Миссия кассини: Миссия «Кассини» — все самое интересное на ПостНауке

Зонд Cassini завершил миссию продолжительностью в 20 лет / Хабр

В середине августа на Geektimes публиковался материал о том, что зонд Cassini уже близок к завершению своей миссии. За многие годы, которые зонд провел в космосе, он смог добыть массу полезной для науки информации. Благодаря ему ученые выяснили строение колец Сатурна, узнали о спутниках этой и других планет. Кроме того, именно Cassini помог выяснить, что вода (в любом виде) в Солнечной системе — это скорее правило, чем исключение. Наличие коры льда и, возможно, океана жидкой воды под ней доказано для Энцелада и Европы. Энцелад Cassini исследовал неоднократно, не так давно зонд изучил криовулканы этого планетоида.

Но всему приходит конец, и миссия Cassini завершилась. Аппарат погрузился в атмосферу Сатурна, где и нашел свое последнее пристанище. Даже умирая, зонд смог собрать дополнительные данные об атмосфере планеты-гиганта. Собственно, так и планировалось учеными, ведь в науке ничего не должно пропадать зря. Последняя фотография, которую прислал Cassini сделана уже в атмосфере Сатурна, она была получена при помощи инфракрасного сенсора. Снимок был получен за 15 часов до того, как ученые потеряли сигнал зонда.

Loss of signal. End of mission has been called.#Cassini #CassiniFinale #GrandFinale @CassiniCountdown pic.twitter.com/8kNQlewMCh

— Tanya Harrison (@tanyaofmars) September 15, 2017


Последнее «прости» было получено примерно 14:55 по Москве. После этого связь с аппаратом прервалась.

Завершающая стадия исследований началась в апреле 2017 года. Тогда аппарат начал совершать «челночные» полеты в кольцах планеты-гиганта. Всего было совершено 22 таких пролета, после чего у аппарата закончилось топливо для маневров. Без этого аппаратом стало невозможно управлять. А без возможности передавать данные, лететь в определенном направлении Cassini бесполезен. Поэтому ученые приняли нелегкое решение уничтожить зонд.

Сигналы с зонда на Земле получали еще в течение 83 минут после гибели космического аппарата — все же расстояние от Сатурна до Земли огромное. Специалисты сейчас надеются, что перед своей кончиной зонд смог передать информацию, которая после детального анализа позволит больше узнать об особенностях строения Сатурна. В исследованиях принимали ученые из 17 стран. Данные, поступавшие со станции, обрабатывали более 250 экспертов со всего мира. Cassini передал на Землю 35 гигабайт данных, он сделал 453 тысячи снимков.

wow…Saturn has an aurora just like Earth does, that’s too cool pic.twitter.com/TJ2dVJtqEe

— Magik Mike (@magikmike83) September 14, 2017


Свой последний полет Cassini начал с Северного полюса, причем высота полета по мере продолжения полета снижалась с максимальной отметки в 72,4 тыс. км над уровнем облаков.

«Ни один из созданных человеком аппаратов не был так близок к Сатурну. Мы могли лишь предполагать особенности строения планеты-гиганта», — сказал доктор Эрл Мейз, руководитель всей миссии, в этом году.

Earth received @CassiniSaturn’s final signal at 7:55am ET. Cassini is now part of the planet it studied. Thanks for the science #GrandFinale pic.twitter.com/YfSTeeqbz1

— NASA (@NASA) September 15, 2017


Агентство НАСА опубликовало список важнейших открытий, сделанных зондом. Кроме того, что уже сообщалось выше, это еще и относительно подробное изучение Титана, Энцелада и Япета. Аппарат достаточно часто делал детальные снимки полярных сияний и других атмосферных явлений на планете-гиганте.

Все последние фотографии зонда можно найти в Twitter по хештегу #CassiniGrandFinale.

14 hours watching the plume at Saturn’s moon Enceladus, our last dedicated observation of this singular scene https://t. co/EqLPb6MsbO pic.twitter.com/hW3BVUExcz

— CassiniSaturn (@CassiniSaturn) September 10, 2017


Зонд был запущен с Земли 15 октября 1997 года. Его создала объединенная команда специалистов из НАСА, Европейского и Итальянского космических агентств.

Ученые продлевали миссию Cassini два раза, но делать это бесконечно было невозможно. Кроме топлива, возникла еще одна проблема — порча оборудования зонда в условиях космической радиации. Просто оставить аппарат на орбите Сатурна было нельзя — он бы мог упасть на Титан ил Энцелад. Эти планетоиды, по мнению некоторых специалистов, вполне могут быть пригодны для жизни. А оставлять следы земной жизни на таких объектах негоже. Именно поэтому специалисты решили завершить миссию Cassini, отправив его на верную смерть в глубинах атмосферы Сатурна. Планету-гигант ученые не считают пригодной для жизни, поэтому и решили завершить миссию аппарата именно здесь.

Что же, прощай, Cassini, нам будет тебя не хватать!

Миссия Cassini: улыбка Земли, “космические пельмени” и другие загадки

15 сентября 2017 года завершилась двадцатилетняя работа одной из самых успешных миссий в истории изучения космического пространства. Зонд Cassini «нырнул» в атмосферу Сатурна и сгорел там. Что же он успел сделать за время изучения этой планеты, и какие надежды дал астрономам и тем, кто ищет жизнь вне Земли рассказывает Алексей Паевский.

Алексей Паевский

Разработка «тяжелой» миссии к Сатурну началась еще в 1980-х годах. Тогда эту планету посетили аппараты NASA Voyager-1 и Voyager-2, показав, что загадок эта система таит в себе очень много. Cassini-Huygens (так правильно называть миссию) – это совместное детище трёх «контор».

Американской NASA, объединенного Европейского космического агентства и самостоятельного космического агентства Италии. Первые делали исследовательский зонд, вторые – спускаемый аппарат, который должен был сесть на спутник Сатурна Титан, третьи – огромную антенну для связи с Землей.

Поскольку, фактически, миссий было две, то и название – двойное. Джованни Доменико Кассини – итальянский астроном, который открыл четыре спутника Сатурна (так называемые «звезды Людовика»: Япет, Рею, Тефию и Диону) и разрыв между кольцами — щель Кассини, нидерландский математик Христиан Гюйгенс построил математическую модель колец Сатурна и объяснил фазы планеты.

Рисунок Гюйгенса

На зонде стояло 12 научных инструментов – плюс еще шесть – на посадочном модуле. Спектрометры, фотокамеры, радар – для сканирования поверхности главного спутника Сатурна Титана сквозь атмосферу…

Разумеется, возник вопрос: как обеспечивать все это электричеством во время долгих лет полета и работы на орбите Сатурна, передавать информацию на Землю? В окрестностях Сатурна Солнце светит очень слабо, и солнечных батарей, естественно не хватит.

Разумеется, речь может идти только об атомной энергии. Однако таких маленьких реакторов пока не существует. Зато можно использовать РИТЭГ – РадиоИзотопный ТермоЭлектрический Генератор. Принцип его работы исключительно прост: на борт аппарата загрузили 33 килограмма плутония-238 в форме диоксида. Он распадается и просто нагревается, а тепловая энергия напрямую преобразуется в электричество. Кстати, на эту тему успели повозмущаться «зелёные» — если бы аппарат разбился бы на старте, случилось бы радиоактивное заражение Земли.

РИТЭГ

Долгий полет

Момент «Х» настал 15 октября 1997 года. Эффектный ночной старт прошел успешно, радиация не попала на Землю, и аппарат взял курс в сторону Солнца, к Венере.

Ночной старт Cassini

«Позвольте, как – к Венере?», — спросите вы. Действительно, Сатурн же находится в противоположной стороне от Земли. Венера – вторая планета Солнечной системы, Сатурн – шестая… Как так может быть?

Астероид Мазурский

В путешествии по Солнечной системе прямой путь обычно – самый невыгодный. Да, можно отправиться напрямую к Сатурну, но это потребует огромного расхода горючего. Поэтому можно схитрить – использовать в качестве бесплатных ускорителей другие планеты, разгоняясь в их гравитационном поле и «перепрыгивая» от одной планеты к другой.

Так и случилось с Cassini. Дважды он использовал «дармовую» гравитацию Венеры, затем снова пролетел мимо Земли (сделав замечательный портрет Луны попутно), а потом отправился к Юпитеру. 30 декабря 2000 года аппарат прошел мимо самой большой планеты Солнечной системы, сделав большое количество снимков Юпитера и его спутников. Перед Юпитером аппарат успел еще сделать снимок астероида Мазурский – 20-километрового булыжника – с расстояния в полтора миллиона километров.

От самой большой планеты Солнечной системы, где аппарат впервые провел целую программу научных исследований, получив достаточно неожиданные данные по динамике атмосферы и по происхождению тонких колец Юпитера, лететь до Сатурна было еще четыре года. В самом конце 2004 года система Cassini-Huygens прибыла к «окольцованному» гиганту. Впрочем, 10 октября 2003 года миссия провела еще один очень интересный эксперимент.

В этот день три объекта — Земля, Солнце и Cassini — выстроились в одну линию, и сигналы от аппарата, отправляемые на нашу планету, проходили в непосредственной близости от Солнца. А значит, в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, они должны были немного задерживаться (радиоволна в искривленном  гравитацией Солнца пространстве идет дольше) и менять свою частоту. Все эти явления были точно измерены и полностью совпали с предсказаниями теории, созданной Эйнштейном почти век назад.

 

Титан

Титан на фоне колец Сатурна

Еще до выхода на орбиту орбитальный модуль Cassini и спускаемый аппарат Huygens разделились. Началась подготовка  к самой дерзкой части эксперимента – первой в истории человечества мягкой посадке на небесное тело во Внешней Солнечной системе. Никто не знал, что ждет спускаемый аппарат на поверхности: ведь Титан, второй по величине спутник, покрыт плотной атмосферой. До 2005 года никто не знал, что находится под его облаками.

14 января 2005 года спускаемый аппарат вошел в атмосферу самого загадочного спутника в Солнечной системе. Huygens спускался два с половиной часа, и опустился на твердую поверхность. Так случилась первая и единственная поныне мягкая посадка на объект внешней Солнечной системы.

Снимок с поверхности Титана

Сassini принимал сигналы со спускаемого аппарата 147 минут во время спуска и 72 минуты с поверхности. На Землю ушло 350 изображений ни на что не похожего мира.

Вдвое меньше, чем было сделано – программный сбой испортил настроение ученым, однако, тем не менее, мы впервые увидели ни на что не похожий холодный мир Титана.

Оказалось, что на поверхности спутника, который больше Меркурия в диаметре, плещутся озера, идут дожди из углеводородов, а грунт состоит из углеводородной окатанной гальки. Еще одной неожиданностью стало то, что под облаками царит практически мертвый штиль. Неизвестно пока, «повезло» ли так зонду, или это всегда так.

Дальше изучение на себя взял модуль Cassini. За 12 лет вращения вокруг Сатурна аппарат совершил более сотни сближений с поверхностью Титана, изучая его в первую очередь при помощи радаров. Главные открытия – это озера на Титане, в которых иногда появляются и исчезают острова, песчаные дюны до 300 метров высоты и подповерхностный водный океан, в котором теоретически может быть жизнь.

Впрочем, некоторые смелые ученые, опираясь на данные изучения химического состава приповерхностного слоя атмосферы Титана, предполагают наличие жизни и на поверхности гигантского спутника.

Появившийся и исчезнувший остров

 

Сатурн

Конечно же, много внимания аппарат уделил самому Сатурну и его кольцам. Самое интересное образование на Сатурне – это теперь уже знаменитый Шестиугольник с Розой в центре. Гигантский вихрь в атмосфере на Северном полюсе почему-то приобрел шестиугольную форму и постоянно меняет цвет, а в центре бушует розовая «точка» (размером сотни километров).

Шестиугольник в 2013 и 2017 годах

Центральная «роза»

Удалось изучить и другие гигантские ураганы – например, огромный шторм в северном полушарии планеты, проявлявшийся, как Большое Белое Пятно.

Шторм в северном полушарии

И отдельной строкой, конечно же, идут, активно изучавшиеся Cassini молнии и полярные сияния в атмосфере.

В кольцах тоже удалось найти много нового. Во-первых, сами новые кольца были открыты в достаточно большом количестве, «расширив» территорию планеты (если считать кольца частью Сатурна). Во-вторых, в «классических» кольцах подтвердилось существование «спиц», а также вертикальных «столбов». Более того, кольца нашлись даже у одного из спутников Сатурна, Реи.

Вертикальные структуры в кольце B

Самые последние данные Cassini передал на Землю непосредственно перед гибелью – последние сутки он приближался к облачному краю атмосферы планеты, передавая информацию онлайн. В скором времени нас, думаю, ждут новые сенсации.

Внешние кольца Сатурна

 

Спутники

Конечно, больше всего «красот» от Cassini мы увидели в фотографиях спутников. Нужно начать с того, что «первым делом» наш герой просто увеличил количество известных нам спутников Сатурна на семь. Паллена, Полидевк и Метона были открыты еще «на подлете», а затем, во время работы на орбите вокруг Сатурна, были открыты Дафнис, Анфа, Эгеон.

Снимки открытия Анте (S/2007 S4)

Помимо этого «особняком» стоит и интереснейший спутник S/2009 S 1, который еще не получил своего имени. Это самый близкий к планете из известных спутников Сатурна, который вращается в окрестностях кольца В.

Но этого мало. Судя по всему, на одной из фотографий от 15 апреля 2013 года Cassini удалось запечатлеть рождение нового спутника прямо в кольце А.

Рождение нового спутника (белое пятно на краю кольца)

Но и «старые» спутники принесли много нового и неожиданного. Оказалось, что вокруг Сатурна кружится целый «зоопарк» редких «животных».

Самым интересным из «средних» спутников оказался, конечно же, Энцелад. Как выяснил Cassini, под его поверхностью тоже есть океан, подобный тому, что есть на спутниках Юпитера Европе и Ганимеду, с некоторой вероятностью существования жизни в нем. Однако океан на Энцеладе изучать гораздо проще: он сам доставляет наружу образцы. С южного полюса спутника через разломы, названные «тигровыми полосами» в космос бьют гейзеры, образуя еще одно кольцо Сатурна — кольцо E.

Датчики Cassini не были приспособлены к поиску следов жизни, однако новые миссии с Сатурну, которые уже готовятся, будут это учитывать.

Гейзеры Энцелада

Остальные «луны» тоже оказались очень интересными. И речь не только о похожем как две капли воды на Звезду Смерти Мимасе. Тут можно упомянуть очень интересные спутники-пастухи Пан и Атлас, которые своей гравитацией «держат» форму колец Сатурна, а те, «в отместку» намораживают на них ледяной поясок, превращая спутники в «космические пельмени».

Спутник Пан

Есть на орбите Сатурна своя губка – пористый спутник Гиперион, есть удивительный Япет с гигантским хребтом выше Гималаев, который прошел по экватору спутника, есть Тефия, у которой тоже теперь подозревают то ли ядро, то ли подповерхностный океан… Данных очень много, и публикации о спутниках Сатурна будут выходить еще многие годы.

 

День улыбнувшейся Земли

Ну и напоследок нужно, конечно, упомянуть день 19 июля 2013 года. В этот день Cassini оказался ровно «за спиной» Сатурна – в его тени, и смог сделать снимок колец планеты «в контровом свете» с очень высоким разрешением. Однако снимок интересен не только этим. В правом нижнем углу можно видеть синюю точку, а если приглядеться – то еще одну. Это снимок Земли и Луны – с огромного расстояния.

Большой финал

Однако все заканчивается. Миссия Cassini продлевалась дважды, и аппарат превысил все заложенные сроки жизни. Просто оставлять его на орбите было неправильно: он мог упасть на Титан или на Энцелад, где возможна жизнь – и оставить там, во-первых, радиоактивное заражение, а во-вторых, наших земных бактерий, которым и 20 лет в космосе – не беда.

У создателей миссии было несколько вариантов развития событий. Предлагалось, например, увести аппарат обратно к Солнцу и разбить его о Меркурий. Однако было решено «захоронить» Cassini в Сатурне. Перед этим зонд сделал несколько «нырков» сквозь кольца Сатурна и, наконец, сгорел в атмосфере планеты, завершив свой почти 20-летний труд.

 

Поскольку вы здесь…

У нас есть небольшая просьба. Эту историю удалось рассказать благодаря поддержке читателей. Даже самое небольшое ежемесячное пожертвование помогает работать редакции и создавать важные материалы для людей.

Сейчас ваша помощь нужна как никогда.

Кассини-Гюйгенс: исследование системы Сатурна | Космос

Художественная концепция космического корабля НАСА «Кассини» на Сатурне.
(Изображение предоставлено НАСА/JPL)

Космический аппарат «Кассини» вращался вокруг Сатурна с 30 июня 2004 г. по 15 сентября 2017 г., когда зонд завершил свою жизнь погружением в атмосферу окруженной кольцами планеты.

Это намеренное смертельное погружение было выполнено, чтобы убедиться, что «Кассини» никогда не загрязнит потенциально пригодные для жизни спутники Сатурна, такие как Энцелад или Титан. [Катастрофа «Кассини» на Сатурне в 2017 году: «Гранд-финал» на окруженной кольцом планете]

Миссия известна такими открытиями, как обнаружение струй воды, извергающихся из Энцелада, и обнаружение нескольких новых спутников Сатурна.

Cassini — это совместный проект нескольких космических агентств, который отличается от крупных зондов НАСА прошлого, таких как Pioneer и Voyager. При этом основными участниками являются НАСА, Европейское космическое агентство и Agenzia Spaziale Italiana (итальянское космическое агентство).

История развития

Кассини был первым специализированным космическим кораблем, который исследовал Сатурн и его систему. Он был назван в честь Джованни Кассини, астронома 17-го века, который первым наблюдал четыре спутника Сатурна — Япет (1671 г.), Рею (1672 г.), Тефию (1684 г.) и Диону (1684 г.).

Перед этим космическим кораблем было совершено несколько облетов Сатурна «Пионером-11» (1979 г.), «Вояджером-1» (1980 г.) и «Вояджером-2» (1981 г.). Некоторые из открытий, сделанных в результате этих миссий, включали в себя обнаружение того, что поверхность Титана нельзя увидеть в видимом диапазоне длин волн (из-за его плотной атмосферы), и обнаружение нескольких колец Сатурна, которые не были видны в наземные телескопы.

Вскоре после последнего пролета, в 1982 году, научные комитеты США и Европы сформировали рабочую группу для обсуждения возможного будущего сотрудничества. Группа предложила флагманскую миссию, которая должна была выйти на орбиту Сатурна и отправить атмосферный зонд на Титан. Однако в начале 19 века сложился непростой «фискальный климат».80-е годы, Лаборатория реактивного движения НАСА отметила в краткой истории миссии, что отодвинуло одобрение Кассини на 1989 год.

Европейцы и американцы рассматривали возможность совместной работы или работы в одиночку. Например, в отчете 1987 года бывшего астронавта Салли Райд содержится призыв к одиночной миссии на Сатурн. В отчете, названном «Лидерство НАСА и будущее Америки в космосе», говорится, что изучение внешних газовых планет-гигантов (таких как Сатурн) помогает ученым узнать об их атмосферах и внутренней структуре. (Сегодня мы также знаем, что такого рода исследования помогают нам предсказывать структуру экзопланет, но первые экзопланеты были обнаружены только в начале 19 века.90s.) 

«Титан является особенно интересной целью для исследования, потому что органическая химия, происходящая сейчас там, представляет собой единственную лабораторию планетарного масштаба для изучения процессов, которые могли иметь важное значение в добиотической земной атмосфере», — добавлялось в отчете, имея в виду, что на Титане химия, которая могла быть похожа на ту, что присутствовала на Земле до возникновения жизни.

Разработка «Кассини» столкнулась как минимум с двумя серьезными трудностями. К 1993 и 19 гг.94, стоимость миссии составила 3,3 миллиарда долларов (примерно 5 миллиардов долларов в долларах 2017 года, или примерно половина стоимости космического телескопа Джеймса Уэбба). Некоторые критики сочли эту сумму слишком высокой для миссии. В ответ НАСА указало, что Европейское космическое агентство также вносит средства, и добавило, что технологии Кассини помогают финансировать более дешевые миссии НАСА, такие как Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder и космический телескоп Spitzer, согласно JPL. .

Кассини также подвергся резкой критике со стороны экологических групп, которые были обеспокоены тем, что, когда космический корабль пролетит мимо Земли, его радиоизотопный термоэлектрический генератор (ядерная энергия) может представлять угрозу для нашей планеты, добавили в JPL. Эти группы подали судебный иск на Гавайях незадолго до запуска в 1919 году.97, но отвод был отклонен федеральным окружным судом на Гавайях и Апелляционным судом девятого округа.

Чтобы снять опасения по поводу радиоизотопных термоэлектрических генераторов космического корабля, которые обычно используются в миссиях НАСА, НАСА отреагировало, выпустив дополнительный документ об облете и подробно изложив методологию агентства по защите планеты, заявив, что было меньше, чем один к одному. миллион шансов на столкновение.

Крупнейший спутник Сатурна, Титан, проходит перед планетой и ее кольцами на этом снимке в реальных цветах, сделанном космическим кораблем НАСА «Кассини». Этот вид смотрит на северную, освещенную солнцем сторону колец чуть выше плоскости колец. Он был сделан 21 мая 2011 года, когда Кассини находился примерно в 1,4 миллиона миль (2,3 миллиона километров) от Титана. (Изображение предоставлено НАСА/JPL-Caltech/Институт космических наук)

Запуск и полет

«Кассини» не направился прямо к Сатурну. Скорее, его миссия включала сложную орбитальную механику. Он прошел мимо нескольких планет, включая Венеру (дважды), Землю и Юпитер, чтобы увеличить скорость за счет гравитации каждой планеты.

Почти 12 600 фунтов. (около 5700 кг) космический корабль был поднят с Земли 15 октября 1997 года. Он прошел мимо Венеры в апреле 1998 года и июня 1999 года, Земли в августе 1999 года и Юпитера в декабре 2000 года. 2004 г. Среди его основных целей был поиск дополнительных спутников, выяснение причин появления колец Сатурна и цветов в кольцах, а также получение дополнительных сведений о спутниках планеты.

Возможно, самый подробный снимок «Кассини» был сделан после того, как посадочный модуль «Гюйгенс» направился к Титану, самому большому спутнику Сатурна. Посадочный модуль был назван в честь голландского ученого Христиана Гюйгенса, который в 1654 году направил телескоп на Сатурн и заметил, что его странная шаровидная форма — Галилео Галилей впервые увидел эту форму в телескоп и нарисовал ее в своей записной книжке в виде чего-то вроде ушей на Сатурне. планета — на самом деле была вызвана кольцами.

Посадочный модуль «Гюйгенс» опустился сквозь таинственную дымку, окружающую Луну, и приземлился 14 января 2005 года. Во время спуска он передал информацию на Землю в течение почти 2,5 часов, а затем продолжал передавать то, что видел с поверхности, в течение 1 часа. час 12 минут.

За этот короткий промежуток времени исследователи увидели изображения каменного поля и получили информацию о лунном ветре и газах в атмосфере и на поверхности.

Эта первая панорама Титана, опубликованная ЕКА, показывает полный 360-градусный обзор вокруг зонда Гюйгенс. В левой части показана граница между светлыми и темными областями. Белые полосы, видимые возле этой границы, могли быть наземным «туманом», поскольку они не были сразу видны с больших высот. Гюйгенс дрейфовал над плато (в центре изображения) и во время спуска направлялся к месту посадки в темной области (справа). (Изображение предоставлено ESA/NASA/Университетом Аризоны.)

Великолепные луны

Одной из определяющих особенностей Сатурна является количество его лун. Не считая триллионов тонн маленьких камней, из которых состоят его кольца, по состоянию на сентябрь 2012 года у Сатурна было 62 открытых спутника. НАСА перечисляет 53 названных спутника на одном из своих веб-сайтов.

На самом деле, Кассини обнаружил два новых спутника почти сразу после прибытия (Мефона и Паллена), а еще до конца 2004 года обнаружил Полидевка. [Галерея: последние фотографии Сатурна с орбитального аппарата НАСА «Кассини»]

Когда зонд прошел мимо спутников Сатурна, данные, которые он отправил на Землю, открыли новые сведения об их окружении и внешности. Вот некоторые из наиболее заметных находок:

  • Найдены свидетельства существования жидкой воды на Энцеладе, замерзшей луне, которая выбрасывает ледяные струи, искривляясь под действием гравитации Сатурна. В 2015 году «Кассини» совершил серию облетов Энцелада, чтобы получить больше информации о газе и пыли в шлейфах;
  • Обнаружение, а затем получение дополнительных сведений о гигантском метановом озере на Титане;
  • 50-мильные оползни на Япете;
  • Крупный план Реи, на которой видна изрытая поверхность;
  • Огромное кольцо в 8 миллионах миль от Сатурна, вероятно, состоящее из обломков Фиби.

Сатурн тоже не остался без внимания. Например, в 2012 году исследование НАСА постулировало, что струйные потоки Сатурна в атмосфере могут питаться за счет внутреннего тепла, а не энергии солнца. Ученые считают, что тепло выносит водяной пар изнутри планеты, который при подъеме конденсируется и производит тепло. Считается, что это тепло является причиной образования струйных течений, а также штормов.

Продление и завершение миссии

Изначально планировалось, что «Кассини» продлится четыре года на Сатурне, до 2008 года, но его миссия продлевалась несколько раз. Его последний и заключительный этап был назван Миссией Кассини Солнцестояния, потому что планета и ее луны снова достигли солнцестояния ближе к концу миссии. Сатурн обращается вокруг Солнца каждые 29 земных лет. Поскольку миссия «Кассини» длилась 13 лет, это означало, что космический корабль наблюдал почти половину сезонных изменений Сатурна, когда планета вращалась вокруг своей орбиты.

В 2016 году космический корабль должен был совершить серию заключительных маневров, чтобы получить крупный план колец, с конечной целью погрузить Кассини в Сатурн 15 сентября 2017 года. Эта стратегия была разработана для защиты Энцелада и других потенциально обитаемые луны из-за (небольшой) вероятности того, что Кассини столкнется с поверхностью, распространив земных микробов.

Основные вехи финала включали:

  • Орбиты скольжения: каждую неделю с 30 ноября 2016 г. по 22 апреля 2017 г. «Кассини» делал петли вокруг полюсов Сатурна, чтобы посмотреть на внешний край колец, чтобы узнать больше об их частицах, газах и структуре. Он также наблюдал небольшие луны в этом регионе, включая Атлас, Дафнис, Пан и Пандору.
  • 22 апреля 2017 года «Кассини» совершил последний облет Титана. Облет был сделан таким образом, чтобы изменить орбиту Кассини так, чтобы он начал 22 погружения (раз в неделю) между планетой и ее кольцами. Это был первый раз, когда какой-либо космический корабль исследовал эту зону, и это было сопряжено с определенным риском, потому что орбита привела его между внешней частью атмосферы и внутренней зоной колец (где он подвергается риску столкновения с частицами или молекулами газа).
  • 15 сентября 2017 года «Кассини» совершил самоубийственное погружение в Сатурн, проводя измерения до тех пор, пока его инструменты могли поддерживать связь с Землей.

Некоторые из научных работ, которые Кассини выполнял в этот период, включали создание карт гравитации и магнитных полей планеты, оценку количества материала в кольцах и получение изображений Сатурна и его колец с высоким разрешением с близкого расстояния.

Космический корабль сделал интересное открытие с новой точки зрения. Было обнаружено, что магнитное поле Сатурна тесно связано с осью вращения планеты, что сбило ученых с толку из-за того, как, по их мнению, генерируются магнитные поля — из-за разницы наклона между магнитным полем и вращением планеты. Однако по состоянию на конец июля 2017 года ученые планировали собрать больше данных, чтобы увидеть, не спутали ли их измерения внутренние процессы Сатурна.

Наследие «Кассини»

Вскоре после гибели космического корабля специалист по планированию миссии «Кассини» Эрик Штурм сообщил журналистам, что планирует написать отчет о том, что он и его команда узнали после столь долгого выполнения миссии. В то время как энтузиазм поддерживал ученых в течение долгих лет (что иногда требовало работы во время праздников или посреди ночи), инженерное дело также имело ключевое значение.

Ким Стедман, инженер команды Cassini с 14-летним стажем, сказал, что резервирование необходимо. Она сказала, что реактивное колесо и некоторые из двигателей зонда вышли из строя во время миссии, что означало бы, что космический корабль не мог направить свои инструменты для сбора данных или связаться с Землей, направив свою антенну на планету. Однако миссия Кассини продолжалась, потому что у него были резервные копии.

Команда планирует опубликовать отчет, чтобы помочь в планировании будущего космического корабля; одной из этих рекомендаций может быть включение газового датчика. «Кассини» умер, когда осталось около 1 процента топлива, но ведущий инженер Тодд Барбер сказал Space.com, что ему было трудно оценить, сколько топлива осталось в «Кассини». он должен был сделать это с помощью различных косвенных методов. Это означало, что в последние месяцы Барбер немного нервничал по поводу маневров, требующих движения, поскольку в его расчетах была погрешность, и он не знал, достаточно ли осталось топлива для их выполнения.

Миссия может быть завершена, но научные результаты будут продолжать поступать в течение десятилетий, потому что еще не вся информация была проанализирована. НАСА также продолжало публиковать новые фотографии с космического корабля даже после смерти Кассини. Например, в конце сентября 2017 года агентство разослало фотографию Энцелада — цели, вызывающей большой интерес из-за множества гейзеров на поверхности Луны.

Также в разработке находятся несколько других миссий на ранней стадии, чтобы полететь на Сатурн. Хотя до этих миссий еще далеко — если они когда-либо будут одобрены — они представляют научный интерес к Сатурну и его спутникам, и их замысел основан на открытиях Кассини. В частности, пять концепций, связанных с Сатурном, претендуют на участие в следующей миссии New Frontiers, программе, которая в прошлые годы привела к созданию космического корабля New Horizons Pluto, орбитального аппарата Juno Jupiter и космического корабля OSIRIS-REx, возвращающего астероиды. Пять предложений:

SPRITE (Исследователь атмосферы и интерьера зонда Сатурна) , который преднамеренно летал в атмосферу Сатурна, чтобы изучить ее состав и структуру в течение примерно 90 минут. Кассини продержался всего пару минут во время погружения, но он не был предназначен для этой работы.

Oceanus , который предназначен для изучения потенциальной обитаемости Титана путем изучения органических молекул «через метанологический цикл и оценки обменных процессов между атмосферой, поверхностью и недрами», согласно описанию проекта, представленному на 48-й Лунной и планетарной конференции. Научная конференция в Вудлендсе, Техас.

Стрекоза , которая будет совершать периодические полеты в атмосфере Титана, чтобы исследовать органику на его поверхности в нескольких местах.

Искатель жизни на Энцеладе , который несколько раз пролетал бы сквозь шлейфы, чтобы собрать и охарактеризовать находящиеся там молекулы — особенно сложные органические соединения, которые могут указывать на предшественников жизни.

Сигнатуры жизни и обитаемость Энцелада , из которых мало что было опубликовано. Это может быть нацеливание на шлейфы Энцелада, которые Кассини периодически исследовал во время пролётов.

Победитель среди 12 предложенных миссий New Frontiers (другие миссии нацелены на Венеру, Луну или кометы) будет выбран в середине 2019 года для запуска не позднее 2025 года. Однако есть полуфинальный отбор; Перед тем, как принять окончательное решение, НАСА выберет два или три из этих предложений для дальнейшего изучения.

Дополнительный ресурс

  • Страница миссии НАСА «Кассини»

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected]

Элизабет Хауэлл, доктор философии, является штатным корреспондентом на канале космических полетов с 2022 года. Она была автором статей для Space.com (открывается в новой вкладке) в течение 10 лет до этого, с 2012 года. Репортажи Элизабет включают эксклюзив для Office вице-президента Соединенных Штатов, несколько раз выступая с Международной космической станцией, наблюдая за пятью запусками человека в космос на двух континентах, работая в скафандре и участвуя в имитации полета на Марс. Ее последняя книга «Почему я выше?» написана в соавторстве с астронавтом Дэйвом Уильямсом. Элизабет имеет докторскую степень. и магистр наук. получил степень бакалавра космических исследований в Университете Северной Дакоты, степень бакалавра журналистики в Карлтонском университете в Канаде и (скоро) степень бакалавра истории в Университете Атабаски. Элизабет также является инструктором по коммуникациям и естественным наукам с 2015 года. Элизабет впервые заинтересовалась космосом после просмотра фильма «Аполлон-13» в 19 лет.96, и все еще хочет когда-нибудь стать космонавтом.

Миссия и находки «Кассини» — Университет штата Техас

15 октября 1997 года орбитальный аппарат «Кассини» и прикрепленный к нему зонд «Гюйгенс» отправились в семилетнее путешествие к Сатурну. Миссия «Кассини» была совместным усилием НАСА, Европейского космического агентства (ЕКА) и итальянского космического агентства Agenzia Spaziale Italiana (ASI).

Попутно в 2000 году в течение шести месяцев космический корабль сотрудничал в исследованиях Юпитера с космическим кораблем Галилео, изучающим газовые гиганты. 30 июня 2004 года космический корабль наконец достиг Сатурна. «Кассини» изучал спутники Сатурна, и в том же году зонд ЕКА «Гюйгенс» был отправлен на спутник Сатурна, Титан. В 2005 году «Гюйгенс» совершил спуск через атмосферу Титана, чтобы провести исследования состава атмосферы и поверхности.

Посмотреть полную хронологию космического корабля Кассини-Гюйгенс.

К 2008 году «Кассини» завершил свою основную миссию по исследованию системы Сатурна. Началось его первое расширение миссии под названием Cassini Equinox Mission, и его целью было выполнить несколько облетов спутников Сатурна, включая 26 облетов Титана.

В 2010 году «Кассини» завершил свою миссию «Равноденствие» и начал свою вторую дополнительную миссию, миссию «Солнцестояние Кассини». Когда «Кассини» достиг Сатурна, северное зимнее солнцестояние планеты только что закончилось. Второе расширение позволило Кассини завершить исследование сезонного периода. В ходе этой миссии «Кассини» провел первые полные сезонные наблюдения за Сатурном и его спутниками.

Основные открытия Кассини

1. Большое белое пятно

В 2010 году тепловизионные изображения, полученные с помощью прибора Кассини CIRS, зафиксировали два очень ярких и очень теплых вида спорта. Эти двое объединились через несколько месяцев и кружили вокруг всей планеты около 2 месяцев. такие бури бывают на Сатурне добрыми или регулярными и случаются раз в 20-30 лет.

2. Луны Pack-Man

Сатурн имеет 62 луны; большинство из них — ледяные спутники. Используя инструмент CIRS, НАСА наложило тепловые карты этих ледяных лун и обнаружило, что они напоминают Pac-Man. Причиной этих уникальных тепловых изображений являются две разные ледяные поверхности лун.
Луны имеют две стороны. Обратная сторона Луны называется Задняя сторона. Эта сторона состоит из пушистого снега, поэтому быстро нагревается и действует как изолятор. Передняя сторона, обращенная в сторону движения Луны, называется ведущей стороной. Эта ледяная поверхность уплотняется и сжимается, что означает, что она медленно нагревается и, таким образом, на тепловизионном изображении выглядит более холодной.

3. Температура Энцелада

Энцелад также является ледяной луной, недра которой содержат жидкую воду. Инструмент CIRS зафиксировал температуру Энцелада и показал неожиданное открытие — Южный полюс был самой теплой частью Луны. НАСА пришло к выводу, что это произошло из-за приливного трения; Луна нагревалась из-за гравитационного притяжения Сатурна. Когда Луна приблизилась к Сатурну, Энцелад вытянулся горизонтально, а затем вернулся к своей обычной форме, удаляясь от планеты, вызывая трение внутри Луны. Это нагревало подповерхностные воды и, таким образом, выпускало их в космос через трещины, вызванные постоянным изменением формы Луны.

4. Титан

Спектрометры Кассини смогли увидеть сквозь туманную среду Титана. Обнаружение обнаруженных озер, рек и дюн на поверхности Луны. Еще одно открытие включает в себя обнаружение ранее необнаруженной молекулы углеводорода в атмосфере Титана, пропилена. На Земле пропилен используется для изготовления пластиковой посуды. Молекула была обнаружена в 2013 году с помощью CIRS, заполнившего пробел, который озадачил физиков со времен миссии «Вояджер» 32 года назад.

5. Кольца Сатурна

Кассини помог получить много знаний о кольцах Сатурна. Частицы в кольцах могут быть размером с песчинку и размером с гору. Кассини также обнаружил, что луна Энцелад обеспечивает большую часть материала кольца Е Сатурна. Равноденствие Сатурна также выявило увеличенные особенности колец. Во время равноденствия Сатурна край кольца обращен прямо к солнцу. Тень, которую они отбрасывали на Сатурн, показала ледяные скопления размером в несколько миль.

Теперь мы знаем о Сатурне и его спутниках гораздо больше.