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

Миссия Кассини – Мир Знаний

Миссия «Кассини-Гюйгенс» — знаменательная веха в истории освоения космоса, в ее ходе орбитальная станция «Кассини» стала первым искусственным спутником Сатурна, а посадочный модуль «Гюйгенс» совершил первую мягкую посадку во Внешней Солнечной системе на поверхность Титана.

Чтобы узнать тайны «окольцованной» планеты

Об этой сенсационной космической миссии доктор физико-математических наук Л. Ксанфомалити написал следующее: «Достижения современной техники поражают. Космический аппарат «Кассини-Гюйгенс», запущенный в 1997 году, благополучно преодолел 4 млрд километров и прилетел к цели своего путешествия. По дороге он делал цветные снимки поверхности Сатурна, самого далекого его спутника Фебы и колец планеты-гиганта. А когда на поверхность Титана, самой крупной луны в Солнечной системе, опустился исследовательский аппарат «Гюйгенс», отделившийся от «Кассини», люди на Земле услышали, как шумит ветер в атмосфере далекой планеты, увидели горы, равнины и реки на ее поверхности…»

Первые исследования далекого загадочного Сатурна были, начаты американской межпланетной станцией «Пионер-11» и продолжены знаменитыми «Вояджерами». В результате ученые получили немало ценной информации о Сатурне, его кольцах и спутниках, однако им так и не удалось увидеть поверхность этой таинственной планеты. Возникло предложение начать новый проект, восполняющий пробелы в знаниях о Сатурне и его семействе.

Миссия «Кассини-Гюйгенс» и стала воплощением этого проекта, в нем участвовали НАСА, ЕКА (Европейское космическое агентство) и Итальянское космическое агентство (ASI). Основные финансовые затраты (2,6 млрд долларов) взяли на себя американцы, ЕКА выделило 500 миллионов, а Итальянское космическое агентство — 160. Ученые НАСА создали станцию «Кассини», Европейское космическое агентство — зонд «Гюйгенс», а итальянские инженеры сконструировали антенну дальней связи и радарный высотометр (RADAR). Стоит отметить, что в целом в создании «Кассини» и «Гюйгенса» принимали участие ученые и инженеры 17 государств.

Станция «Кассини» была названа в честь французского ученого XVII века Джованни Кассини, который в 1675 году установил, что кольцо Сатурна состоит из многих концентрических колец. Зонд «Гюйгенс» назвали в честь нидерландского ученого XVII века Христиана Гюйгенса, он первым в 1655 году увидел Титан, а в 1656-м обнаружил кольцо Сатурна.

Новые спутники, масштабные бури и другие открытия

15 октября 1997 года состоялся запуск «Кассини» с прикрепленным к станции «Гюйгенсом». Аппарат был выведен в космос с помощью специальной ракеты-носителя «Титан-4 Б» и дополнительного блока для разгона «Кентавр». Первоначально «Кассини» нацелился на Венеру, для своего разгона аппарат на протяжении двух лет использовал гравитационные поля трех планет. До прибытия к Сатурну все его системы находились в так называемом спящем режиме, только зимой 2000 года «Кассини» активизировался и начал радовать ученых уникальными данными из глубин Солнечной системы.

30 декабря 2000 года аппарат совершил маневр в гравитационном поле Юпитера, тогда он приблизился к гигантской планете на минимальное расстояние. «Кассини» сделал множество цветных снимков Юпитера и провел ряд научных измерений. Перед максимальным сближением с Сатурном 11 июня 2004 года «Кассини» прошел мимо его спутника — Феба, на Землю были переданы уникальные снимки космического тела. Оказалось, что этот спутник размером около 200 км имеет неправильную форму и очень похож на астероид. Удалось установить, что спутник в основном состоит изо льда и скорее ближе по своей структуре к кометам, чем к астероидам. Ученые восторженно встретили эти первые результаты миссии, но впереди их ожидали еще более сенсационные данные.

Наиболее важным этапом миссии стал вход аппарата на орбиту Сатурна, проведенный 1 июля 2004 года с помощью специального маневра торможения. «Кассини» даже умудрился пройти между двумя кольцами (F и G), правда, не избежав нескольких столкновений. К счастью, аппарат не потерял работоспособность, успешно максимально приблизился к Сатурну и стал его спутником. В последующие четыре года он сделал 74 оборота, исследуя поверхность Сатурна и его спутников.

В 2004 году, исследуя изображения, полученные от «Кассини», ученые обнаружили три новых спутника Сатурна. Конечно, они имели небольшие размеры, в начале 2005-го им присвоили названия Метона, Паллена и Полидевк. 1 мая 2005 года в щели Килера был обнаружен спутник, получивший название Дафнис. Как и у спутника Пана, его орбита лежала внутри колец. «Кассини» также обнаружил спутники Анфа, Эгеон и «S/2009 S 1».

В ходе миссии была проведена подробная съемка поверхности Сатурна и его многочисленных спутников: Мимаса, Реи, Феба, Титана, Тефии, Дионы и Гипериона, а также Эпиметия. С помощью «Кассини» ученые смогли в подробностях рассмотреть систему колец Сатурна и узнать многое о природе его спутников. На снимках, полученных 5 сентября 2005 года, видны «спицы» в кольцах, впервые обнаруженные астрономами еще в 1977 году. Позже, в 1980-х годах, их наличие было подтверждено «Вояджерами». До сих пор ученые ломают голову над механизмом образования этих «спиц».

С помощью «Кассини» удалось открыть горячий шлейф на Энцеладе и наличие водного льда на этом спутнике. Открытие признаков существования водного океана в недрах Энцелада сделало возможным поиск жизни и на маленьких лунах планет-гигантов. «Кассини» помог разгадать и загадку двуликости Япета, которая волновала ученых длительный период. Оказалось, что все дело в темной пыли, которая на орбитальной траектории Япета покрывала переднюю часть луны. Темная область поглощала энергию и разогревалась, а незагрязненная оставалась прохладной. Из-за длительного периода вращения Япета возникал соответствующий визуальный эффект двуликости спутника.

15 апреля 2008 года НАСА объявило о продлении миссии до июля 2010 года. Новый этап миссии включал 60 дополнительных облетов вокруг Сатурна, 26 сближений с Титаном, 7 с Энцсладом и по одному с Дионой, Реей и Еленой. «Кассини» должен был продолжить изучение Сатурна, его колец и магнитосферы. 3 февраля 2010 года было объявлено о еще одном продлении миссии до сентября 2017 года. Второй новый этап миссии включает в себя 155 дополнительных витков вокруг Сатурна, 54 сближения с Титаном и 11 с Энцеладом, который весьма заинтересовал ученых.

А на Титане вновь идут дожди…

Ну а теперь пора вспомнить о «Гюйгенсе», ведь не зря же «Кассини» столь длительное время «тащил» на себе этот зонд. В середине декабря 2004 года «Гюйгенс» успешно отделился от орбитального аппарата и начал свое самостоятельное путешествие. 14 января 2005 года он приступил к спуску на поверхность Титана. Конечно, трудно было предположить, как пройдет его посадка, поэтому руководство проекта «Гюйгенс» говорило, что главная задача аппарата заключается в исследовании атмосферы спутника, а вот относительно его «прититанивания» — тут уж как повезет.

Однако все прошло на редкость удачно, три раскрывшиеся парашюта замедлили скорость спуска аппарата, продолжавшегося 2 часа 28 минут до 4,5 м/с в момент касания с поверхностью Титана. Во время спуска происходили измерения параметров атмосферы и съемка поверхности спутника Сатурна. На высоте 25 км поверхность была почти не видна, скрытая метановым туманом. На высоте 19 км туман исчез, зато появилась довольно плотная облачность. А вот ниже 18 км видимость стала вполне приличной.

Стоит напомнить, что «Гюйгенс» стал первым земным зондом, совершившим посадку на спутник одной из планет, не считая Луны, а также первым аппаратом, опустившимся на поверхность небесного тела на периферии Солнечной системы. 3 часа 44 минуты «Гюйгенс» передавал информацию на Землю. Зонд сделал почти 350 снимков Титана и его атмосферы, записал звуки бушующего ветра на месте посадки и даже пробурил небольшим щупом грунт. Как и предполагалось, температура на поверхности Титана оказалась минус 179 градусов Цельсия, из-за этого зонд, конечно, не мог работать долго, но свою задачу он блестяще выполнил. Снимок поверхности Титана, переданный «Гюйгенсом», чем-то похож на каменистую пустыню Марса.

На Титане оказались озера размером от одного до десятков километров в поперечнике, заполненные жидкими углеводородами. 13 марта 2007 года руководство миссии сделало сенсационное заявление об обнаружении в северном полушарии Титана самых настоящих морей, одно из которых по размеру даже превышает наше Каспийское море. Многие ученые говорят, что ландшафт Титана напоминает земной — горы, озера, моря… Данные, полученные «Кассини» и «Гюйгенсом», позволяют предположить, что внутри Титана имеется каменное или железное ядро, а его мантия состоит из слоя льда толщиной в несколько сотен километров.

Данные радиолокатора, конечно, не позволяют установить, какие углеводороды заполняют озера и моря на Титане, ученые предполагают, что ими могут быть метан и этан, допускают они и некоторое количество жидкого азота. На ряде снимков просматриваются разветвленные русла, впадающие в местные озера и моря, не исключено, что по ним могли течь реки или временные потоки.

Интересно, что кроме Титана и Солнечной системе ни один спутник не имеет атмосферы. Почему она есть у Титана?

Предполагалось, что Титан перспективен для обнаружения жизни; по мнению ученых, его плотная атмосфера могла создать парниковый эффект и вполне приемлемую для живых организмов температуру у поверхности. Добавьте к этому наличие метана и других органических компонентов, и вам станет ясен повышенный интерес к этому спутнику со стороны тех, кто занят поисками жизни во Вселенной.

Как и на Земле, главной составляющей атмосферы Титана является молекулярный азот (около 85%), остальные 15% представлены аргоном, метаном и более малыми составляющими. Для ученых пока остается загадкой трехкратное превышение, по сравнению с Землей, содержания изотопа азот-15 в атмосфере Титана по отношению к азоту-14.

Несомненно, миссия «Кассини-Гюйгенс» увенчалась полным успехом. Подтвердилось предположение ученых о том, что Титан похож на Землю, какой она была до зарождения на ней жизни, 4 млрд лет назад. Таким образом, изучая Титан, ученые смогут заглянуть в далекое прошлое нашей планеты, можно сказать, совершить своеобразное путешествие на машине времени.

Исследование Сатурна: миссия Кассини-Гюйгенс

Сатурн, один из последних «шедевров» Кассини

Ряд исследований Сатурна был начат «Пионером-11» — межпланетной станцией американского производства – в 1973 году, продолжен двумя «Вояджерами».

Благодаря этим экспедициям о Сатурне, его кольцах и спутниках удалось выяснить очень и очень многое, но не вышло главное: увидеть, какова она, поверхность этой загадочной планеты. Несмотря на множество полученных фотографий и новых данных, вскоре было решено, что необходимо начать новый проект, который позволит взглянуть на этот космический объект с новой стороны. Таким проектом стала миссия двух аппаратов – «Кассини» и «Гюйгенс».

Содержание:

• 1 Кассини
• 2 Гюйгенс
• 3 Полет
• 4 Достижения

Кассини

Исследование Сатурна: миссия Кассини-Гюйгенс обошлось для Америки в довольно круглую сумму – около трех миллиардов долларов, но это стоило того. Его строительством, разработкой и оборудованием занимались весьма известные в кругах исследователей космоса организации.

Спутник Сатурна Энцелад плывет среди звезд

В итоге, был получен аппарат высотой в 10 метров и стартовым весом в 6 тонн с 12 научными приборами на борту, штангой в 11 метров для магнитометра и проводкой, чья полная длина составляет около четырнадцати километров. 

Устройство аппарата Кассини

Для связи с Землей итальянцами была создана специальная антенна длиной в четыре метра. Аппарат, правда, не использует солнечные батареи, что объяснимо: у Сатурна это бессмысленно. Вместо них роль энергических емкостей выполняют три термоэлектрических и радиоизотопных генератора, в которых находится 33 килограмма чрезвычайно радиоактивного плутония, благодаря которым аппарат может работать около двухсот лет.

Также стоит отметить, что половина стартового веса «Кассини» — не что иное, как топливо, которое необходимо для торможения, выхода на орбиту Сатурна и многих других специальных маневров.

Гюйгенс

Этот аппарат является не чем иным, как зондом, чья задача заключалась в посадке на спутник Сатурна – Титан. В его оборудование входят целых шесть приборов, позволяющих максимально детально изучить поверхность спутника, и десантная камера, что должна запечатлеть как можно больше пейзажей малоизученного объекта. Весит этот зонд около 350 килограммов и является дополнением к «Кассини»: их пункты назначения весьма близки друг к другу.

Полет

Запуск «Кассини» и прикрепленного к нему «Гюйгенса» состоялся в 1997 году 15 октября. Для вывода аппарата в космос понадобилась специальная, особая ракета-носитель «Титан-4Б» и дополнительный блок для разгона под названием «Кентавр». По многим причинам (прямой дороги в любой из галактик не существует) первоначальным направлением «Кассини» стала Венера.

Для того, чтобы разогнаться, аппарат в течении двух лет использовал гравитационные поля трех планет. Тем не менее, до встречи с планетой – пунктом назначения – он находился в своеобразном анабиозе: все его системы использовались лишь на пару процентов.  И вот, зимой 2000 года «Кассини» наконец-то прошел мимо Сатурну, активизировался и сделал свои первые снимки, изображающие «Великана» в подобной лунной первой четверти, что с Земли увидеть практически не представляется возможным.

Правда, перед тем, как максимально близко приблизится к величественному Сатурну, «Кассини» проходил мимо его не менее загадочного спутника – Феба, чьи снимки передал на Землю. Они оказались настоящей сенсацией: впервые этот объект был рассмотрен так хорошо. Фотографии показали, что Феб очень похож на астероид, что он имеет неправильную форму, что его размеры равны примерно двумстам километрам. Также было обнаружено, что этот спутник по большей части состоит изо льда, чем сильно напоминает Харона, что значит, что Феб куда более близок по своей структуре к кометам, нежели к астероидам. Это открытие определенно приближает человечество к разгадке большинства тайн системы Сатурна.

Солнечные блики на ледяных кольцах Сатурна

Самым важным этапом для «Кассини» само собой стал вход на орбиту «Великана». Он состоялся при помощи специального маневра торможения первого июля 2004 года. В то время он сумел даже пройти между двумя кольцами (F и G). Несколько раз столкнувшись с препятствиями, но оставшись без значительных повреждений аппарат максимально близко подошел к Сатурну и оказался на его орбите. После этого достижения «Кассини» пришлось сделать 74 оборота вокруг планеты в течение четырех лет, преодолевая огромное расстояние, равное 1,7 миллиарда километров, и изучая и поверхность Сатурна, и его спутников. Среди последних особое внимание определенно уделено Титану – было решено совершить 45 оборотов вокруг него.

Полумесяцы Сатурна и Титана

Достижения

Среди всех достижений, которые были достигнуты благодаря «Кассини» и «Гюйгенсу», можно особо выделить не только довольно подробную съемку поверхности Сатурна, а и его многочисленных спутников: Мимаса, Реи, Феба, Титана, Тефии, Дионы и Гипериона, а также Эпиметия. Но это еще не конец: экспедиция «Кассини» еще продолжится до 2017 года, что позволит узнать о системе Сатурна гораздо больше.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 10250

Запись опубликована: 18.09.2013
Автор: Максим Заболоцкий

Кассини: Миссия НАСА на Сатурн готовится к грандиозному финалу — Техно

Первый этап в драматическом эндшпиле долгоживущего космического аппарата Кассини (Cassini)

Волнующее путешествие вот — вот начнется для космического аппарата Кассини НАСА. Инженеры долго кружили космический аппарат вокруг орбиты Сатурна в этом году, эти манипуляции делались для того чтобы увеличить наклон относительно экватора и колец планеты. А 30 ноября, после гравитационного толчка от луны Сатурна Титана, Кассини войдет в первую фазу драматического эндшпиля миссии, передает Joinfo.com ссылаясь на jpl.nasa.gov.

Созданный в 1997 году Кассини путешествует по системе Сатурна после прибытия туда в 2004 году для близкого изучения планеты, ее колец и лун. Во время своего тура, Кассини сделал многочисленные драматические открытия, включая мировой океан на Энцеладе и жидкие моря метана на Титане.

В период с 30 ноября по 22 апреля, Кассини будет кружить высоко над и под полюсами Сатурна, проходя каждые семь дней — в общей сложности 20 раз — через неизведанную область на внешнем крае основных колец.

«Мы называем эту фазу миссии Кассини входом в кольцово-пастбищную орбиту, потому что мы будем проскальзывать мимо внешнего края колец», говорит Линда Спилкер, руководитель  проекта Кассини в Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния. «Кроме того, у нас есть два инструмента, которые могут взять образцы частиц и газов, когда мы будем пересекать плоскость колец, так что в некотором смысле Кассини будет «пастись»на кольцах.»

Во время многих из этих проходов, приборы Кассини будут пытаться непосредственно на месте брать образцы частиц кольца и молекул слабых газов, которые находятся близко к кольцам. В течение первых двух орбит, космический аппарат будет проходить непосредственно через чрезвычайно слабое кольцо, производимого крошечными метеоритами,  произошедшими от трения двух маленьких спутников Януса и Эпиметея. Пересечение колец в марте и апреле отправит космический корабль через пыльные дальние пределы F кольца.

«Несмотря на то, что мы подлетим очень близко к F кольцу, чем когда-либо, мы все еще будем на расстоянии 7,800 километров от него. Мы не очень озабочены по поводу опасности прохождения сквозь пыль в этом диапазоне,» сказал Эрл Мейз, проект менеджер Кассини, Лаборатория реактивного движения.

F кольцо обозначает внешнюю границу главной кольцевой системы; Сатурн имеет несколько других, гораздо более тусклых колец, которые лежат дальше от планеты. F кольцо является сложным и постоянно меняется: изображения Кассини показывают структуры колец, как яркие потоки, тонкие нити и темные каналы, которые появляются и развиваются в течение считанных часов. Кольцо также весьма узко — всего около 800 километров в ширину. Ее стержнем является плотная область около 50 километров в ширину.

Кольца Сатурна были названы в таком алфавитном порядке, в котором они были обнаружены. Узкое F кольцо отмечает внешнюю границу главной кольцевой системы.

Изображение большего размера

Так много нужно еще открыть!

«Выпас» орбит колец Кассини предлагает беспрецедентные возможности для наблюдения за «стадом» маленьких лун, вращающихся вокруг или вблизи краев колец, включая лучшие когда-либо полученные виды и снимки на спутники Пандора, Атлас, Пан и Дафнис.

«Выпас» краев колец также обеспечит некоторые из самых близких когда-либо исследований внешних частей основных колец Сатурна (А, В и F кольца). Некоторые из пейзажей Кассини будут иметь доселе не виданный уровень детализации, так как космический корабль скользнул прямо над ними во время прибытия в 2004 году. Миссия Кассини начнет визуализацию колец по всей их ширине в декабре, разрешение деталей менее 1 километра на пиксель и создание самого высокого качества полного сканирования запутанной структуры колец.

Миссия будет продолжать исследование мелкомасштабных особенностей в А кольце под названием «пропеллеры», раскрывающие присутствие невидимых лун. Из-за их формы как у пропеллера самолета, ученые дали им самые неформальные имена, вдохновленные известными авиаторами, в том числе и «Эрхарт.» Наблюдая за пропеллерами с высоким разрешением, скорее всего будут выявлены новые подробности об их происхождении и структуре.

Так совсем недавно, как сообщает JoinfoNEWS, спутник НАСА обнаружил неизвестное науке доселе явление.

А в марте, во время прохождения через тень Сатурна, Кассини будет наблюдать кольца, подсвечиваемые солнцем сзади, в надежде поймать облака пыли, которые отбрасывают метеоры.

Подготовка к финалу

Во время этих орбит, Кассини будет проходить в 90000 километров от вершин облаков Сатурна. Но даже при всей их увлекательности с точки зрения науки, эти орбиты являются лишь прелюдией, к тому что ждет дальше, «выпасу» орбит колец. В апреле 2017 года, космический аппарат начнет свою фазу Супер Финал.

После почти 20 лет в космосе, миссия близится к своему концу, потому что космический аппарат в конце концов израсходует все свое топливо. Команда Кассини тщательно разработала финал. Перед отправкой космического аппарата на Сатурн, чтобы защитить его потенциально обитаемые луны, будет проведено внеочередное научное исследование.

Во время своего грандиозного финала Кассини будет проходить в 1,628 километрах над облаками Сатурна. Он будет поочередно нырять через узкую щель между кольцами и окончит свою миссию, окунувшись в атмосферу планеты 15 сентября 2017 года. Но до того, как космический аппарат сможет преодолеть путь через все кольца, чтобы начать свой финал, должны быть  проведены некоторые  подготовительные работы.

Начнем с того, что 4 декабря планируется выполнение кратковременного зажигания главного двигателя Кассини во время первого супер близкого подхода к кольцам.  Этот маневр имеет важное значение для тонкой настройки орбиты и установки правильного курса до конца миссии.

«Это будет 183-е и последнее запланированное в настоящее время зажигание нашего главного двигателя. Хотя мы могли бы все-таки решить использовать двигатель снова, план должен завершить оставшиеся маневры с использованием подруливающих устройств,» сказал Мейз.

Для дальнейшей подготовки миссии, Кассини будет наблюдать атмосферу Сатурна во время фазы «выпаса» орбит колец, чтобы более точно определить, как далеко она простирается над планетой. С момента прибытия Кассини, ученые наблюдали внешнюю атмосферу Сатурна, которая немного расширяется и сжимается со сменой времен года. Учитывая эти изменения, полученные данные помогут инженерам миссии определить, насколько далеко космический корабль может безопасно погрузиться в атмосферу.

Миссия Кассини-Гюйгенс является совместным проектом НАСА, ЕКА (Европейское космическое агентство) и Итальянского космического агентства.

Также читайте о влиянии Марса на Землю.

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.

Важнейшие находки Кассини

1. Большое белое пятно

В 2010 году тепловизионные изображения, полученные с помощью прибора CIRS Кассини, 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 E 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. Сатурн имеет очень активные кольца и хаотичную атмосферу с бушующими штормами, распространяющимися по планете. Кассини дал нам неизмеримые знания и захватывающие дух изображения Сатурна и его спутников.

Взгляните на все изображения Кассини здесь.

Последний статус Кассини

Ресурсы для преподавателей:

1. https://www.nasa.gov/press-release/cassini-spacecraft-makes-its-final-approach-to-saturn
2. https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/excitement-and-tears-as-nasa-goddard-team-prepares-for-cassini-finale
3. Миссии временной шкалы Кассини: https://www. jpl.nasa.gov/missions/cassini-huygens/
4. Последний статус миссии Кассини: https://saturn.jpl.nasa.gov/mission/grand-finale/latest-status/

‘Хорошо. Давай сделаем это!’ Устная история о том, как миссия НАСА «Кассини» к Сатурну завершилась.

Это будет огненный конец для космического корабля, построенного и управляемого Лабораторией реактивного движения, которая провела последние 13 лет, исследуя окруженную кольцом планету и ее многочисленные спутники.

«Кассини» отправился к Сатурну 15 октября 1997 года и провел семь лет, вращаясь вокруг Солнечной системы, прежде чем, наконец, достиг пункта назначения. С тех пор двухэтажный космический корабль показал, что миры-океаны встречаются в нашей Солнечной системе чаще, чем кто-либо знал, наблюдал за формированием лун в кольцах Сатурна и нашел условия, подходящие для жизни на двух лунах планеты.

Миссия «Кассини» увенчалась однозначным успехом, но ее судьба не всегда была предопределена.

Первоначально задуманный в начале 1980-х годов, Кассини и его компаньон посадочный модуль Гюйгенс столкнулись с изнурительными сокращениями бюджета, чудом избежали отмены более одного раза и столкнулись с попытками в последнюю минуту заземлить космический корабль из опасения, что неудачный запуск вызовет радиоактивный плутоний. дождь на Землю.

«Кассини» пошел по стопам миссий «Вояджер» и «Галилео», став последним крупным космическим кораблем, исследовавшим внешнюю часть Солнечной системы. Это история о том, как он взлетел с мертвой точки, рассказанная людьми, которые там были.

Инженеры и техники Лаборатории реактивного движения работают над завершением сборки космического корабля «Кассини» в 1996 году. (Кен Любас / Los Angeles Times)

Вопросы «Вояджера» без ответов

Линда Спилкер, научный сотрудник проекта миссии «Кассини» в Лаборатории реактивного движения: «Вояджер», я не думаю, что у нас был бы «Кассини». Единственная причина, по которой мы хотели вернуться на Сатурн, заключалась в том, что «Вояджер» не смог там сделать.

Линда Спилкер с членами команды «Вояджер» в 1989 году.. (Пол Шенк, Институт Луны и планет, через НАСА)

Бонни Буратти, главный научный сотрудник и руководитель группы комет, астероидов и спутников в JPL: «Вояджер» провел разведку системы Сатурна, и были сделаны все эти великие открытия. . Был Титан, который выглядел как Земля в глубоком морозе. Энцелад выглядел так, словно был покрыт снегом. И был Япет, луна, одна половина которой была темна, как смола, а другая половина, по сути, ярка, как снег. Так что были все эти тайны.

Энди Ингерсолл, планетолог из Калифорнийского технологического института: «Вояджер» также многое сделал для раскрытия подробной структуры колец. Было ясно, что чем ближе мы подходим и чем больше времени проводим там, тем интереснее будет. Так и оказалось.

Хантер Уэйт, директор планетарной масс-спектрометрии Юго-Западного научно-исследовательского института: Это как луковица, которую чистишь. «Вояджер» царапнул поверхность — оторвал первый слой.

Spilker: Во время пролета «Вояджера-1» в 1980 году мы подлетели близко к Титану и обнаружили, что с имеющимися у нас камерами и приборами мы не могли видеть сквозь дымку поверхность.

Тоби Оуэн, планетолог из Гавайского университета: Что скрывается за этим смогом? Предположения варьировались от глобального океана этана до сурового ландшафта, образовавшегося в результате осаждения углеводородов, до невзрачной липкой поверхности, напоминающей повторно замороженный десерт из шоколадного мороженого.

Даниэль Готье, планетолог из Парижской обсерватории в Медоне: «Вояджер» обнаружил, что основным компонентом атмосферы Титана является молекулярный азот с несколькими процентами метана. Лабораторные эксперименты показали, что облученная смесь азота и метана образует сложные органические молекулы и соединения, в том числе те, которые присутствуют в живых системах на Земле.

Ingersoll: Тоби Оуэну приписывают продвижение миссии Кассини, особенно интерес к Титану как аналогу Земли в первые дни его существования. До того, как у нас появилась кислородная атмосфера, до того, как у нас появилась жизнь, у нас могла быть атмосфера, похожая на атмосферу Титана.

«Жизнь и Солнечная система: миссии CRAF и Cassini» (NASA/JPL)

Рождение идеи

Винг-Хуэн Ип, планетолог из Института аэрономии им. Макса Планка: Европейское космическое агентство в июле 1982 года объявил о приеме предложений о полетах. Будучи молодым и наивным, я подумал, что было бы интересно предложить орбитальный аппарат Сатурна с зондом к Сатурну или Титану.

На этой фотографии Титана, сделанной аппаратом «Вояджер-2» 23 августа 1981 года с расстояния 1,4 миллиона миль, видны некоторые детали облачных систем этого спутника Сатурна. (НАСА/Лаборатория реактивного движения)

Что Кассини рассказал о спутниках Сатурна »

Готье: Однажды вечером после ужина мне позвонил человек, говорящий по-английски со странным акцентом. Этим человеком был Винг Ип. Он объяснил, что намеревался предложить орбитальный аппарат вокруг Сатурна. Через какое-то время я понял, что он предлагает объединить наши усилия.

Ip: Разговор сначала не заладился. Отчасти потому, что Дэниелу было трудно поверить, что кто-то в Германии может заинтересоваться Титаном. А другая часть заключалась в том, что мы плохо понимали друг друга.

В критический момент я сказал Даниэлю: Готье, вы знаете, как будет называться эта миссия? Он будет называться «Кассини». Через 10 секунд он сказал: «Хорошо. Давай сделаем это!»

Оуэн: Миссия была названа Кассини в честь первого директора Парижской обсерватории Жана Доминика Кассини. В дополнение к его открытиям в системе Сатурна, Кассини также воплощает дух международного сотрудничества, необходимый для этой миссии.

Ip: Название миссии «Кассини» было вполне естественным после миссии Галилео к Юпитеру. Тем более, что это заручится поддержкой Франции, ключевого члена ЕКА.

1984

Ученые предлагают проект «Кассини», орбитальную миссию к Сатурну

Рисунки из раннего предложения «Кассини», написанного планетарными учеными Даниэлем Готье и Вингом Ип.

(© 1984, издательство D. Reidel Publishing Company)

Готье: 900:90 В начале ноября Винг Ип, Мишель Комбес из Медонской обсерватории во Франции и я написали предложение по запуску орбитального аппарата Сатурн/зонда Титан и представили его в Европейское космическое агентство. Его подписали еще 27 европейских ученых. Концепция была четко представлена ​​как совместная миссия ЕКА-НАСА.

Ip: ЕКА и НАСА были не совсем в хороших отношениях друг с другом в то время из-за проблемы с миссией Улисс по изучению солнца (это отдельная история). Следуя по пятам за этим спором, такое тесное сотрудничество не было встречено с энтузиазмом.

Цветной снимок Сатурна, сделанный «Вояджером-1» 18 октября 1980 года. Ученые стремились узнать больше о Сатурне. (NASA/JPL-Caltech)

Тем временем…

Оуэн: В начале 1980-х НАСА провело серию семинаров, на которых назначенные группы ученых разрабатывали концепции будущих миссий по всей Солнечной системе. Я был председателем Группы внешних планет, которая была полна решимости включить Сатурн в окончательный список предлагаемых миссий.

Хотя изначально нам не было предоставлено право включать сотрудничество с иностранными партнерами, моя давняя дружба с Даниэлем Готье заставила меня хорошо узнать о предложении Винга Ипа и Даниэля разработать европейскую миссию на Сатурн и Титан с какой-то американской миссией. партнерство.

Ingersoll: Я был членом исследовательского комитета по планированию Национальной академии наук под названием COMPLEX. Это означало Комитет планетарных и лунных исследований. В 1982 году мы опубликовали отчет о следующем шаге в исследовании планет. Пришло время орбитального корабля. Первый орбитальный аппарат должен был быть Галилео вокруг Юпитера, а второй должен был быть вокруг Сатурна.

Справочные книги о миссии Кассини-Гюйгенс и о том, что было известно о Сатурне во время запуска в 1997 г. (NASA/JPL)

Эпические штормы, новолуния и миры, которые могут стать местом жизни: Вот величайшие открытия Кассини построит копии зонда «Галилео» для запуска в атмосферу Сатурна и Титана. Концепция быстро превратилась в европейский зонд, доставленный космическим кораблем НАСА.

Готье: Технические исследования орбитального аппарата проводились Лабораторией реактивного движения, а зонда — Европейским центром космических исследований и технологий.

Owen: Кульминацией совместного исследования ЕКА и НАСА стала презентация перед европейскими учеными в Брюгге в 1988 году. Кассини конкурировал с другой миссией Солнечной системы под названием Веста, которая должна была исследовать астероиды, а также с тремя астрофизическими предложениями.

Готье: Почему «Кассини-Гюйгенс» стал победителем отбора ЕКА? Отчасти потому, что миссия охватывает практически все области планетологии: физику и происхождение атмосфер Сатурна и Титана, экзобиологию, внутреннее строение и эволюцию Сатурна, кольца, ледяные спутники, магнитосферу, астероиды, межпланетную среду.

Оуэн: Оставалось две критически важные проблемы: убедить НАСА в том, что «Кассини-Гюйгенс» должен стать его следующей миссией по исследованию планет, а затем убедить Конгресс добавить необходимые средства в бюджет НАСА.

Ранняя концепция миссии Comet Rendezvous Asteroid Flyby, близнеца Cassini, который позже был исключен из планов. (NASA/Jet Propulsion Laboratory – Caltech/Ken Hodges)

Две миссии по цене полутора

Буратти: НАСА действительно хорошо разбирается в эффективности, поэтому у нас возникла идея построить два по сути клонированных космических корабля. Один полетит на Сатурн, а другой на комету. Кометы очень интересны — в основном это обломки, оставшиеся от формирования Солнечной системы.

Ингерсолл: Они соединили Кассини с кометной миссией под названием «Свидание кометы с астероидом». Он стал КРАФ-Кассини. Это было очень нелепо, но вы должны продать их руководству НАСА и, в конечном счете, Конгрессу.

Эрл Мейз, менеджер программы «Кассини» в JPL: Эти большие космические корабли для полётов на другие планеты было очень сложно сделать, поэтому они попытались сделать стандартный автобус под названием «Маринер Марк II». Это была стандартная структура двигательных установок и авионики, которую можно было оснастить любыми инструментами, которые вы считали подходящими для миссии.

Оуэн: Мне было поручено представить CRAF-Cassini администратору НАСА Джеймсу Флетчеру и его советникам. Администратор быстро понял, что он рассматривает две разные миссии, и спросил, почему мы не можем просто выполнить Cassini, так как он думал, что это будет более продуктивно, а выполнение всего одной миссии, очевидно, сэкономит деньги. Я отметил, что НАСА не запускало планетарную миссию 11 лет и, безусловно, могло позволить себе этот прекрасный пакет из двух по выгодной цене.

Ingersoll: В 1989 году я был председателем отдела планетологов Американского астрономического общества. Я был первым председателем, который разослал сообщения по электронной почте членам и сказал: «Напишите своему конгрессмену, чтобы поддержать CRAF-Cassini».

Буратти: На самом деле решение принимает не НАСА, а Конгресс. Так что нам помогали руководители НАСА, нам помогал директор Лаборатории реактивного движения. Нам помогал Эд Стоун, научный сотрудник проекта «Вояджер». Целая куча людей настаивала на том, чтобы изначально иметь обе миссии.

Оуэн: К счастью, эта деятельность вызвала достаточный положительный интерес, что привело к включению CRAF-Cassini в бюджет НАСА. В разумном мире это был бы конец истории.

Детали космического корабля «Кассини» собираются в Лаборатории реактивного движения в 1996 году. (Айрис Шнайдер / Los Angeles Times)

«Мы покажем, что можем истекать кровью»

Буратти: Был перерасход средств. Мы не смогли выполнить обе миссии, и CRAF была отменена.

Джули Уэбстер, главный инженер Кассини в JPL: CRAF был отменен в 1992 году, и если бы какая-то штаб-квартира НАСА добилась своего, Кассини был бы отменен в то же время.

Спилкер: Мы задавались вопросом, будем ли мы следующими. Были признаки того, что мы двигались именно в этом направлении. Это выглядело вероятным.

Вебстер: Администратор НАСА Дэн Голдин называл нас «Звездный крейсер Галактика». Мы были огромными в эпоху, когда они пытались стать лучше, быстрее и дешевле. Ему не нравилось держать все яйца в одной корзине.

Уэйт: Люди из ЕКА и Франции написали и сказали, как они будут расстроены в США, если они откажутся от этой штуки. Насколько я знаю, это его и спасло. Это был международный резонанс.

Spilker: Международное сотрудничество действительно окупилось, но оно привело к снижению затрат на Cassini.

Техник Ренни Грин и Рик Пейнтер, инженер по обеспечению качества, работают над силовым модулем «Кассини» в 1997 году. (Айрис Шнайдер / Los Angeles Times)

Ingersoll: Джон Казани, который был руководителем проекта в JPL, сказал: «Мы покажем, что можем кровоточить», и они забрали сканирующую платформу.

Буратти: Что такое сканирующая платформа? Это означает, что инструменты находятся на движущейся платформе, поэтому вы можете наводить их, а не космический корабль. Мы не смогли этого сделать, и это была большая потеря.

Ингерсолл: Казани сказал, что если мы захотим навести инструменты, мы будем вращать весь космический корабль, каким бы тяжелым он ни был. Я не знаю, сколько денег это на самом деле сэкономило — 10% или около того.

Уэйт: В то время считалось абсолютно необходимым заставить Конгресс продолжить финансирование. Нельзя на самом деле осуждать людей, принявших решение.

Webster: Положительным моментом была невероятная стабильность изображений, сделанных в течение нескольких часов, потому что мы очень, очень стабильны. Это как разница между фотографией на штативе и фотографией с болезнью Паркинсона. Я думаю, что это был чистый положительный выигрыш для Кассини.

Спилкер: Приборы также должны были выйти из области видимости. Каждому из них пришлось урезать детекторы и различные возможности, чтобы соответствовать новому бюджету, полученному от НАСА.

Кукуруза: По сути, мы собирались приступить к этой штуке со всеми орудиями наготове — круглосуточная научная машина. Кассини, который у нас есть сейчас, не такой.

Схема космического корабля «Кассини» и зонда «Гюйгенс». (Лаборатория реактивного движения НАСА)

Торговая доска

Spilker: Мы сделали одну вещь, которую я считаю очень разумной, — мы создали торговую доску и позволили инструментам торговать за массу, мощность, скорость передачи данных и деньги.

Кукуруза: Во всех миссиях есть фиксированное количество энергии, фиксированное количество массы и фиксированное количество пропускной способности данных. Таким образом, инструменты были разрешены для торговли различными компонентами. Например, мне нужно 2 ватта, а 2 килограмма не нужно — у кого-нибудь есть лишние 2 ватта на 2 килограмма? Я делаю это намного проще, чем было, но это общая идея.

Уэйт: Он пытался дать людям возможность не следовать установленным правилам с каждым инструментом, а иметь возможность смешивать и сочетать. Если у кого-то была лишняя масса, он мог получить больше денег и так далее. Все, что имело значение для космического корабля, это общая полезная нагрузка.

Кукуруза: Это был открытый товарный рынок различных очень важных ресурсов. Кассини, возможно, был первым, кто сделал что-то подобное, но с тех пор его использовали и другие миссии.

Зонд «Гюйгенс» в спускаемом модуле. Он летел на борту «Кассини». (Европейское космическое агентство)

Снова на плаху

Кукуруза: В 1995 финансовом году нас снова чуть не закрыли. Мы прошли через всю эту реструктуризацию, мы фактически паяли платы и создавали реальное оборудование, когда наступил очередной крупный бюджетный кризис. вместе. Мы были очень серьезно на разделочной плахе.

Вебстер: Европейцы уже построили зонд, который должен был быть запущен на космическом корабле, поэтому они написали письма в Конгресс и НАСА, в которых говорилось: «Эй, мы потратили на это столько времени и усилий». Они действительно пошли на биту за нас.

13 июня 1994 г.

Письмо администратора ЕКА Жан-Мари Лутон вице-президенту Элу Гору

Европейское космическое агентство призывает правительство США не прекращать полет Кассини к Сатурну.

Кукуруза: Европейское космическое агентство развернуло довольно интенсивную кампанию, чтобы заставить администрацию Клинтона передумать. Потому что без «Кассини» у «Гюйгенса» не было поездки. К счастью, они преобладали. Я думаю, что без их вмешательства «Кассини» могла бы постичь совсем другая судьба. Это были очень напряженные времена.

Вебстер: Мы просто продолжали строить Кассини. Мы все еще направлялись к запуску в октябре 1997 года. Большинство из нас прошли через множество переговоров об отмене нескольких космических кораблей, поэтому мы просто не поднимали головы и продолжали работать.

Демонстранты протестуют против запуска зонда Cassini Saturn, работающего на плутонии, на аэродроме на мысе Канаверал в 1997 году. (Tom Spitz / Orlando Sentinel)

Паника из-за плутония

Кукуруза: Солнечное излучение Сатурна примерно в 1/100 меньше, чем у нас на Земле. Солнечные батареи будут работать, но они будут настолько неэффективны, что это будет просто смешно. Во внешней Солнечной системе плутоний является лучшим источником энергии.

Уэйт: Было много протестующих, потому что у нас был плутоний в качестве топлива. Они пытались лоббировать против нас запуск, потому что мы собирались убивать людей и так далее.

Вебстер: Теория заключалась в том, что мы собирались выбросить радиоактивные материалы в атмосферу в случае неудачного запуска. Из плутония-235 можно делать бомбы, но это другой изотоп, чем мы использовали. Мы использовали плутоний-238 и превратили его в оксид, так что это не бомба. Это не делящийся материал. Но он радиоактивный, поэтому горячий. Мы берем тепло, помещаем его в термопару и превращаем в электрическую энергию. Это точно как солнечная панель. Это просто радиоактивная солнечная панель.

Уэйт: Плутоний — опасный материал, но то, как он обрабатывается и используется в космосе, по большей части чертовски безопасно.

Буратти: Ученые Кассини были абсолютно уверены, что плутоний упакован таким образом, что он не вылетит за пределы космического корабля в случае отказа ракеты-носителя. Консервативные инженеры из JPL провели ряд исследований, показывающих это. Многие из ученых «Кассини» были активными участниками антивоенного движения и движения за ядерное разоружение, поэтому мы не относились к этим опасениям легкомысленно.

Тем не менее, было много протестов и движений против запуска. В то время у JPL был целый офис для решения проблем общественности. Я помню протестующих: их было немного, но они были крикливыми. В основном они были на мысе Канаверал, но я также помню нескольких отставших в JPL.

Протестующие против использования плутония в качестве источника энергии «Кассини» на аэродроме на мысе Канаверал в 1997 году. (Алисия Вагнер и Том Спитц / Орландо Сентинел)

Кукуруза: Я, как правило, довольно зелен в вопросах защиты окружающей среды, но я видел так много предпринятых мер предосторожности, а надежность этих систем была настолько высока. Я не хочу сбрасывать со счетов опасения людей, которые беспокоились об этом, но я действительно чувствовал, что у нас есть более чем решенный вопрос.

Вебстер: Наш тогдашний руководитель проекта, Ричард Спелальски, был на программе «60 минут» прямо перед запуском. По сути, он посмотрел на ребят из «60 Minutes» и сказал: «Мои внуки смотрят запуск. Если бы я волновался по этому поводу, разве мои внуки смотрели бы запуск?»

Запуск орбитального аппарата «Кассини» и зонда «Гюйгенс» на Титане IV 23 октября 1997 г. (NASA/JPL/KSC) 90-минутная работа двигателя для выхода на орбиту Сатурна, 2,5-часовой спуск «Гюйгенса» к Титану — «Меня до сих пор трясет от страха с того времени», — сказал Ип, — и всего несколько недель назад первое погружение космического корабля в орбиту Сатурна. атмосфера. «Кассини» преодолел эти и многие другие препятствия.

«Нам так повезло, что так мало что пошло не так», — сказал Спилкер. «Как сказал Эрл Мейз, тост падает маслом вверх вместе с Кассини».

Первоначальная четырехлетняя миссия продлевалась дважды. И даже сейчас он заканчивается только потому, что у орбитального аппарата закончилось топливо. Почти все его инструменты все еще функционируют должным образом.

«Кассини всегда был лучшим спортсменом, лучшим ребенком в школе», — сказал Вебстер. «На космическом корабле в той или иной должности работало более тысячи человек. И посмотрите, чего они добились».

Руководитель полетов Джули Вебстер реагирует в зоне управления полетами Кассини в Лаборатории реактивного движения после того, как космический корабль успешно вошел в гравитационное поле Сатурна. (Франсин Орр / Los Angeles Times)

Об этой истории

Эти интервью были отредактированы для обеспечения большей длины и ясности.

Линда Спилкер, Бонни Буратти, Эрл Мейз, Энди Ингерсолл, Хантер Уэйт и Джули Вебстер были опрошены лично.

Комментарии Тоби Оуэна, Даниэля Готье и Винг-Хуэн Ипа взяты из воспоминаний от первого лица, опубликованных в материалах Международной конференции «Титан — от открытия до встречи».

Ип работал в Институте аэрономии им. Макса Планка во время событий, описанных в этой истории. Сейчас он планетолог в Национальном центральном университете Тайваня.

Выпускники миссии «Кассини», воссоединившиеся за несколько месяцев до того, как все это закончится. (NASA/Jet Propulsion Laboratory-Caltech)

Поддержите нашу журналистику

Пожалуйста, рассмотрите возможность подписки сегодня, чтобы поддержать истории, подобные этой. Уже подписчик? Ваша поддержка делает нашу работу возможной. Спасибо. Получите полный доступ к нашей фирменной журналистике всего за 99 центов за первые четыре недели.

[email protected]

Вы любите науку? Я делаю! Подпишитесь на меня @DeborahNetburn и поставьте «лайк» Los Angeles Times Science & Health на Facebook.

БОЛЬШЕ О МИСИИ CASSINI

После 13 лет на Сатурне космический аппарат НАСА Cassini готов к своему грандиозному финалу0089 Эпические бури, новые луны и миры, в которых может быть жизнь: Вот величайшие открытия Кассини

Вот небытие, которое Кассини услышал, когда он летел через пустое пространство между Сатурном и его кольцами

Миссия Кассини-Гюйгенса на Сатурн — — ANS / Nuclear Newswire

РИТЭГ «Кассини» перед установкой

Из-за удаленности Сатурна от Солнца солнечные батареи не могли использоваться в качестве источников энергии для этого космического зонда. Чтобы генерировать достаточную мощность, такие массивы были бы слишком большими и слишком тяжелыми. Вместо этого 9Орбитальный аппарат 0436 Cassini питается от трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РТГ), которые используют тепло от естественного распада около 33 кг (73 фунтов) плутония-238 (в форме диоксида плутония) для выработки электричества постоянного тока с помощью термоэлектрических элементов. РИТЭГи миссии Cassini имеют ту же конструкцию, что и те, которые используются в космических зондах New Horizons , Galileo и Ulysses , и они рассчитаны на очень долгий срок службы. По окончании именной 11-летней Cassini , они по-прежнему смогут производить от 600 до 700 ватт электроэнергии. Один из запасных ритэгов для миссии Cassini использовался для питания миссии New Horizons к Плутону и поясу Койпера.

Раскаленная плутониевая таблетка, которая станет источником питания для РИТЭГ зонда. еще один с Земли, а затем один с планеты Юпитер. Маневр наземного облета прошел успешно: Cassini пролетает на высоте 500 км (310 миль) над Землей 18 августа 1999 г. Если бы космический зонд Cassini столкнулся с Землей, в результате полного исследования воздействия на окружающую среду, проведенного НАСА, в худшем случае произошла бы неисправность. (при остром угле входа, при котором Cassini постепенно сгорали бы), значительная часть 33 кг плутония-238 внутри РИТЭГов могла быть рассеяна в атмосфере Земли. НАСА оценило вероятность того, что это произойдет, более чем в 1 миллион к одному.

Избранные события и открытия для Кассини

Кассини максимально приблизился к Юпитеру 30 декабря 2000 г. и провел множество научных измерений. Около 26 000 изображений Юпитера было сделано во время многомесячного пролета. Кассини создал самый подробный глобальный цветной портрет Юпитера (см. изображение справа), на котором самые маленькие видимые детали имеют диаметр примерно 60 км (37 миль). Новые горизонты 9Миссия 0437 к Плутону сделала более свежие изображения Юпитера, максимальное сближение с которым состоялось 28 февраля 2007 г.

Основным открытием пролета, о котором было объявлено 6 марта 2003 г., была атмосферная циркуляция Юпитера. Темные «пояса» чередуются со светлыми «зонами» в атмосфере, и ученые долгое время считали зоны с их бледными облаками областями восходящего воздуха, отчасти потому, что многие облака на Земле образуются там, где поднимается воздух. Но анализ изображений Cassini показал, что отдельные грозовые ячейки поднимающихся вверх ярко-белых облаков, слишком маленьких, чтобы их можно было увидеть с Земли, почти без исключения всплывают в темных поясах.

Другие наблюдения за атмосферой включали вращающийся темный овал высокой атмосферной дымки размером с Большое Красное Пятно около северного полюса Юпитера. Инфракрасные изображения выявили аспекты циркуляции вблизи полюсов, с полосами ветров, опоясывающих земной шар, с соседними полосами, движущимися в противоположных направлениях. В том же объявлении также обсуждалась природа колец Юпитера. Рассеяние света частицами в кольцах показало, что частицы имеют неправильную форму (а не сферическую) и, вероятно, образовались в результате ударов микрометеоритов о спутники Юпитера, вероятно, Метиду и Адрастею.

Проверка общей теории относительности

10 октября 2003 г. научная группа Cassini объявила о результатах испытаний общей теории относительности Эйнштейна, которые проводились с использованием радиоволн, передаваемых из космоса Cassini . зонд. Это остается лучшим измерением постньютоновского параметра γ; результат γ = 1 + (2,1 ± 2,3) — 10 ^-5 согласуется с предсказаниями стандартной общей теории относительности.

Ученые-радиологи измерили частотный сдвиг радиоволн, исходящих и исходящих от космического корабля, когда эти сигналы проходили близко к Солнцу. Согласно общей теории относительности, массивный объект, такой как Солнце, вызывает искривление пространства-времени, и луч радиоволн (или света, или любой формы электромагнитного излучения), проходящий мимо Солнца, должен пройти большее расстояние из-за этого. кривизна.

Дополнительное расстояние, которое прошли радиоволны от корабля Cassini мимо Солнца до Земли, задержало их прибытие. Величина этой задержки послужила чувствительным тестом рассчитанных предсказаний теории относительности Эйнштейна.

Хотя некоторые измеримые отклонения от значений, рассчитанных с использованием Общей теории относительности, предсказываются некоторыми необычными космологическими моделями, этот эксперимент не обнаружил никаких отклонений. Предыдущие тесты с использованием радиоволн, которые были переданы 9Космические зонды 0436 Viking и Voyager согласовывались с расчетными значениями Общей теории относительности с точностью до одной тысячной. Более точные измерения, полученные в результате эксперимента космического зонда Cassini , повысили эту точность примерно до одной части на 51 000, при этом измеренные данные твердо подтверждают общую теорию относительности Эйнштейна.

Новые спутники Сатурна

С помощью изображений, сделанных Кассини , в 2004 году были открыты три новых спутника Сатурна. Они очень малы и получили предварительные названия S/2004 S 1, S/2004 S 2, и S/2004 S 5, прежде чем в начале 2005 г. они были названы Methone, Pallene и Polydeuces.0003

1 мая 2005 года Кассини в промежутке Киллер открыла новую луну. Он получил обозначение S/2005 S 1, а затем был назван Daphnis. Единственная другая известная луна внутри системы колец Сатурна — это луна Пан.

Пятая новая луна была обнаружена Кассини 30 мая 2007 года, теперь известная как Анте.

В пресс-релизе от 3 февраля 2009 г. сообщалось о шестом новолунии, обнаруженном Кассини . Луна имеет диаметр примерно 1/3 мили в пределах G-кольца системы колец Сатурна и теперь называется Эгеоном.

В пресс-релизе от 2 ноября 2009 г. упоминается седьмая новая луна, обнаруженная Cassini 26 июля 2009 г. система B-кольца.

Пролет Фиби

11 июня 2004 года Кассини пролетел мимо луны Фиби. Это была первая возможность для изучения этой луны крупным планом после пролета «Вояджера-2» . Это также был Кассини единственный возможный пролет Фебы из-за механики доступных орбит вокруг Сатурна.

Первые изображения крупным планом были получены 12 июня 2004 года, и ученые миссии сразу поняли, что поверхность Фиби выглядит иначе, чем астероиды, на которые побывали космические корабли. Части покрытых кратерами поверхностей выглядят очень яркими на этих снимках, и в настоящее время считается, что под его непосредственной поверхностью находится большое количество водяного льда.

Вращение Сатурна

В объявлении от 28 июня 2004 года Cassini ученые описали измерение периода вращения Сатурна. Поскольку на поверхности нет фиксированных особенностей, по которым можно было бы получить этот период, использовалось повторение радиоизлучений. Эти новые данные согласуются с последними значениями, измеренными с Земли, и представляют собой загадку для ученых. Оказывается, период радиовращения изменился с тех пор, как он был впервые измерен в 1980 на Voyager , и что теперь он на шесть минут длиннее. Это не указывает на изменение общего вращения планеты, но считается, что это связано с перемещением источника радиоизлучения на другую широту, на которой скорость вращения другая.

Орбита Сатурна

1 июля 2004 года космический аппарат Cassini пролетел через промежуток между кольцами F и G Сатурна и вышел на орбиту после семилетнего полета. Cassini — первый космический аппарат, когда-либо вращавшийся вокруг Сатурна.

Маневр выведения на орбиту Сатурна, выполненный Кассини , был сложным, требуя, чтобы корабль сориентировал свою антенну с высоким коэффициентом усиления в сторону от Земли и вдоль траектории полета, чтобы защитить свои инструменты от частиц в кольцах Сатурна. Как только корабль пересек плоскость кольца, ему пришлось снова повернуться, чтобы направить двигатель вдоль траектории полета, а затем двигатель включился, чтобы замедлить корабль на 622 м / с (1391 миль в час), чтобы позволить Сатурну захватить его. Cassini был захвачен гравитацией Сатурна около 20:54. Тихоокеанское летнее время 30 июня 2004 г. Во время маневра Cassini прошел в пределах 20 000 км (12 000 миль) от вершин облаков Сатурна.

Облет Титана

Кассини совершил свой первый дальний облет крупнейшего спутника Сатурна, Титана, 2 июля 2004 г., всего через день после выхода на орбиту, когда он приблизился к Титану на расстояние 339 000 км (211 000 миль) и предоставил лучший вид поверхности Титана на сегодняшний день. Изображения, сделанные через специальные фильтры (способные видеть сквозь глобальную дымку Луны), показали южные полярные облака, которые, как считается, состоят из метана, и детали поверхности с сильно различающейся яркостью. 27 октября 2004 года космический корабль совершил первый из 45 запланированных сближений с Титаном, когда он пролетел всего 1200 километров над Луной. Было собрано и передано на Землю почти четыре гигабайта данных, включая первые радиолокационные изображения покрытой дымкой поверхности Луны. Он показал, что поверхность Титана (по крайней мере, область, охваченная радаром) была относительно ровной, а топография достигала не более 50 метров в высоту. Облет обеспечил значительное увеличение разрешения изображения по сравнению с предыдущим покрытием. Были сделаны изображения с разрешением в 100 раз лучше, и они типичны для разрешений, запланированных для будущих облетов Титана.

Гюйгенс приземляется на Титане

Кассини выпустил зонд Гюйгенс 25 декабря 2004 г. с помощью пружины и спиральных направляющих, предназначенных для вращения зонда для большей устойчивости. Huygens вошел в атмосферу Титана 14 января 2005 года и после двух с половиной часов спуска приземлился на твердую землю. Хотя Cassini успешно передал 350 изображений места спуска и посадки, полученных им от Huygens , из-за программной ошибки не удалось включить один из приемников Cassini , что привело к потере остальных 350 снимков.

Пролеты Энцелада

Энцелад на фоне кольцевых теней Сатурна в 2007 г. тонкой, но значительной атмосферы. Другие измерения, полученные в то время, указывают на то, что ионизированный водяной пар является основным компонентом атмосферы. Cassini также наблюдал гейзеры водяного льда, извергающиеся с южного полюса Энцелада, что придает больше правдоподобности идее о том, что Энцелад поставляет частицы кольца E Сатурна. Ученые миссии предполагают, что у поверхности Луны могут быть карманы с жидкой водой, которые подпитывают извержения, что делает Энцелад одним из немногих тел в Солнечной системе, которые, как известно, содержат жидкую воду.

12 марта 2008 г. Cassini совершил близкий облет Энцелада, приблизившись на 50 км к поверхности Луны. Космический корабль прошел через шлейфы, исходящие от его южных гейзеров, обнаружив воду, углекислый газ и различные углеводороды с помощью своего масс-спектрометра, а также нанес на карту особенности поверхности с помощью своего инфракрасного спектрометра, которые, как было измерено, имели гораздо более высокую температуру, чем их окружающая среда. Кассини не смог собрать данные с помощью своего анализатора космической пыли из-за неизвестного программного сбоя.

Радиозатмения колец Сатурна

В мае 2005 года Кассини начал серию экспериментов по затмению для измерения распределения частиц по размерам в кольцах Сатурна и измерения атмосферы самого Сатурна. За более чем четыре месяца Cassini завершили орбиты, предназначенные для этой цели. В ходе этих экспериментов Cassini пролетел за плоскостью колец Сатурна, если смотреть с Земли, и передавал радиоволны через частицы. Радиосигналы были получены на Земле, где были проанализированы частота, фаза и мощность сигнала, чтобы помочь определить структуру колец.

Феномен спиц подтвержден

На изображениях, сделанных 5 сентября 2005 г., Кассини обнаружил спицы в кольцах Сатурна, которые ранее видел только визуальный наблюдатель Стивен Джеймс О’Мира в 1977, а затем подтверждено космическими зондами Voyager в начале 1980-х годов.

Озера Титана

Радарные изображения, полученные 21 июля 2006 года, показывают озера жидких углеводородов (таких как метан и этан) в северных широтах Титана. Это первое открытие существующих в настоящее время озер где-либо помимо Земли. Размеры озер варьируются от одного до 100 километров в поперечнике.

«Море» Титана (слева) в масштабе по сравнению с Верхним озером (справа)

13 марта 2007 года Лаборатория реактивного движения объявила, что обнаружила веские доказательства существования морей метана и этана в северном полушарии Титана. По крайней мере, одно из них больше, чем любое из Великих озер в Северной Америке.

Сатурнический ураган

В ноябре 2006 года ученые обнаружили на южном полюсе Сатурна ураган с ярко выраженным глазом. Это характерно для земных ураганов и никогда прежде не наблюдалось ни на одной планете. В отличие от терранского урагана, ураган кажется стационарным на полюсе. Шторм имеет диаметр 8000 километров (5000 миль) и высоту 70 километров (43 мили), скорость ветра 560 км/ч (350 миль в час).

Великая буря 2010 г. и ее последствия

Буря на севере 2011 г.

25 октября 2012 г. Кассини стал свидетелем последствий мощной бури Большое белое пятно, которая повторяется примерно каждые 30 лет на Сатурне. Данные составного инфракрасного спектрометра Кассини показали мощный выброс шторма, вызвавший скачок температуры в стратосфере Сатурна на 150 ° F (83 кельвина) выше нормы. Одновременно исследователи НАСА из Исследовательского центра Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, обнаружили огромное увеличение газообразного этилена. Этилен представляет собой бесцветный газ без запаха, который очень редко встречается на Сатурне и производится как естественным путем, так и искусственными источниками на Земле. Буря, вызвавшая этот разряд, впервые наблюдалась Cassini , 5 декабря 2010 года, в северном полушарии Сатурна. Шторм является первым в своем роде, наблюдаемым космическим кораблем на орбите вокруг Сатурна, а также первым, наблюдаемым в тепловом инфракрасном диапазоне, что позволяет ученым наблюдать за температурой атмосферы Сатурна и отслеживать явления, невидимые невооруженным глазом. . Всплеск газообразного этилена, который был произведен штормом, достиг уровней, в 100 раз превышающих те, которые считались возможными для Сатурна. Ученые также определили, что засвидетельствованный шторм был самым большим и самым горячим стратосферным вихрем, когда-либо обнаруженным в нашей Солнечной системе, который изначально был больше, чем Большое Красное Пятно Юпитера.

Продление миссии

15 апреля 2008 г. Cassini получил финансирование для двухлетней расширенной миссии. Это включало еще 60 орбит Сатурна, еще 21 близкий пролет Титана, семь Энцелада, шесть Мимаса, восемь Тефии и по одному целевому пролету каждой Дионы, Реи и Елены. Расширенная миссия началась 1 июля 2008 года и была переименована в миссию равноденствия Кассини, поскольку она совпала с равноденствием Сатурна.

В НАСА было подано предложение о продлении второй миссии, предварительно названной расширенной-расширенной миссией или XXM. Впоследствии это было одобрено и переименовано в миссию Cassini Solstice Mission. он увидит Cassini облетел Сатурн еще 155 раз, совершив 54 дополнительных облета Титана и еще 11 облетов Энцелада. Выбранный финал миссии представляет собой серию очень близких проходов Сатурна внутри колец, а затем погружение в атмосферу Сатурна в период северного летнего солнцестояния 2017 года, чтобы уничтожить космический корабль.

_______________________

Тэкетт

Стэн Тэкетт имеет степень бакалавра в области математики и компьютерных наук и в настоящее время получает степень магистра в области компьютерных наук со специализацией в области использования искусственного интеллекта в ядерной промышленности.