltaje al ser impactados. El área de recolección efectiva es de ^0,125 m² ( 1,35 pies² ) . Ningún contador de polvo ha operado más allá de la órbita de Urano ; los modelos de polvo en el Sistema Solar exterior, especialmente el cinturón de Kuiper, son especulativos. El VBSDC está siempre encendido midiendo las masas de las partículas de polvo interplanetario e interestelar (en el rango de nanogramos y picogramos) a medida que colisionan con los paneles de PVDF instalados en la nave espacial New Horizons . Se espera que los datos medidos contribuyan significativamente a la comprensión de los espectros de polvo del Sistema Solar. Estos espectros se pueden comparar con los de observaciones de otras estrellas, lo que proporciona nuevas pistas sobre la posible ubicación de planetas similares a la Tierra en el universo. El contador de polvo lleva el nombre de Venetia Burney , quien sugirió por primera vez el nombre "Plutón" a la edad de 11 años. Un cortometraje de trece minutos sobre el VBSDC obtuvo un premio Emmy al logro estudiantil en 2006. ^{[ 88 ]}         

Investigador principal: Mihaly Horanyi, Universidad de Colorado Boulder

El Experimento de Radioastronomía (REX) utilizó un oscilador de cristal ultraestable (básicamente un cristal calibrado en un horno en miniatura ) y algunos componentes electrónicos adicionales para realizar investigaciones de radioastronomía mediante canales de comunicación. Estos componentes son lo suficientemente pequeños como para caber en una sola tarjeta. Debido a que existen dos subsistemas de comunicación redundantes, hay dos placas de circuito REX idénticas.

Investigadores principales: Len Tyler e Ivan Linscott, Universidad de Stanford.

Lanzamiento de New Horizons . El cohete Atlas V en la plataforma de lanzamiento (izquierda) y despegando desde Cabo Cañaveral.

El 24 de septiembre de 2005, la nave espacial llegó al Centro Espacial Kennedy a bordo de un C-17 Globemaster III para los preparativos del lanzamiento. ^{[ 89 ]} El lanzamiento de New Horizons estaba programado originalmente para el 11 de enero de 2006, pero se retrasó inicialmente hasta el 17 de enero de 2006 para permitir inspecciones con endoscopio del tanque de queroseno del Atlas V. Otros retrasos relacionados con condiciones de baja nubosidad en la zona de lanzamiento , fuertes vientos y dificultades técnicas —ajenas al cohete— impidieron el lanzamiento durante dos días más. ^{[ 90 ] [ 91 ]}

La sonda finalmente despegó de la Plataforma 41 en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral , Florida , directamente al sur del Complejo de Lanzamiento del Transbordador Espacial 39 , a las 19:00 UTC del 19 de enero de 2006. ^{[ 92 ] [ 93 ]} La segunda etapa Centaur se encendió a las 19:04:43 UTC y ardió durante 5 minutos 25 segundos. Se volvió a encender a las 19:32 UTC y ardió durante 9 minutos 47 segundos. La tercera etapa ATK Star 48 B se encendió a las 19:42:37 UTC y ardió durante 1 minuto 28 segundos. ^{[ 94 ]} En conjunto, estos encendidos enviaron con éxito a la sonda en una trayectoria de escape solar a 16,26 kilómetros por segundo (58.536 km/h; 36.373 mph) . ^{[ 9 ]} New Horizons tardó solo nueve horas en pasar la órbita de la Luna. ^{[ 95 ]} Aunque hubo oportunidades de lanzamiento alternativas en febrero de 2006 y febrero de 2007, solo los primeros veintitrés días de la ventana de 2006 permitieron el sobrevuelo de Júpiter. Cualquier lanzamiento fuera de ese período habría obligado a la nave espacial a volar una trayectoria más lenta directamente hacia Plutón, retrasando su encuentro entre cinco y seis años. ^{[ 96 ]}      

La sonda fue lanzada por un cohete Lockheed Martin Atlas V 551, con una tercera etapa añadida para aumentar la velocidad heliocéntrica (de escape). Este fue el primer lanzamiento de la configuración Atlas V 551, que utiliza cinco propulsores de combustible sólido , y el primer Atlas V con una tercera etapa. En vuelos anteriores se habían utilizado cero, dos o tres propulsores de combustible sólido, pero nunca cinco. El vehículo, AV-010, pesaba 573.160 kilogramos (1.263.600 lb) en el despegue, ^{[ 94 ]} y había sufrido daños leves cuando el huracán Wilma azotó Florida el 24 de octubre de 2005. Uno de los propulsores de combustible sólido fue golpeado por una puerta. El propulsor fue reemplazado por una unidad idéntica, en lugar de inspeccionar y recalificar el original. ^{[ 97 ]} 

El lanzamiento estuvo dedicado a la memoria del conductor del lanzamiento, Daniel Sarokon , a quien los funcionarios del programa espacial describieron como una de las personas más influyentes en la historia de los viajes espaciales. ^{[ 98 ]}

New Horizons utilizó LORRI para tomar sus primeras fotografías de Júpiter el 4 de septiembre de 2006, desde una distancia de 291 millones de kilómetros (181 millones de millas) . ^{[ 111 ]} La exploración más detallada del sistema comenzó en enero de 2007 con una imagen infrarroja de la luna Calisto , así como varias imágenes en blanco y negro del propio Júpiter. ^{[ 112 ]} New Horizons recibió una asistencia gravitatoria de Júpiter, con su máximo acercamiento a las 05:43:40 UTC del 28 de febrero de 2007, cuando estaba a 2,3 millones de kilómetros (1,4 millones de millas) de Júpiter. El sobrevuelo aumentó la velocidad de New Horizons en 4 km/s (14 000 km/h; 9 000 mph) , acelerando la sonda a una velocidad de 23 km/s (83 000 km/h; 51 000 mph) con respecto al Sol y acortando su viaje a Plutón en tres años. ^{[ 113 ]}           

El sobrevuelo fue el centro de una campaña de observación intensiva de cuatro meses, que se extendió de enero a junio. Siendo un objetivo científico en constante cambio, Júpiter ha sido observado intermitentemente desde el final de la misión Galileo en septiembre de 2003. El conocimiento sobre Júpiter se benefició del hecho de que los instrumentos de New Horizons se construyeron utilizando la tecnología más avanzada, especialmente en el área de las cámaras, lo que representó una mejora significativa con respecto a las cámaras de Galileo , que eran versiones modificadas de las cámaras de Voyager , las cuales, a su vez, eran cámaras modificadas de Mariner . El encuentro con Júpiter también sirvió como prueba y ensayo general para el encuentro con Plutón. Debido a que Júpiter está mucho más cerca de la Tierra que Plutón, el enlace de comunicaciones puede transmitir múltiples cargas del búfer de memoria; por lo tanto, la misión devolvió más datos del sistema joviano de los que se esperaba transmitir desde Plutón. ^{[ 114 ]}

Uno de los objetivos principales durante el encuentro con Júpiter fue observar sus condiciones atmosféricas y analizar la estructura y composición de sus nubes. Se observaron y midieron rayos inducidos por calor en las regiones polares y "ondas" que indican actividad de tormentas violentas. La Pequeña Mancha Roja , que abarca hasta el 70% del diámetro de la Tierra, fue fotografiada de cerca por primera vez. ^{[ 113 ]} Registrando desde diferentes ángulos y condiciones de iluminación, New Horizons tomó imágenes detalladas del tenue sistema de anillos de Júpiter , descubriendo escombros remanentes de colisiones recientes dentro de los anillos o de otros fenómenos inexplicables. La búsqueda de lunas no descubiertas dentro de los anillos no arrojó resultados. Viajando a través de la magnetosfera de Júpiter , New Horizons recolectó valiosas lecturas de partículas. ^{[ 113 ]} Se observaron "burbujas" de plasma que se cree que se formaron a partir de material eyectado por la luna Io en la magnetocola . ^{[ 115 ]}

lunas jovianas

Las cuatro lunas más grandes de Júpiter estaban en posiciones desfavorables para la observación; la trayectoria necesaria de la maniobra de asistencia gravitatoria significó que New Horizons pasara a millones de kilómetros de cualquiera de las lunas galileanas . Aun así, sus instrumentos estaban diseñados para objetivos pequeños y tenues, por lo que fueron científicamente útiles en lunas grandes y distantes. Se hizo hincapié en la luna galileana más interna de Júpiter, Io , cuyos volcanes activos expulsan toneladas de material a la magnetosfera de Júpiter y más allá. De las once erupciones observadas, tres se vieron por primera vez. La de Tvashtar alcanzó una altitud de hasta 330 km (210 mi) . El evento proporcionó a los científicos una visión sin precedentes de la estructura y el movimiento de la columna ascendente y su posterior caída de regreso a la superficie. Se detectaron firmas infrarrojas de otros 36 volcanes. ^{[ 113 ]} La superficie de Calisto fue analizada con LEISA, revelando cómo las condiciones de iluminación y observación afectan las lecturas del espectro infrarrojo de su hielo de agua superficial. ^{[ 116 ]} Se refinaron las soluciones orbitales de lunas menores como Amaltea . Las cámaras determinaron sus posiciones, actuando como una "navegación óptica inversa".  

Lunas de Júpiter fotografiadas por New Horizons

Imagen de Io tomada el 28 de febrero de 2007. La formación cercana al polo norte de la luna es una columna de humo de 290  km (180  millas) de altura proveniente del volcán Tvashtar .

Imagen de Europa tomada el 27 de febrero de 2007 desde una distancia de 3,1  millones  de km (1,9  millones  de millas). La escala de la imagen es de 15  km por píxel (9,3  millas/píxel).

Imagen de Ganímedes tomada el 27 de febrero de 2007 desde una distancia de 3,5  millones  de kilómetros (2,2  millones  de millas). La escala de la imagen es de 17  kilómetros por píxel (11  millas/píxel).

Calisto fue fotografiada el 27 de febrero de 2007 desde una distancia de 4,7  millones  de kilómetros (2,9  millones  de millas).

Contenido multimedia relacionado con fotos del sistema de Júpiter tomadas por New Horizons en Wikimedia Commons.

Después de pasar Júpiter, New Horizons pasó la mayor parte de su viaje hacia Plutón en modo de hibernación. Los componentes redundantes, así como los sistemas de guía y control, se apagaron para extender su ciclo de vida, disminuir los costos operativos y liberar la Red del Espacio Profundo para otras misiones. ^{[ 117 ]} Durante el modo de hibernación, la computadora de a bordo monitoreaba los sistemas de la sonda y transmitía una señal a la Tierra; un código "verde" si todo funcionaba como se esperaba o un código "rojo" si se necesitaba la asistencia del control de la misión. ^{[ 117 ]} La sonda se activaba durante aproximadamente dos meses al año para que los instrumentos pudieran calibrarse y los sistemas revisarse. El primer ciclo del modo de hibernación comenzó el 28 de junio de 2007, ^{[ 117 ]} el segundo ciclo comenzó el 16 de diciembre de 2008, ^{[ 118 ]} el tercer ciclo el 27 de agosto de 2009, ^{[ 119 ]} y el cuarto ciclo el 29 de agosto de 2014, después de una prueba de 10 semanas. ^{[ 120 ]}

New Horizons cruzó la órbita de Saturno el 8 de junio de 2008, ^{[ 121 ]} y la de Urano el 18 de marzo de 2011. ^{[ 122 ]} Después de que los astrónomos anunciaran el descubrimiento de dos nuevas lunas en el sistema de Plutón, Kerberos y Styx , los planificadores de la misión comenzaron a contemplar la posibilidad de que la sonda chocara con escombros y polvo invisibles remanentes de antiguas colisiones entre las lunas. Un estudio basado en 18 meses de simulaciones por computadora, observaciones de telescopios terrestres y ocultaciones del sistema de Plutón reveló que la posibilidad de una colisión catastrófica con escombros o polvo era menor al 0,3% en la trayectoria programada de la sonda. ^{[ 123 ] [ 124 ]} Si el peligro aumentaba, New Horizons podría haber utilizado uno de dos posibles planes de contingencia, los llamados SHBOT (Safe Haven by Other Trajectories). La sonda podría haber continuado su trayectoria actual con la antena orientada hacia las partículas entrantes para proteger los sistemas más vitales, o podría haber posicionado su antena para realizar una corrección de rumbo que la llevaría a tan solo 3000 km (1900 millas) de la superficie de Plutón, donde se esperaba que la resistencia atmosférica hubiera limpiado el espacio circundante de posibles desechos. ^{[ 124 ]}  

Mientras se encontraba en modo de hibernación en julio de 2012, New Horizons comenzó a recopilar datos científicos con SWAP, PEPSSI y VBSDC. Aunque originalmente se planeó activar solo el VBSDC, se encendieron otros instrumentos para recopilar valiosos datos heliosféricos. Antes de activar los otros dos instrumentos, se realizaron pruebas en tierra para asegurar que la recopilación de datos ampliada en esta fase de la misión no limitaría la energía, la memoria y el combustible disponibles en el futuro, y que todos los sistemas funcionaran durante el sobrevuelo. ^{[ 125 ]} El primer conjunto de datos se transmitió en enero de 2013 durante una activación de tres semanas desde la hibernación. El software de comando y procesamiento de datos se actualizó para abordar el problema de los reinicios de la computadora. ^{[ 126 ]}

Plutón y Caronte fotografiados el 9 de abril de 2015 (izquierda) por Ralph y el 29 de junio de 2015 (derecha) por LORRI .

Las operaciones de encuentro lejano en Plutón comenzaron el 4 de enero de 2015. ^{[ 137 ]} En esa fecha, las imágenes de los objetivos con la cámara LORRI a bordo, junto con el telescopio Ralph, tenían solo unos pocos píxeles de ancho. Los investigadores comenzaron a tomar imágenes de Plutón e imágenes del campo estelar de fondo para ayudar a los navegantes de la misión en el diseño de maniobras de corrección de rumbo que modificarían con precisión la trayectoria de New Horizons para dirigir la aproximación. ^{[ 138 ]}

El 12 de febrero de 2015, la NASA publicó nuevas imágenes de Plutón (tomadas entre el 25 y el 31 de enero) de la sonda que se aproximaba. ^{[ 139 ] [ 140 ]} New Horizons se encontraba a más de 203 millones de km (126 millones de millas) de Plutón cuando comenzó a tomar las fotos, que mostraban a Plutón y su luna más grande, Caronte. El tiempo de exposición fue demasiado corto para ver las lunas de Plutón, mucho más pequeñas y tenues.    

Los investigadores recopilaron una serie de imágenes de las lunas Nix e Hydra tomadas del 27 de enero al 8 de febrero de 2015, comenzando en un rango de 201 millones de km (125 millones de mi) . ^{[ 141 ]} Plutón y Caronte aparecen como un solo objeto sobreexpuesto en el centro. La imagen del lado derecho ha sido procesada para eliminar el campo de estrellas de fondo. Las otras dos lunas, aún más pequeñas —Kerberos y Styx— fueron vistas en fotos tomadas el 25 de abril. ^{[ 142 ]} A partir del 11 de mayo, se realizó una búsqueda de peligros, buscando objetos desconocidos que pudieran ser un peligro para la nave espacial, como anillos o lunas hasta ahora no descubiertas, que luego podrían evitarse cambiando de rumbo. ^{[ 143 ]} No se encontraron anillos ni lunas adicionales.    

También con respecto a la fase de aproximación durante enero de 2015, el 21 de agosto de 2012, el equipo anunció que dedicarían tiempo de la misión a intentar observaciones de largo alcance del objeto del cinturón de Kuiper designado temporalmente VNH0004 (ahora designado 2011 KW 48 ), cuando el objeto estuviera a una distancia de 75 millones de km (0,50 UA; 47 millones de millas) de New Horizons . ^{[ 144 ]} El objeto estaría demasiado lejos para resolver características de la superficie o tomar espectroscopia, pero podría hacer observaciones que no se pueden hacer desde la Tierra, a saber, una curva de fase y una búsqueda de pequeñas lunas. Se planeó observar un segundo objeto en junio de 2015, y un tercero en septiembre después del sobrevuelo; el equipo esperaba observar una docena de tales objetos hasta 2018. ^{[ 144 ]} El 15 de abril de 2015, se fotografió Plutón mostrando un posible casquete polar. ^{[ 145 ]}     

Los objetivos científicos de la misión se agruparon en tres prioridades distintas. Los "objetivos primarios" eran obligatorios. Se esperaba que se cumplieran los "objetivos secundarios", pero no eran obligatorios. Los "objetivos terciarios" eran deseables. Estos objetivos podrían haberse omitido en favor de los anteriores. Se descartó el objetivo de medir el campo magnético de Plutón debido a su masa y al coste que supondría incluir un magnetómetro en la nave espacial. En su lugar, SWAP y PEPSSI podrían detectar indirectamente los campos magnéticos alrededor de Plutón. ^{[ 153 ]}

• Objetivos principales (obligatorios)
  • Caracterizar la geología y morfología global de Plutón y Caronte.
  • Mapeo de la composición química de las superficies de Plutón y Caronte.
  • Caracterizar la atmósfera neutra (no ionizada ) de Plutón y su tasa de escape.
• Objetivos secundarios (previstos)
  • Caracterizar la variabilidad temporal de la superficie y la atmósfera de Plutón.
  • Imagen seleccionada de las áreas de Plutón y Caronte en estéreo
  • Mapea los terminadores (límite día/noche) de Plutón y Caronte con alta resolución.
  • Mapear las composiciones químicas de áreas seleccionadas de Plutón y Caronte con alta resolución.
  • Caracterizar la ionosfera de Plutón (capa superior de la atmósfera) y su interacción con el viento solar.
  • Búsqueda de especies moleculares neutras como hidrógeno molecular , hidrocarburos , cianuro de hidrógeno y otros nitrilos en la atmósfera.
  • Busca cualquier atmósfera de Caronte
  • Determinar los albedos de Bond bolométricos para Plutón y Caronte.
  • Mapa de temperaturas superficiales de Plutón y Caronte
  • Mapea cualquier superficie adicional de las lunas más externas: Nix , Hydra , Kerberos y Styx.
• Objetivos terciarios (deseados)
  • Caracterizar el entorno de partículas energéticas en Plutón y Caronte.
  • Refinar los parámetros generales (radios, masas) y las órbitas de Plutón y Caronte.
  • Busca lunas adicionales y cualquier anillo.

"El sobrevuelo de New Horizons al sistema de Plutón fue un éxito total, cumpliendo y, en muchos casos, superando los objetivos para Plutón establecidos por la NASA y la Academia Nacional de Ciencias." ^{[ 154 ]}

El "hemisferio de encuentro" de Plutón, observado por la sonda New Horizons el 14 de julio de 2015.

El hemisferio opuesto a Caronte de Plutón, visto el 11 de julio de 2015.

El 14 de julio de 2015, a las 11:50 UTC, New Horizons realizó su máximo acercamiento a Plutón, pasando a 12 500 km (7800 mi) a una velocidad de 13,78 km/s (49 600 km/h; 30 800 mph), y también a 28 800 km (17 900 mi) de Caronte. Desde 3,2 días antes, la nave espacial cartografió Plutón y Caronte con una resolución de 40 km (25 mi), lo que permitió cubrir todos los lados. Se realizaron imágenes de corto alcance dos veces al día para monitorear cambios en la superficie, como nevadas o criovolcanismo . Durante el sobrevuelo, LORRI capturó imágenes con una resolución de hasta 50 m (160 pies), MVIC creó mapas globales de cuatro colores con una resolución de 1,6 km (1 milla) y LEISA obtuvo mapas hiperespectrales de infrarrojo cercano con resoluciones que van desde 7 km/px (4,3 mi/px) a nivel global hasta 0,6 km/px (0,37 mi/px) para áreas seleccionadas.

Mientras tanto, Alice caracterizó la atmósfera, tanto por las emisiones de moléculas atmosféricas ( luminiscencia atmosférica ) como por el oscurecimiento de las estrellas de fondo al pasar por detrás de Plutón ( ocultación ). Durante y después del acercamiento más cercano, SWAP y PEPSSI tomaron muestras de la atmósfera superior y sus efectos en el viento solar. VBSDC buscó polvo, infiriendo tasas de colisión de meteoroides y cualquier anillo invisible. REX realizó radioastronomía activa y pasiva. La antena de comunicaciones en la Tierra midió la desaparición y reaparición de la señal de ocultación de radio mientras la sonda volaba por detrás de Plutón. Los resultados resolvieron el diámetro de Plutón (por su sincronización) y la densidad y composición atmosféricas (por su patrón de debilitamiento y fortalecimiento). (Alice puede realizar ocultaciones similares, utilizando luz solar en lugar de balizas de radio). Las misiones anteriores hicieron que la nave espacial transmitiera a través de la atmósfera, a la Tierra ("enlace descendente"). La masa de Plutón y su distribución de masa se evaluaron por el tirón gravitacional sobre la nave espacial. A medida que la nave espacial acelera y desacelera, la señal de radio exhibió un desplazamiento Doppler . El desplazamiento Doppler se midió por comparación con el oscilador ultraestable en la electrónica de comunicaciones.

La luz solar reflejada por Caronte permitió realizar algunas observaciones de imágenes del lado nocturno. La retroiluminación del Sol brindó la oportunidad de resaltar cualquier anillo o neblina atmosférica. REX realizó mediciones radiométricas del lado nocturno.

La mejor resolución espacial de New Horizons de los pequeños satélites es de 330 m por píxel (1080 ft/px) en Nix, 780 m/px (2560 ft/px) en Hydra y aproximadamente 1,8 km/px (1,1 mi/px) en Kerberos y Styx. Las estimaciones para las dimensiones de estos cuerpos son: Nix a 49,8 × 33,2 × 31,1 km (30,9 × 20,6 × 19,3 mi) ; Hydra a 50,9 × 36,1 × 30,9 km (31,6 × 22,4 × 19,2 mi) ; Kerberos a 19 × 10 × 9 km (11,8 × 6,2 × 5,6 mi) ; y Styx a 16 × 9 × 8 km (9,9 × 5,6 × 5,0 mi) . ^{[ 155 ]}                                              

Las predicciones iniciales describían a Kerberos como un objeto relativamente grande y masivo cuya superficie oscura producía un débil reflejo. Esto resultó ser erróneo, ya que las imágenes obtenidas por New Horizons el 14 de julio y enviadas a la Tierra en octubre de 2015 revelaron que Kerberos era más pequeño, de 19 km (12 millas) de diámetro, con una superficie altamente reflectante que sugería la presencia de hielo de agua relativamente limpio, similar al de las demás lunas más pequeñas de Plutón. ^{[ 156 ]}  

Satélites de Plutón fotografiados por New Horizons

Caronte

Estigio

Nada

Kerberos

Hidra

Contenido multimedia relacionado con fotos del sistema de Plutón tomadas por New Horizons en Wikimedia Commons.

Aparte de su sobrevuelo de 486958 Arrokoth, la misión extendida de New Horizons requiere que la nave espacial realice observaciones y busque sistemas de anillos alrededor de entre 25 y 35 KBO diferentes. ^{[ 193 ]} Además, continuará estudiando la composición de gas, polvo y plasma del cinturón de Kuiper antes de que finalice la extensión de la misión en 2021. ^{[ 167 ] [ 168 ]}

El 2 de noviembre de 2015, New Horizons fotografió el KBO 15810 Arawn con el instrumento LORRI desde una distancia de 280 millones de km (170 millones de millas; 1,9 UA) . ^{[ 194 ]} Este KBO fue fotografiado nuevamente por el instrumento LORRI entre el 7 y el 8 de abril de 2016, desde una distancia de 111 millones de km (69 millones de millas; 0,74 UA) . Las nuevas imágenes permitieron al equipo científico refinar aún más la ubicación de 15810 Arawn a menos de 1000 km (620 millas) y determinar su período de rotación de 5,47 horas. ^{[ 195 ] [ 196 ]}            

En julio de 2016, la cámara LORRI capturó algunas imágenes distantes de Quaoar desde 2.100 millones de km de distancia (1.300 millones de millas; 14 UA) ; la vista oblicua complementará las observaciones terrestres para estudiar las propiedades de dispersión de la luz del objeto. ^{[ 197 ]}     

El 5 de diciembre de 2017, cuando New Horizons se encontraba a 40,9  UA de la Tierra, una imagen de calibración del cúmulo Wishing Well marcó la imagen más distante jamás tomada por una nave espacial (superando el récord de 27 años establecido por Pale Blue Dot de la Voyager 1 ). Dos horas después, New Horizons superó su propio récord, fotografiando los objetos del cinturón de Kuiper 2012 HZ ₈₄ y 2012 HE ₈₅ desde una distancia de 0,50 y 0,34 UA, respectivamente. Estas fueron las imágenes más cercanas tomadas de un objeto del cinturón de Kuiper, aparte de Plutón y Arrokoth, hasta febrero de 2018.  . ^{[ 198 ] [ 199 ]}

El planeta enano Haumea fue observado desde lejos por la nave espacial New Horizons en octubre de 2007, enero de 2017 y mayo de 2020, desde distancias de 49  UA, 59  UA y 63  UA, respectivamente. New Horizons ha observado los planetas enanos Eris (2020), Haumea (2007, 2017, 2020), Makemake (2007, 2017) y Quaoar (2016, 2017, 2019), así como los grandes objetos del cinturón de Kuiper Ixion (2016), Máni (2016, 2017, 2019) y 2014 OE ₃₉₄ (2017, 2018). También observó la luna más grande de Neptuno, Tritón (que comparte similitudes con Plutón y Eris) en 2019. ^{[ 200 ]}

Objetivos de obtención de imágenes para misiones extendidas

15810 Arawn en abril de 2016

50000 Quaoar en julio de 2016 a una distancia de aproximadamente 14  UA ^{[ 197 ]}

Imagen de calibración del grupo Wishing Well de diciembre de 2017.

Imagen en falso color del HZ 84 de 2012 , tomada en diciembre de 2017.

Imagen en falso color del HE 85 de 2012 , tomada en diciembre de 2017.

Contenido multimedia relacionado con fotografías de objetos del cinturón de Kuiper tomadas por New Horizons en Wikimedia Commons.

Para diciembre de 2023, New Horizons había descubierto un total de aproximadamente 100 objetos del cinturón de Kuiper (KBO, por sus siglas en inglés) y había sobrevolado lo suficientemente cerca de unos 20 de ellos como para capturar características como la forma, el período de rotación, posibles lunas y la composición de la superficie. Además, desde 2021, los investigadores canadienses habían podido utilizar software de aprendizaje automático para acelerar los procesos de identificación de posibles objetivos KBO para un tercer sobrevuelo, reduciendo esfuerzos que antes duraban semanas a solo horas. ^{[ 200 ] [ 201 ]}

Los objetivos científicos del sobrevuelo incluyeron caracterizar la geología y morfología de Arrokoth ^{[ 202 ] [ 203 ]} y mapear la composición de la superficie (mediante la búsqueda de amoníaco, monóxido de carbono, metano y hielo de agua). Se realizarán búsquedas de lunas en órbita, una coma, anillos y el entorno circundante. ^{[ 204 ]} Los objetivos adicionales incluyen: ^{[ 205 ]}

• Mapear la geología de la superficie para aprender cómo se formó y evolucionó.
• Medición de la temperatura superficial
• Mapeo de la topografía y composición superficial en 3D para aprender en qué se asemeja y se diferencia de cometas como 67P/Churyumov–Gerasimenko y planetas enanos como Plutón.
• Buscando cualquier signo de actividad, como un coma similar a una nube.
• Buscar y estudiar cualquier satélite o anillo
• Medir o limitar la masa

Arrokoth es el primer objeto que se planeó sobrevolar y que fue descubierto después del lanzamiento de la nave espacial. ^{[ 206 ]} Se planeó que New Horizons se acercara a 3500 km (2200 mi) de Arrokoth, tres veces más cerca que en el encuentro anterior de la nave espacial con Plutón. Se esperaban imágenes con una resolución de hasta 30 m (98 pies) por píxel. ^{[ 207 ]}    

La nueva misión comenzó el 22 de octubre de 2015, cuando New Horizons realizó la primera de una serie de cuatro maniobras de puntería iniciales diseñadas para dirigirla hacia Arrokoth. La maniobra, que comenzó aproximadamente a las 19:50  UTC y utilizó dos de los pequeños propulsores de hidracina de la nave, duró aproximadamente 16 minutos y cambió la trayectoria de la nave en unos 10 metros por segundo (33 pies/s) . Las tres maniobras de puntería restantes tuvieron lugar el 25 de octubre, el 28 de octubre y el 4 de noviembre de 2015. ^{[ 208 ] [ 209 ]} 

La nave fue sacada de su hibernación aproximadamente a las 00:33 UTC SCET del 5 de junio de 2018 (06:12 UTC ERT , hora recibida en la Tierra), ^{[ a ]} para prepararse para la fase de aproximación. ^{[ 211 ] [ 212 ]} Después de verificar su estado de salud, la nave espacial pasó de un modo estabilizado por rotación a un modo estabilizado por tres ejes el 13 de agosto de 2018. La fase de aproximación oficial comenzó el 16 de agosto de 2018 y continuó hasta el 24 de diciembre de 2018. ^{[ 213 ]}  

La sonda New Horizons realizó su primera detección de Arrokoth el 16 de agosto de 2018, desde una distancia de 172 millones de km (107 millones de millas) . En ese momento, Arrokoth era visible con una magnitud de 20 contra un fondo estelar denso en dirección a la constelación de Sagitario . ^{[ 214 ] [ 215 ]}    

La fase central comenzó una semana antes del encuentro y continuó durante dos días después del encuentro. La nave espacial sobrevoló el objeto a una velocidad de 51.500 km/h (32.000 mph; 14,3 km/s) y a menos de 3.500 km (2.200 mi) . ^{[ 216 ]} La mayor parte de los datos científicos se recopilaron dentro de las 48 horas posteriores al acercamiento más cercano en una fase llamada Núcleo interno. ^{[ 213 ]} El acercamiento más cercano ocurrió el 1 de enero de 2019 a las 05:33 UTC ^{[ 217 ]} SCET, momento en el que la sonda estaba      43,4 UA  del Sol . ^{[ 218 ]} A esta distancia, el tiempo de tránsito unidireccional para las señales de radio entre la Tierra y New Horizons era de seis horas. ^{[ 204 ]} La confirmación de que la nave había logrado llenar sus registradores digitales se produjo cuando los datos llegaron a la Tierra diez horas después, a las 15:29 UTC. ^{[ 219 ]}

Tras el encuentro, los datos preliminares de alta prioridad se enviaron a la Tierra el 1 y 2 de enero de 2019. El 9 de enero, New Horizons volvió al modo de rotación estabilizada para preparar el envío del resto de sus datos a la Tierra. ^{[ 213 ]} Se esperaba que esta descarga tardara 20 meses a una velocidad de datos de 1 a 2 kilobits por segundo . ^{[ 220 ]} En julio de 2022, aún quedaba por recibir aproximadamente el 10 % de los datos. ^{[ 221 ]}

Tras el paso de la nave espacial por Arrokoth, los instrumentos siguen teniendo suficiente energía para estar operativos hasta la década de 2030.

El líder del equipo, Alan Stern, afirmó que existe la posibilidad de un tercer sobrevuelo en la década de 2020 en los bordes exteriores del cinturón de Kuiper. ^{[ 227 ] [ 228 ]} Esto depende de que se encuentre o confirme un objeto adecuado del cinturón de Kuiper lo suficientemente cerca de la trayectoria actual de la nave espacial. Desde mayo de 2020, el equipo de New Horizons ha estado utilizando tiempo en el Telescopio Subaru para buscar candidatos adecuados en las proximidades de la nave espacial. Hasta junio de 2024, no se habían encontrado objetivos adecuados. A partir del año fiscal 2025, se planeó que New Horizons se centrara en datos heliofísicos específicos , como declaró la NASA en septiembre de 2023. Permanecerá disponible para un sobrevuelo de un objetivo diferente hasta que abandone el cinturón de Kuiper en 2028. ^{[ 229 ]}

New Horizons también podría tomar una fotografía de la Tierra desde su distancia en el cinturón de Kuiper, pero solo después de completar todos los sobrevuelos de objetos del cinturón de Kuiper planificados y obtener imágenes de Urano y Neptuno. ^{[ 230 ] [ 231 ]} Esto se debe a que apuntar una cámara hacia la Tierra podría dañarla con la luz solar, ^{[ 232 ]} ya que ninguna de las cámaras de New Horizons tiene un mecanismo de obturador activo. ^{[ 233 ] [ 234 ]}