Halverwege de vorige eeuw is er weinig bekend over de dwergplaneet. Behalve dan dat hij in 1930 werd ontdekt. „In de late jaren zeventig ontdekten we Pluto’s grootste maan Charon. Zodoende konden we berekenen hoe groot en massief Pluto is”, vertelt Bill McKinnon, hoogleraar aard- en planeetwetenschappen aan Washington University in Saint Louis (VS). Hij is nauw betrokken bij de missie van New Horizons.

De kennis over Pluto neemt al wat toe wanneer de Voyagermissies de grote gas­reuzen passeren. McKinnon: „Voyager 2 maakte op 25 augustus 1989 foto’s van Neptunus’ fantastische maan Triton, waarvan we vermoeden dat deze net als Pluto afkomstig is uit de Kuipergordel.”

Na de scheervlucht van Voyager 2 langs Neptunus met maan Triton beginnen wetenschappers zachtjesaan te beseffen dat Pluto wellicht interessant kan zijn. „Er was ons toen geen andere wereld bekend die zo ver weg stond. We vonden het terecht om een speciale missie naar Pluto te sturen”, vervolgt de hoogleraar.

Op initiatief van een aantal wetenschappers roept de Amerikaanse ruimtevaart­organisatie NASA de commissie Outer Planets Science Working Group (wetenschappelijke werkgroep buitenplaneten) in het leven. Deze onderzoekt een mogelijke Plutomissie. McKinnon wordt als Pluto-expert uitgenodigd zitting te nemen in deze onderzoekscommissie. „Het duurde nog drie jaar voordat Outer Planets de NASA van het nut van de missie wist te overtuigen.”

Een van de doorslaggevende factoren is het feit dat Pluto in 1989 met ‘slechts’ 
4,4 miljard kilometer het dichtst bij de zon zal staan. Het is dan relatief makkelijk om er een raket naartoe te sturen. „Hoe langer we zouden wachten, hoe verder Pluto zich van de zon en ons zou verwijderen. Daardoor zou de atmosfeer bij -233 graden Celsius weleens kunnen bevriezen.”

Overtuigd

Met een omlooptijd van 248 jaar bevindt Pluto zich pas weer rond 2230 zo dichtbij als tijdens de lancering van New Horizons. Dat komt door de sterk elliptische baan. Op het verste punt staat Pluto op maar liefst 7,4 miljard kilometer afstand. McKinnon: „Het was een race tegen de klok.”

Wanneer de NASA eindelijk is overtuigd, kunnen de wetenschappers beginnen met het maken van concrete plannen. Meerdere groepen wetenschappers komen met voorstellen voor de Plutomissie. „Wij wonnen met ons voorstel.”

Pas in de herfst van 2001 krijgt het team van McKinnon officieel goedkeuring voor de bouw. „Dat komt doordat we toestemming van diverse agentschappen nodig hadden. De president moest ook toestemming geven, omdat er een nucleaire krachtbron aan boord is.”

New Horizons is namelijk voorzien van een zogeheten nucleaire batterij. „Deze maakt gebruik van de warmte van het radioactieve verval van plutonium dat in elektriciteit wordt omgezet”, legt de hoogleraar uit. „De sonde staat te ver weg om met zonnepanelen voldoende energie op te vangen.”

De lancering staat gepland voor 2006. Dat heeft te maken met de zogenoemde zwaartekrachtslinger van Jupiter, die de sonde van extra snelheid moet voorzien. „Als we in 2007 hadden gelanceerd, zouden we die slinger missen en vijf jaar later zijn aangekomen. Ons doel was binnen tien jaar Pluto te bereiken.” Het team heeft krap vier jaar voor de bouw. „Het was opnieuw een race tegen de klok.”

De sonde moet zo licht mogelijk zijn. Inclusief brandstof weegt het ruimteschip 465 kilogram. „Alle instrumenten werden geminimaliseerd en zo compact mogelijk ingebouwd.” De professor sleutelt zelf niet aan de sonde. „Ik was een van de bedenkers van het soort onderzoek dat op Pluto moest plaatsvinden, en hielp mee met de ontwikkeling van de meetapparatuur.” Zo werkt McKinnon onder andere aan de ontwikkeling van een camera, die zowel in het zichtbare licht als in infrarood metingen verricht.

Snelste

De grootste draagraket van dat moment, de Atlas V-raket, lanceert op 19 januari 2006 ruimtesonde New Horizons. Binnen negen uur na de lancering passeert de ruimtesonde de baan van de maan. Halverwege juni van dat jaar vliegt de sonde door de asteroïdengordel langs planetoïde APL. „Dit was geen doel van de missie. Maar we besloten de camera’s te testen.” Vanuit wetenschappelijk oogpunt is dit object niet zo boeiend.

De passage van Jupiter is dat dan weer wel. „We brachten de windpatronen van het wolkendek in kaart en maakten foto’s van de Jupitermanen.” Op maan Io zijn de eerste filmbeelden vastgelegd van een actieve geiser op diens noordpool. „We hadden wel infraroodopnamen waarop je ziet dat Io vulkanisch actief is. Maar hier zie je hoe materiaal de ruimte in wordt geslingerd.”

Eind februari 2007 geeft de grote gasreus New Horizons een zwieper. In juni 2008, maart 2011 en augustus 2014 passeert deze de omloopbanen van Saturnus, Uranus en Neptunus.

Programeerfout

Prof. McKinnon ziet als een van de eersten de beelden van de naderende dwergplaneet. „Je ziet Pluto groter en groter worden, met almaar meer details. Ik bekeek de beelden al weken voordat de sonde voorbijvloog.”

Tien dagen voor de passage schakelt New Horizons zichzelf plotseling uit door een vastgelopen computer. „Programmeurs werkten dag en nacht om het defect op te sporen.” Maar dat blijkt lastig te achterhalen. Dat komt onder meer doordat signalen er ruim vier uur over doen om de enorme afstand te overbruggen.

Zes dagen voor de fly-by weet de vlucht­leiding de ruimtesonde weer aan de praat te krijgen. „Zelf ben ik niet in paniek geraakt. ’k Heb altijd geloofd dat het op tijd goed zou komen. Door de computerstoring is wat gegevens verloren gegaan. Maar alles wat we daarna vastlegden, was van betere kwaliteit. Uiteindelijk hebben we de meetgegevens waarvoor we kwamen, kunnen verzamelen.”

Op 14 juli 2015 scheert de ruimtesonde na een reis van 9,5 jaar op een afstand van een slordige 12.500 kilometer langs Pluto. McKinnon: „Mensen vragen altijd waarom New Horizons niet in een baan om Pluto is gezet.” De missie is echter, net als die van beide Voyagers die langs de gasreuzen scheerden, van tevoren gepland als een passage. „Toen we aankwamen, vlogen we met een snelheid van 14 kilometer per seconde. Er was te weinig brandstof om af te remmen. En om in een baan te komen, moet je langzamer vliegen. Dan zou de reis veel langer hebben geduurd en ook veel duurder zijn uitgevallen”, verklaart de hoogleraar.

„Een ruimtesonde die in een baan om de dwergplaneet komt, is de volgende logische stap. Die is dan wel heel erg duur en gaat decennia duren. Dat gaat zeker niet op korte termijn gebeuren.”

Schat

De passage levert een schat aan gegevens op. Tot op de dag van vandaag zijn tal van wetenschappers bezig die te analyseren 
en te duiden. Ze verwachten dat Pluto 
veel overeenkomsten vertoont met andere ijzige planeten. „Maar dit was absoluut uniek.”

New Horizons maakt gedetailleerde opnamen van een met stikstofijs gevuld stromend bassin, stikstofgletsjers en ijsvulkanen. Ook registreert de sonde honderden meters hoge pieken van methaanijs en een ijle atmosfeer bestaande uit stikstof- en methaangas.

McKinnon bestempelt de verkregen data als „revolutionair.” „Pluto geeft inzicht in de kwestie van de oorsprong van het zonnestelsel. De planeten zijn niet gevormd zoals door processen die we vandaag de dag waarnemen.” De hoogleraar noemt Pluto „de koning van de Kuipergordel.”

Na de scheervlucht langs Pluto in de zomer van 2015 vervolgt New Horizons zijn weg naar de periferie van het zonnestelsel. De sonde zet koers richting Arrokoth – voorheen Ultima Thule. Dat is een object in de Kuipergordel met een lengte van zo’n 35 kilometer. Ruimtetelescoop Hubble heeft die in de zomer van 2014 ontdekt.

De sonde scheert op nieuwjaarsdag 2019 op een afstand van 3500 kilometer langs Arrokoth. Een volgend Kuipergordelobject heeft New Horizons na de passage van deze steenklomp nog niet in het vizier gekregen. „We blijven zoeken naar objecten die we kunnen aandoen.”

Of dat ooit nog gaat gebeuren, is twijfelachtig. Arrokoth stond namelijk in de buitenste regionen van de Kuipergordel. En van de oorspronkelijke 80 kilogram brandstof bij de lancering is nog maar 11 kilogram over voor de passage van een eventueel nieuw object. Toch geeft het missieteam het voorlopig niet op. „Met de huidige voorraad plutonium kunnen we toe tot ergens in de jaren 2030. New Horizons kan dus nog met gemak een jaar of vijftien zijn horizon blijven verleggen.”