Изобретая «новые горизонты»
Для того чтобы победить, «Новым горизонтам» требовался ряд особенностей, которые отличали бы аппарат от зондов, предложенных более опытными соперниками. Главным таким отличием была расширенная приборная полезная нагрузка, обещающая выполнить все требуемые NASA научные наблюдения. К ней были добавлены дополнительные приборы, обеспечивающие новые исследования. Алан ощущал, что, хотя некоторые из них не являются обязательными, они расширят возможности экспедиции и привлекут на ее сторону новые научные сообщества, чья поддержка может потребоваться позже для того, чтобы обеспечить финансирование полета. Добавить этот дополнительный инструментарий стало возможным во многом благодаря тому, что у Лаборатории прикладной физики был опыт разработок приборов для космических аппаратов и экспедиций, которые стоили гораздо меньше, чем могли предположить в своих оценках и проектах полета ученые из Лаборатории реактивного движения, в свою очередь также изыскивающие финансовые возможности для дополнительной научной аппаратуры.
В основу предлагаемой полезной нагрузки «Новых горизонтов» был положен комплект камер и спектрографов, который команда Алана разрабатывала для теперь уже отмененного конкурса проектов «Плутон — Койпер экспресс».
Первым из них был «Исследование Плутона с помощью удаленного зондирования» (Pluto Exploration Remote Sensing Investigation, PERSI) — мощный набор камер и спектрометров химического состава, работающих в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной частях спектра. PERSI должен был заснять Плутон и Харон во всех подробностях, с детализацией, позволяющей разглядеть объекты размером с городской квартал. Также он мог проводить инфракрасные наблюдения, которые давали возможность создать карты и определить, из каких материалов состоят поверхности Плутона и Харона. В ультрафиолетовой части спектра можно было определить структуру и состав атмосферы Плутона и поискать, нет ли атмосферы вокруг Харона.
Далее радиоспектрометр Radio Science EXperiment (REX) должен был измерить давление и температуру атмосферы Плутона в зависимости от высоты, что было обязательным требованием NASA. Для создания радиоспектрометра Алан привлек команду профессора Стэнфорда Лена Тайлера — самую опытную команду радиотехников, которая работала над радиотехническим экспериментом в полете к Плутону ранее и обладала самой лучшей техникой в мире, подходящей для такого проекта. Вместе с командой Тайлера Алан не только заполучил чрезвычайно квалифицированную группу радиотехников, но и приобрел крупное стратегическое преимущество над остальными конкурентами.
Далее Стерн выбрал два инструмента для наблюдения заряженных частиц (область Ральфа МакНатта и Фрэн Бэгеналь), которые назывались «Спектрометр энергетических частиц» (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation, PEPSSI) и измеритель параметров частиц солнечного ветра «Солнечный ветер вокруг Плутона» (Solar Wind Around Pluto, SWAP) и были созданы для изучения состава и скорости утечки газов из атмосферы Плутона.
Настоящим украшением полезной нагрузки «Новых горизонтов» была «Камера дальней разведки» (Long Range Reconnaissance Imager, LORRI). Эта простая черно-белая камера добавляла три очень важных пункта к научному плану «Новых горизонтов», причем ни в одной экспедиции Лаборатории реактивного движения ничего подобного не было. Во-первых, с помощью телескопа с высоким разрешением камеры LORRI аппарат мог делать снимки с разрешением в пять раз выше, чем NASA требовало для карт Плутона и Харона. В результате LORRI должна была значительно увеличить ставки в соревновании за геологические исследования и обеспечить такое детализированное изображение планеты, какое ранее никогда не получали во время первого пролета, с разрешением, достаточным для того, чтобы различить подробности рельефа размером с отдельные здания, а не кварталы. Во-вторых, благодаря своему большому увеличению LORRI также позволяла «Новым горизонтам» в течение десяти недель на подлете и десяти недель при отдалении от планеты делать снимки с бо́льшим разрешением, чем космический телескоп «Хаббл». Это означало, что быстрый пролетный «уик-энд» на Плутоне удастся превратить в научный визит продолжительностью в несколько месяцев. Это было очень большое преимущество, позволяющее провести множество новых научных исследований. В-третьих, — и это, возможно, самое важное — снимки LORRI, сделанные с большим увеличением, позволяли с помощью одного-единственного пролета мимо планеты создать в общих чертах карты обратной стороны Плутона и Харона, то есть увидеть те их стороны, которые во время пролета будут видны только издалека.
В комплект приборов входило гораздо больше, чем требовалось для соответствия минимальным требованиям NASA, но участие в конкурсе также предполагало некоторую степень умения выгодно преподнести материал. Команда «Новых горизонтов» должна была одновременно представить полезную нагрузку, в которой приборов было гораздо больше, чем минимальный комплект, и в то же время уложиться в бюджет и расписание — в противном случае посчитали бы, что команда берет на себя непосильную задачу.
Чтобы достичь этого, в предложении «Новых горизонтов» тщательно демонстрировалась простота каждого прибора и их снижающее риск «происхождение». Иными словами, указывалось, как можно сделать каждый из них по проектам космических инструментов, использованных в прошлых экспедициях, с работой по которым у команды есть непосредственный опыт и которые уже успешно показали себя в космосе.
В то же время в предложении было указано, что существует еще множество приборов, которые обогатили бы научную программу, но команда решила их не включать. Среди них был, к примеру, магнитометр для поиска магнитного поля Плутона. Эта часть победной стратегии — заявить, что они отказали себе в реализации многих хороших идей — производила впечатление партии в покер с высокими ставками, где команда пыталась разгадать намерения соперников и переиграть их, предлагая сделать больше с меньшими ресурсами.
Вдобавок к этому впечатляющему набору инструментов «Новые горизонты» также предлагали несколько нововведений, благодаря которым их предложение было труднее обойти.
Во-первых, предполагалось очень быстро добраться до Плутона. Каким образом? Вдобавок к гравитационному маневру около Юпитера, который должен был сэкономить почти четыре года полетного времени, команда добавила простой, но надежный твердотопливный разгонный блок к гигантской ракете-носителю «Атлас-5», что также должно было сократить время в пути до Плутона. В целом «Новые горизонты» предполагали совершить все путешествие за восемь лет и прибыть на место в середине 2012 г., если смогут запустить аппарат к декабрю 2004 г. и уложиться в стартовое окно для гравитационного маневра около Юпитера. Вторым вариантом были девять лет пути, если пуск состоится в 2006 г. — запасное стартовое окно, которое давало последний, на много лет вперед, шанс для гравитационного маневра у Юпитера. Команда «Новых горизонтов» утверждала, что эта более быстрая траектория также снижает риски, поскольку чем короче продолжительность экспедиции, тем меньше шансов на то, что что-то пойдет не так. Они указывали, что более быстрый полет означает: аппарат прибудет раньше, что также уменьшает дополнительный риск вымерзания атмосферы Плутона до того, как прилетит АМС.
