Одной из самых обсуждаемых тем вчерашнего дня стало завершение первой части миссии межпланетной станции «Новые горизонты»: аппарат до Плутона, потратив девять лет на межзвездное путешествие длиной в 3 миллиарда миль.
«Бумага » выяснила, почему события на другом конце Солнечной системы так важны для человечества.
Плутон. Снимок, сделанный «Новыми горизонтами»
«Новые горизонты» впервые показали миру, как выглядит Плутон
До полета автоматической станции к Плутону и передачи на Землю первых фотографий карликовой планеты человечество никогда не видело ее. На изображении, полученном в 2010 году благодаря телескопу Хаббл, Плутон выглядел желто-серым пятном. «Горизонты» передали на Землю первый четкий снимок планеты утром 14 июля 2015 года. В сообществе «ВКонтакте» AstroAlert фотографию Плутона и его спутника Харона сделали цветной (правда, основываясь скорее на воображении, чем на точных данных).
За миссией живо следили не только в центре NASA: о перемещении автоматической станции «Новые горизонты» писали все крупнейшие СМИ, в том числе и российские издания. Появился даже проект , где в режиме реального времени можно следить за местоположением «Новых горизонтов». Администратор сайта Игорь Тирский рассказал «Бумаге » о важности миссии в масштабах глобального изучения космоса.
Миссия «Новые горизонты» столь же важна для развития науки, как изучение океанского дна в Марианской впадине или породы Кольской сверхглубокой скважины. Все это чертовски захватывающе, такую информацию невозможно описать словами и придать ей строго практический смысл. Но это пока, никогда не знаешь, откуда придет ответ. Я уверен, что мы должны изучать все, что нас окружает, всеми доступными способами. Потому что людям важно знать, что находится вокруг них, в Солнечной системе, иметь представление о тех уголках, в которых мы еще не были. «Новые горизонты» - относительно недорогая, но очень важная миссия, которая поможет нам заглянуть на задворки Солнечной системы и понять, каким образом сформировались ближайшие к нам космические тела.
Плутон, возможно, последняя планета, новые фотографии которой мы увидим
Споры о том, считать Плутон планетой или нет, велись довольно давно, и вот, наконец, небесное тело признали карликовой планетой.
Как бы там ни было, миссия «Новых горизонтов» позволила получить фотографию последней планеты в Солнечной системе, которой до этого у нас не было. Издание The New York Times опубликовало грустную заметку под названием Reaching Pluto, and the End of an Era of Planetary Exploration («Долететь до Плутона. Закат эры планетарной разведки»). Возможно, полет к Плутону действительно ознаменует закат эры открытия планет в нашей Солнечной системе на долгие годы.
Полет к Плутону - огромное технологическое достижение
Станция «Новые горизонты» летела к Плутону девять лет, преодолев миллиарды километров пути в открытом космосе. За это время контрольный центр успел едва ли не потерять станцию, сумел провести зонд мимо облаков обломков и рассчитать траекторию сближения станции с космическими телами, проведя «горизонты» по орбите Юпитера для придания зонду дополнительного ускорения.
Траектория полета станции «Новые горизонты»
Данные с поверхности Плутона позволят ученым лучше изучить историю Земли
Оперируя доступными на сегодняшний день данными, ученые считают, что Плутон сформировался значительно раньше нашей планеты и проходил все те же циклы «развития», что и Земля, до того как оказаться на краю Солнечной системы.
Целью миссии «Новые горизонты» является картографирование Плутона и Харона, исследование геологии и морфологии космических тел, изучение нейтральной атмосферы Плутона и скорости ее рассеивания в окружающую среду, попытка найти атмосферу Харона, создание карты температур космических тел и многое другое. Эти и другие данные, которые ученые соберут со спутников, помогут им лучше изучить историю возникновения нашей планеты.
Сейчас «Новые горизонты» двигается в сторону пояса Койпера - крупного скопления астероидов, сформировавшихся из «остаточного материала» Солнечной системы. Ученые предполагают, что зонд будет передавать данные еще около двадцати лет.
Впервые (и единственный раз) в истории космической эры NASA обратилось за разрешением на посещение окрестностей планеты к ее первооткрывателю. Разрешение было дано, и сейчас мы можем наблюдать удивительные картины далекого мира - бывшей планеты Плутон, самой далекой от Солнца.
Американский астроном Клайд Томбо, еще молодым человеком открывший Плутон в 1930 году, вряд ли предполагал в тот момент, что когда-нибудь люди смогут послать космический аппарат к его новой находке. Идея миссии к девятой планете возникла в начале 1990-х годов, когда ее первооткрыватель был еще жив. В результате в 1992 году 86-летний Томбо получил неожиданное сообщение из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, в котором у него просили разрешения на посещение Плутона. Разумеется, никакого юридического статуса это разрешение не имело, но это был очень красивый жест - дань уважения к человеку, открывшему самый дальний рубеж Солнечной системы.
Томбо умер в 1997 году, не дожив менее десяти лет до старта миссии к его планете. Однако он удостоился самых, вероятно, престижных, необычных и уж точно самых далеких похорон в истории человечества: примерно унция (31 г) его праха была помещена в космический аппарат, отправившийся к Плутону и далее. Вместе с прахом Томбо к Плутону отправились еще несколько символических вещей: компакт-диск с записанными именами почти полумиллиона человек, которые приняли участие в акции «Пошли свое имя на Плутон», часть обшивки первого частного космического корабля SpaceShipOne и марка 1991 года со слоганом «Плутон. Еще не исследовано».
Анатомия миссии
Работа над миссией New Horizons («Новые Горизонты») по-настоящему началась в 2000 году под руководством Алана Штерна, директора Отдела космических исследований в Юго-Западном исследовательском институте (Southwest Research Institute, SwRI). Предшественниками New Horizons были проекты Pluto 350 и Pluto Kuiper Express, запуск последнего даже был первоначально намечен на 2000 год с достижением планеты в 2012–2013 годах. Но проекту не повезло - в том самом 2000 году бюджет урезали, поскольку стоимость полета оценивалась в миллиард долларов, и в итоге миссию просто отменили. Новый проект был осуществлен в весьма сжатые сроки - от создания научно-инженерной команды до готового аппарата прошло всего пять лет: к зиме 2005−2006 годов собранный и укрытый термоизоляцией зонд уже находился на мысе Канаверал, готовый к запуску.
При взгляде на этот космический аппарат сразу становится очевидной одна важная деталь: по силуэту он не похож на современные спутники - у него отсутствуют солнечные батареи. Это неудивительно, поскольку солнечного света у Плутона очень мало. Самая далекая планета, куда посылали космический аппарат с питанием от солнечных батарей, - это Юпитер. Треугольная платформа с остронаправленной антенной на одной из плоскостей завершается странным выступающим из одного из углов цилиндром. Это - РИТЭГ, радиоизотопный термоэлектрический генератор. В нем электричество вырабатывается напрямую преобразованием тепла распада радиоактивного изотопа. Такой же источник питания используется в знаменитом аппарате Cassini, более десяти лет работающем в системе Сатурна, и в марсоходе Curiosity.
Внутри РИТЭГа находятся 11 кг плутония-238. Это очень удобный для таких целей изотоп: при его распаде выделяется много тепла, причем этот плутоний испускает только тяжелые альфа-частицы, от которых достаточно легко защититься. Главный недостаток данного изотопа состоит в его дефицитности: он был побочным продуктом при производстве оружейного плутония, а в настоящее время этот процесс остановлен и в США, и в России. Поэтому на New Horizons плутония (и запаса энергии) втрое меньше, чем, скажем, на Cassini.
Девять с половиной лет пути
Российские двигатели РД-180, установленные на ракете-носителе Atlas V, унесли аппарат с космодрома на мысе Канаверал. New Horizons стал самым быстрым космическим аппаратом «на старте»: после того как разгонные двигатели были выключены, скорость зонда относительно Земли оказалась равной 16,26 км/с, а скорость относительно Солнца - 45 км/с. Впрочем, сейчас относительно Солнца аппарат летит со скоростью 14,5 км/с, так что звание самого быстрого космического аппарата вернулось к знаменитому Voyager-1, который удаляется от нашей звезды со скоростью более 17 км/с. Но даже с такими скоростями добираться до Плутона придется долго. Сейчас сигнал от аппарата идет до Земли почти пять часов.
Попутно New Horizons установил мировой рекорд не только по скорости удаления от Земли, но и по скорости путешествия к Луне: всего лишь 8 часов 35 минут. Через год с небольшим аппарат совершил гравитационный маневр около Юпитера. В это время были протестированы все научные инструменты и изучены удивительные галилеевы спутники Юпитера и самая большая планета Солнечной системы. К примеру, удалось получить прекраснейшие снимки вулканов на спутнике Ио. В начале полета New Horizons сумел пофотографировать еще и небольшой астероид - для проверки систем захвата изображений. Первый снимок Плутона аппарату удалось сделать уже на первом году полета, в сентябре 2006 года. Никакой научной ценности снимок не имел, однако продемонстрировал возможности камеры LORRI. Но большую часть времени, две трети всего полета, аппарат «спал», или, по-научному, находился в режиме гибернации, - 1837 дней, разбитых на 18 периодов длиной от 36 до 202 дней, аппарат не выходил на связь, а просто летел, экономя энергию.
Разжалованная планета
Летом 2006 года, когда аппарат уже летел к своей цели, произошло эпохальное событие, вызвавшее бурные дебаты. Дело в том, что очередная Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (МАС) решила, наконец, навести порядок в планетной терминологии. Ведь за последние десятилетия в поясе Койпера за Нептуном было открыто множество самых разных объектов, и кое-какие из них были сравнимы по размерам с Плутоном, а то и больше его. Неужели и их тоже нужно записывать в планеты? В результате жестких дебатов астрономы решили изменить формулировки и считать планетой лишь то тело, которое удовлетворяет следующим трем условиям. Во-первых, оно само вращается вокруг Солнца. Во-вторых, оно достаточно массивно, чтобы под действием гидродинамического равновесия приобрести форму, близкую к шарообразной. И в-третьих, оно достаточно массивно, чтобы окружающее его пространство оказалось очищенным от других небесных тел.
Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун новый тест от МАС прошли, а Плутон «срезался» на третьем условии. Теперь он, как и Церера из пояса астероидов, а также Хаумеа, Макемаке и Эрида из пояса Койпера, считается карликовой планетой. Впрочем, сейчас снова развернулось движение «Верните Плутон в семью!». Семью классических планет, разумеется.
22 часа молчания
Тем не менее, несмотря на то что главная цель миссии оказалась пораженной в правах, полет продолжался. С января 2015 года астрономы уже постоянно наблюдали приближающийся Плутон. Весной же были пройдены два важных рубежа. 12 марта до Плутона осталось меньше одной астрономической единицы (1 а.е. - это расстояние от Земли до Солнца), а 5 мая разрешение снимков системы Плутона и его спутников превысило максимальное значение, которое можно получить при помощи телескопа Hubble. Чуть позже были опубликованы фотографии и анимации, на которых видно движение всех пяти спутников Плутона - крупного Харона и совсем мелких Никты, Гидры, Кербера и Стикса. Эти снимки подтвердили расчеты, основанные на наблюдениях телескопа Hubble: из-за гравитационных возмущений, вызванных Хароном, остальные спутники (маленькие дынеобразные тела) кувыркаются в полете и летят по неправильным орбитам. С каждым днем Плутон и Харон были виднее все отчетливее, на них можно было разглядеть все больше и больше деталей. Все ждали дня максимального сближения 14 июля, как вдруг...
За десять дней до даты максимального сближения, 4 июля, в работе бортового компьютера аппарата произошел сбой. Связь с центром управления на Земле прервалась на 81 минуту. В условиях, когда сигнал в одну сторону идет четыре с половиной часа, а ответа нужно ждать все девять, это заставило ученых несколько поволноваться. Тем не менее со сбоем справились сами компьютерные системы аппарата, и подготовка к сближению продолжилась.
И вот настал «день Х для планеты Х» - 14 июля 2015 года, день, которого все астрономы ждали более девяти лет. Аппарат передал на Землю первый подробный снимок поверхности Плутона... и замолчал, на этот раз - на долгих 22 часа. Но это было плановое молчание, на время основной научной миссии радиосвязь с Землей была отключена. Зонд пролетел сквозь систему Плутона на расстоянии 12 500 км от его поверхности, сумел развернуть камеры и успел сфотографировать темную сторону Плутона, увидев ореол атмосферы вокруг темного диска. А потом началось самое интересное.
Те, кто застал зарождение интернета в 1990-х, помнят, сколько времени требовалось, чтобы закачать коротенький видеофайл с помощью телефонного модема со скоростью 16 600 бит/с на домашний компьютер. Так вот, на Плутоне ситуация еще хуже. Скорость передачи информации едва достигает 1000 бит/с.
А за время пролета мимо Плутона зонд собрал около 50 ГБ научной информации, которые нужно передать на Землю, - именно в этом состоит цель миссии. Передача этих данных займет... почти два года, до марта 2017-го. Разумеется, первые снимки и важнейшие научные данные уже были переданы в первые дни. А сейчас передача новых изображений приостановлена на целых два месяца.
За время пролета мимо Плутона зонд собрал около 50 гигабайт научной информации, которые нужно передать на Землю, - именно в этом состоит цель миссии.
Виды Плутона
Главные снимки, которые уже получены, - это изображения Плутона и Харона в высоком разрешении. Система Плутон-Харон вообще уникальна - это единственная двойная планета в Солнечной системе. Именно двойная: Харон настолько большой, что они с Плутоном вращаются вокруг общего центра масс, который находится за поверхностью Плутона. Чтобы проще это представить себе, вообразите молотобойца, раскручивающего молот. Здесь не молот вращается вокруг спортсмена, а они вдвоем «танцуют» вокруг какой-то точки.
Сам Плутон поразил астрономов. Во-первых, он оказался весьма похож на Тритон: это подтверждает догадку, что самый большой спутник Нептуна был захвачен из пояса Койпера. Во-вторых, никто не ожидал увидеть на Плутоне сердце. Однако именно на символ сердца оказался похож светлый регион на первом же крупном снимке карликовой планеты. Впрочем, шутники удачно вписали в него портрет диснеевского пса Плуто.
Началась и плутонианская картография. Два самых крупных образования на Плутоне получили названия Томбо в честь первооткрывателя планеты и Спутник в честь первого советского космического аппарата. К слову, Спутник стал главным сюрпризом Плутона - уже через несколько дней выяснилось, что это не равнина, а ледниковый щит с движущимися ледниками. Прибор Ralf подтвердил большое количество метанового и азотного льда на Плутоне. На подробных снимках хорошо видно, как на северной границе ровного (без единого кратера!) Спутника ледник затекает в старый кратер. Ученые уже отметили, что снимки Спутника напоминают спутниковые снимки Антарктиды, и это было совершенно неожиданно.
Далекие миры
Плутон—Харон - единственная двойная планета в Солнечной системе. Спутник карликовой планеты Харон довольно массивен, так что они обращаются вокруг общего центра масс, который находится за пределами поверхности Плутона. Первые крупномасштабные изображения Плутона позволили астрономам сделать вывод, что он похож на Тритон (спутник Нептуна), - это стало одним из подтверждений того, что Тритон является одним из «уроженцев» пояса Койпера. Фотографии позволили создать первые карты Плутона, два самых крупных образования получили названия «равнина Томбо» в честь первооткрывателя планеты и «ледниковый щит Спутник» в честь первого советского космического аппарата. После пролета аппарат сделал снимок солнечного затмения Плутоном (структура сияния может рассказать о составе и динамике плутонианской атмосферы). И наконец, впервые сделаны крупномасштабные снимки спутников - Харона, а также гораздо более мелких Никты и Гидры.
Аппарат успел увидеть и обратную сторону Плутона и сделать снимок солнечного затмения в поясе Койпера. New Horizons сумел сфотографировать то, как Плутон закрывает Солнце, и увидеть сияние атмосферы вокруг карликовой планеты. По структуре сияния уже делаются первые выводы о составе и о динамике плутонианской атмосферы.
Очень необычными оказались и горы на Плутоне. По высоте - не меньше 3,5 км - это уже почти Уральские горы, но они молодые, на снимке гор почти не видно мелких кратеров. Фотографии пиков в высоком разрешении уже переданы на Землю. Возможно, это не просто горы, а криовулканы.
Есть первые данные и о спутниках - уже переданы снимки крошечных Никты (цветной) и Гидры (черно-белый). На Никте видно загадочное красное пятно, но что это такое - пока непонятно. Разумеется, не остался без внимания и Харон. Одним из первых на Землю передали его детальный снимок, на котором хорошо видны многочисленные кратеры и следы геологической активности Харона - разломы и молодые горы. Предположительно удалось увидеть и растущий криовулкан (впрочем, пока без следов жизнедеятельности). Огромное темное пятно, которое было видно еще на ранних снимках, оказалось странной впадиной, не очень похожей на ударный бассейн крупного кратера.
Далекие цели
На ближайшие два года задача аппарата - передавать полученные данные и радовать обывателей красивыми картинками, а ученых - новыми загадками. И просто лететь. Дело в том, что сейчас New Horizons представляет собой брошенный в небо камень. У него нет топлива для значительной смены курса. Максимум, что может себе позволить команда аппарата, - это отклонить его траекторию на небольшой угол, до одного градуса. Но вот куда именно отклонить? К моменту старта миссии в той области космического пространства не было известно ни одного объекта пояса Койпера. Неужели все закончится Плутоном? Ведь энергии радиоизотопного генератора хватит еще на десяток лет. К счастью, в космосе уже давно работает ветеран астрономического флота телескоп Hubble. Специально для миссии New Horizons был проведен поиск подходящих кандидатов в нужном секторе неба. Удалось найти три объекта - с разной вероятностью достижения их исследователем Плутона.
Объект 2014 MU69 (1110113Y) диаметром около 60 км представляется самым удачным - до него New Horizons долетит со 100-процентной вероятностью, потратив на маневры всего 35% оставшегося топлива. Вторым кандидатом стал астероид 2014 PN70 (G12000JZ). Вероятность удачно добраться до него чуть меньше - 97%, при этом топливо будет израсходовано почти всё, однако у данной цели есть и плюсы: этот объект вдвое больше первого, что повышает его научную ценность. Поначалу рассматривался и третий открытый Hubble объект - астероид 2014 OS393 (e31007AI), но потом стало ясно, что вероятность его увидеть всего 7%. Сейчас его исключили из списка кандидатов.
Выбор цели будет сделан очень скоро - как только ученые получат небольшую передышку. А значит, скоро мы снова будем ждать фотографий мира, которого никто и никогда доселе не видел.
В 2006 году 19 января космическим агентством NASA был осуществлен запуск космического корабля "Новые Горизонты"("New Horizons") в рамках программы "Новые Рубежи" (New Frontiers). Задача космической миссии - изучение дальних планет Солнечной Системы, а главная цель - изучение планеты Плутон и его спутника Харон.
Планы и задачи миссии
Космическая миссия "Новые Горизонты" рассчитана на 15-17 лет, по долгому пути к Плутону аппарат должен будет попутно посмотреть планету Марс (уже пролетел орбиту Марса в 2006 году), исследовать Юпитер, совершив гравитационный маневр от орбиты крупной планеты для достижения большей скорости для дальнейшего пути, пересечь орбиту Сатурна и Урана, далее пролететь близко к Нептуну,попутно "пощёлкав" его камерой LORRI, чтобы опробовать её перед достижением Плутона и отправить снимки на Землю. К 2015 году "Новые Горизонты" должен достигнуть Плутон и начать его изучение, таким образом снимки с аппарата "Новые Горизонты" должны превысить размер и качество снимков с телескопа "Хаббл"
Космический аппарат "New Horizons"
(Старт аппарата на ракетоносителе "Атлас-5" с мыса Канаверал)
Этот новейший космический аппарат дальнего следования покинул планету Земля в январе 2006 года с максимальной скоростью за всю историю космонавтики 16,21 км/сек, хотя на данный момент его скорость меньше 15,627 км/сек. Аппарат имеет различные приспособления, камеру LORRI разрешением 5 микрорадиан для детальной съемки с большого расстояния, спектрометр для поиска нейтральных атомов, радиоспектрометром для исследования атмосферы Плутона, тепловых свойств и массы, а также для изучения спутника планеты Плутон Харон и других попутных планет и объектов, как например небесный объект VNH0004, который вращается вокруг Солнца на расстоянии 75 млн км от него.
(Схематический вид космического аппарата "Новые Горизонты")
Космический аппарат небольших в размеров 2,2×2,7×3,2 метра, весом 478 кг вместе с 80 кг топлива, тем не менее имеет мощную систему антенн и усилителей для связи с Землей. Но если вблизи Юпитера аппарат сможет передавать данные со скоростью 38 кбит/с (4,75 килобайт в секунду), то с орбиты Плутона скорость передачи данных упадет всего до 96 байт в секунду, а это значит, что на получение 1 мегабайта потребуется целый час, но эти данные крайне важны для науке и ученые больше всего ожидают от аппарата новых, ранее не изученных данных, снимков Плутона и Харона с близкого расстояния и даже снимков высокого качества.
Маршрут "New Horizons"
(Траектория полета космического аппарата "Новые Горизонты")
19 января 2006 года - "Новые Горизонты" успешно стартовал с мыса Канаверал, планета Земля. Аппарат был поднят с помощью мощнейшей американской ракеты-носителя "Атлас-5", четыре двигателя первой степени которой, надо отметить, были оснащены двигателями РД-180 российского производства. (задание выполнено)
11 июня 2006 года - аппарат "Новые Горизонты" пролетел на расстоянии 110 000 км около астероида 132524 APL (задание выполнено)
(Снимок аппаратом "New Horizons" планеты Юпитер, на фотографии видно два спутника "Ганимед" и "Европа")
28 февраля 2007 года - аппарат "Новые Горизонты" приблизился к Юпитеру и совершил гравитационный маневр, попутно пофотографировав планету и спутник Ио в высоком качестве(задание выполнено)
(Снимок аппаратом "New Horizons" спутника Юпитера Ио в высоком цветном качестве, на котором хорошо видно извержение вулкана)
(Снимок аппаратом "New Horizons" планеты Нептун)
30 июля 2010 года - космический аппарат сфотографировал Нептун и его спутник Тритон, находясь на расстоянии 23,2 а. е. от планеты(задание выполнено)
10 января 2013 года - успешная связь с аппаратом и загрузка обновленного программного обеспечения на борт космического аппарата (задание выполнено)
(Снимок Плутона на расстоянии 3.6 биллиона километров от аппарата "Новые Горизонты", получен 6 октября 2007 года камерой LORRI с борта аппарата)
октябрь 2013 года - аппарат "Новые Горизонты" будет находиться на расстоянии 5 а.е. от Плутона(задание выполнено)
февраль 2015 года - приближение к Плутону и начало первых наблюдений за планетой (задание выполнено)
14 июля 2015 года - максимально близкое расстояние к Плутону, космический аппарат "Новые Горизонты" пролетел между планетой Плутон и ее спутником Харон и в течении нескольких дней исследовал планету и спутник с очень близкого расстояния, передавая на Землю уникальные данные (задание выполнено)
(Снимок Плутона с расстояния 12 500 км, полученный космическим аппаратом "Новые Горизонты". Источник фото: NASA)
Преодолев около 5 миллиардов километров, пройдя путь длиною в 9 лет, приблизившись на максимально близкое расстояние к Плутону "Новые Горизонты" передал первый самый подробный снимок карликовой планеты Плутон с расстояния всего 12,5 тысяч километров.
(Снимок поверхности Плутона аппаратом "Новые Горизонты", на котором можно увидеть гору высотой 3,5 тыс. м. и различного размера кратеры. Источник фото: NASA)
Затем "Новым Горизонтам" предстояло получить сведения об атмосфере, температуре и узнать о составе поверхности и геологии Плутона. Затем аппарат будет исследовать спутник Плутона Харон. Предстоит выяснить, является ли Харон спутником или Харон такая же карликовая планета, в таком случае система Платон-Харон будет являться двойной планетой (задание выполнено)
Полная миссия «Новых горизонтов» рассчитана на 15-17 лет.
«Новые горизонты» покинул окрестности с самой большой из всех космических аппаратов скоростью. В момент выключения двигателей она составила 16,26 км/с (относительно Земли). Гелиоцентрическая скорость составила45 км/с, что позволило бы «Новым горизонтам» уйти из даже без гравитационного манёвра около Юпитера. Однако в 2015 году гелиоцентрическая скорость аппарата составляла около 14,5 км/с, что меньше, чем скорость «Вояджера-1» - 17,012 км/с («Вояджер-1» набрал бо́льшую скорость за счёт дополнительного гравитационного манёвра у ).
Цели миссии
Основными целями миссии являются исследование формирования системы Плутона и Харона, формирования пояса Койпера, процессов, происходивших на ранних этапах эволюции Солнечной системы. Космический аппарат будет изучать поверхность и атмосферу объектов системы Плутона, ближайшее окружение Плутона. Аналогичные исследования возможны у объектов пояса Койпера в расширенной миссии.
В частности, будут произведены следующие научные наблюдения:
- Картографирование поверхности Плутона и Харона
- Исследование геологии и морфологии Плутона и Харона
- Исследование атмосферы Плутона и её рассеяния в окружающее пространство
- Поиск атмосферы у Харона
- Построение карты температур поверхности Плутона и Харона
- Поиск колец и новых спутников Плутона
- Исследование объектов пояса Койпера