Полет кассини: Космический зонд Cassini начал первый полет между Сатурном и его кольцами

Содержание

Космический зонд Cassini начал первый полет между Сатурном и его кольцами — РБК

www.adv.rbc.ru

Скрыть баннеры

Ваше местоположение ?

ДаВыбрать другое

Рубрики

Курс евро на 6 октября
EUR ЦБ: 58,06

(+1,89)

Инвестиции, 05 окт, 16:23

Курс доллара на 6 октября
USD ЦБ: 59,4

(+0,61)

Инвестиции, 05 окт, 16:23

Волатильность российского фондового рынка выросла до максимума с весны

Pro, 07:00

Байден выругался во включенный микрофон в беседе с чиновником во Флориде

Общество, 06:49

Как пополнить бюджет страны с помощью необычных автономеров

Партнерский проект, 06:49

www. adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

МИД Греции назвал открытым вопрос о выплате Германией репараций

Политика, 06:35

Премьер ДНР допустил превращение республики в регион-донор

Политика, 06:22

Малому бизнесу поднимут порог доходов для права на уплату низких налогов

Экономика, 06:00

Синоптик пообещал москвичам солнечную погоду до конца недели

Город, 05:49

Объясняем, что значат новости

Вечерняя рассылка РБК

Подпишитесь за 99 ₽ в месяц

Сколько триллионов долларов нужно для достижения углеродной нейтральности

РБК и Сбер, 05:36

В МИД назвали «фантазиями» претензии Польши к России о выплате репараций

Политика, 05:31

Эксперты сообщили о росте вакансий для врачей и фармацевтов с 21 сентября

Общество, 05:00

Посол заявил о давлении Запада на Бразилию из-за санкций против России

Политика, 04:43

ФТС сообщила, что россияне стали чаще незаконно вывозить деньги за рубеж

Финансы, 04:31

SpaceX вывела на орбиту новую группу из 52 интернет-спутников Starlink

Технологии и медиа, 04:13

Власти Таллина откажутся от новогоднего салюта на фоне энергокризиса

Экономика, 04:02

www. adv.rbc.ru

www.adv.rbc.ru

Космический зонд Cassini приступил к первому полету между Сатурном и его кольцами. Ранее эта область не была исследована ни одним космическим летательным аппаратом

Иллюстрация nasa.gov

Космический зонд Cassini приступил к финальной части своей исследовательской миссии — пролету между Сатурном и его кольцами. Сообщение об этом размещено на сайте разработавшей летательный аппарат Лаборатории реактивного движения — Научно-исследовательского центра американского космического агентства (NASA).

Ранее ни один космический зонд не исследовал область между Сатурном и его кольцами. Ученые ожидают, что Cassini сможет совершить серию из 22 таких полетов, после чего войдет в плотные слои атмосферы планеты и сгорит.

www.adv.rbc.ru

Чтобы снизить риск столкновения с неизвестными космическими частицами, на время пролета между Сатурном и его кольцами круглую четырехметровую антенну аппарата развернули таким образом, чтобы она прикрывала его, как щит. Ученые не ожидают, что в пространстве между Сатурном и его кольцами зонд может встретить нечто большее, чем частица дыма и пыли, но для первого полета космического аппарата принимаются «повышенные меры безопасности».

www.adv.rbc.ru

Из-за поворота антенны зонд не может поддерживать связь с Землей. Восстановление связи с аппаратом ожидается не ранее 10:00 мск 27 апреля.

Данные, собранные Cassini, будут использованы для того, чтобы установить размер и плотность космических частиц, из которых состоят кольца Сатурна, космический аппарат также сделает снимки поверхности планеты.

В честь этого события на главной странице Google был размещен тематический логитип (дудл).

Автоматическая межпланетная станция Cassini была запущена 5 октября 1997 года и достигла Сатурна 1 июля 2004 года. С тех пор она находится на орбите планеты, позволяя ученым получать данные о ее спутниках.

Зонд был сконструирован и запущен Лабораторией реактивного движения — научно-исследовательским центром NASA, однако в реализации многолетнего проекта принимают участие также Европейское космическое агентство и Итальянское космическое агентство. Всего семнадцать стран внесли свой вклад в исследовательскую миссию, а в обработке данных, поступающих с Cassini, участвуют более чем 250 ученых по всему миру.

Последний полёт «Кассини» позволил узнать внутреннее строение Сатурна

По данным о внутреннем магнитном поле Сатурна, полученным во время завершающего полёта аппарата «Кассини» астрономы смогли промоделировать образование его магнитосферы и определить необходимые для её существования компоненты. Особые характеристики магнитного поля Сатурна обеспечиваются благодаря слою гелия, который при сверхвысоких давлениях не смешивается с водородом и выпадает в осадок из атмосферы, конденсируясь над проводящим ядром из металлического водорода. Этот слой нерастворимого гелия достигает глубины около 70% радиуса Сатурна и тормозит механизм его магнитного геодинамо, из-за чего магнитное поле Сатурна выглядит более устойчивым и симметричным, чем у Земли и других планет.

Научные инструменты «Кассини», передававшие данные во время падения аппарата на Сатурн. NASA/JPL-Caltech.Последний снимок «Кассини», переданный перед падением на Сатурн.

В сентябре 2017 года аппарат «Кассини», исследовавший Сатурн и его спутники, закончил работу и был отправлен в недра планеты. Этот последний этап его работы называют Grand Finale. На протяжении последнего полёта он исследовал внутреннее магнитное поле Сатурна и другие его физические характеристики. Астрономы воспользовались этими данными для создания более точной модели внутренней структуры планеты. Они сосредоточились на двух задачах: определении устойчивости и толщины слоя гелия, выпадающего из атмосферы, а также исследовании термальных ветров в этом нижнем слое атмосферы. Статья планетологов из университета Джонса Хопкинса по результатам обработки данных «Кассини» вышла в мае 2021 года в AGU Advances.

Магнитное поле Сатурна выделяется среди магнитосфер других планет Солнечной системы несколькими особенностями. Прежде всего оно очень симметрично относительно своей оси — такая степень симметрии обычно не воспроизводится при моделировании магнитного динамо (предполагаемый механизм генерации магнитного поля планет). Кроме того, оно изменяется очень медленно. Наблюдения за 40 лет показывают, что изменения магнитного поля Сатурна происходят по крайней мере на порядок медленнее, чем в магнитосфере Земли. Это указывает на необычную динамику вещества в недрах Сатурна, которая может отличаться от динамики других планет.

Практически симметричное магнитное поле Сатурна. Ankit Barik/Johns Hopkins University.

Внутреннее строение Сатурна изучают, как чёрный ящик, определяя ограничения по данным внешних измерений. Доступная информация включает сведения о массе и объёме, данные по тепловому потоку, гравитационному и магнитному полю, а также сейсмографию колец (в последнем случае речь идёт о волнах плотности в кольцах Сатурна, которые позволяют исследовать внутреннюю структуру планеты по «сатурнотрясениям», работая как сейсмостанции). Допустимые решения для строения внутренних слоёв планеты можно получить, используя все эти данные в сочетании с уравнениями состояния вещества планеты в зависимости от изменения давления и температуры с глубиной. Такие решения обратной задачи, конечно, не являются однозначными и допускают разные варианты профиля глубины, совместимые со всеми известными ограничениями.

Диапазон ограничений внутреннего строения Сатурна по доступным данным (возможные профили плотности и электропроводности в зависимости от глубины). AGU Advances
2, e2020AV000318 (2021).

Модельные представления о внутреннем строении Сатурна на основе всех известных ограничений обычно предполагают твёрдое или устойчиво расслоенное внутреннее ядро из льда или каменных пород, над которым располагается конвективный электропроводящий слой с высоким содержанием металлического водорода. Это жидкое проводящее ядро и обеспечивает работу механизма магнитного динамо из-за вращения планеты — так же, как работает механизм генерации магнитного поля Земли с её жидким металлическим внешним ядром. (О свойствах магнитного поля Земли и механизмах его генерации у нас на сайте есть отдельная большая статья). Эту проводящую область «конвективного динамо» окружает изолирующий слой атмосферы преимущественно из молекулярного водорода. Кроме того, предполагается, что в «атмосфере» Сатурна содержится ещё один промежуточный слой из гелия, на что указывают расчёты уравнения состояния для его атмосферы и эксперименты под высоким давлением. При давлениях выше 1 Мбар (1 миллион атмосфер) гелий не смешивается с водородом. Для Сатурна такие условия достигаются на глубине примерно 0,62 его радиуса (радиус Сатурна — около 60 тысяч километров). В результате более тяжёлый гелий выпадает из атмосферы и создаёт дополнительный слой над конвективным ядром. Этот слой сдерживает конвекцию и, возможно, именно он обеспечивает такую устойчивость и симметричность магнитного поля. При более высоких давлениях гелий снова может смешиваться с металлическим водородом и не препятствует конвекции и магнитному динамо в более глубоких областях. Критическая глубина, на которой это происходит, а также толщина слоя гелиевых «осадков» пока оставались неопределёнными.

Оказалось, что для воспроизведения наблюдаемого осесимметричного магнитного поля Сатурна необходим относительно толстый слой выпадения гелия с умеренной степенью расслоения. Он может достигать в глубину до 70% радиуса Сатурна. Согласование с данными «Кассини» по магнитному полю также требует особого профиля возмущений теплового потока в верхней части этого слоя. Тепловой поток должен быть более слабым в экваториальных областях планеты, но усиливаться в её высоких широтах и ближе к полюсам. Такое возмущение обеспечивает перепад температуры в слое между экватором и полюсами и, как следствие, вращение среды с разной скоростью на разных широтах (дифференциальное вращение). Предсказания модели становятся более неопределёнными ближе к полюсам, тем не менее магнитные данные, полученные во время погружения «Кассини», позволяют установить новые ограничения на стратификацию вещества Сатурна и распределение температуры в его недрах. Кроме того, они помогут в очередной раз уточнить период вращения планеты.

Внутреннее строение Сатурна со слоем «осадков» конденсированного нерастворимого гелия (HIL — Helium Insoluble Layer). Yi Zheng, HEMI / MICA Extreme Arts Program.

Космос

Прощальный поцелуй «Кассини»

Авторизация
Регистрация

Сброс пароля

Подпишитесь на
«СР-КУРЬЕР»
Быстрая и маленькая, как атом, газета — доставляем свежие новости из «Росатома», России и мира прямиком в ваш почтовый ящик

Больше не показывать

Вы знаете больше и готовы рассказать?

У вас есть интересная история или вы знаете больше о теме, по которой мы уже выпустили материал. Поделитесь с СР любой идеей. Ждем ваших сообщений!

Прикрепить файл

Отправить

Главное.
Подробности.

25 октября 2017 в 13:20

15 сентября, не дотянув всего месяц до 20-летия своего космического путешествия, легендарный орбитальный аппарат «Кассини» направился к Сатурну и за мгновение испарился крошечным метеором в густом небе планеты. За годы миссии он не только передал на Землю сотни тысяч фотографий, но и открыл человечеству космические миры, стал свидетелем зарождения естественных спутников Сатурна и обнаружил пригодные для жизни условия на нескольких лунах окольцованной планеты.
Звезды Людовика
В тот промозглый вторник, 20 октября 1671 года, Джованни Доменико Кассини весь день провозился в обсерватории, устанавливая свежеприобретенную длиннофокусную линзу. Парижская обсерватория, расположившаяся в предместье Сен-Жак за Люксембургским садом, больше походила на средневековый замок. Эта цитадель астрономии была произведением ученого и архитектора Клода Перро, который крайне неохотно взялся за проект, разрываясь между работой над триумфальной аркой и достройкой крыла Лувра, но вскоре проникся. Между директором обсерватории и зодчим часто возникали стычки, Кассини путался под ногами, морочил Перро голову и изводил придирками. Перро эмоционально жаловался королю, звездочет же, терзая нежный слух Людовика XIV, на ломаном французском отстаивал свои требования вплоть до мельчайших деталей. Результат никого не разочаровал: обсерватория вышла монументальной красоты.
Линзу Кассини установил, чтобы наблюдать за Сатурном, но ни в среду, ни в четверг, ни в пятницу суеверный астроном даже не думал начинать. Он ждал непременно субботы — дня под знаком планеты Сатурн. Суббота не подвела. В ту ночь Доменико открыл второй спутник Сатурна. Первый был открыт Гюйгенсом, которого Кассини по разным причинам недолюбливал.

Через год, опять же в субботу, удача пришла снова: Кассини открыл третий спутник Сатурна. Потом он откроет еще два спутника, даст плеяде название «Звезды Людовика», опубликует труд о знаменитом «делении Кассини» в кольцах Сатурна, а спустя ровно 305 лет и один день после смерти астронома бесстрашный космический аппарат, носящий его имя, войдет в плотные слои атмосферы той самой планеты и героически погибнет. Но обо всем по порядку.
Сквозь тернии к Сатурну
Идея проекта «Кассини» родилась в мозговом штурме двух ученых — Даниеля Готье из Парижской обсерватории и Вин-Уена Ипа, в то время работавшего в Германии, в Институтe аэрономии им. Макса Планка. Причиной тому послужили результаты экспедиций «Вояджера» в систему Сатурна в 1981 и 1982 году. «Открытия повлекли за собой множество вопросов», — вспоминал доктор Ип. Детальные фотографии окутанного дымкой Титана, спутника Сатурна, восхищали и не давали покоя — никто себе не представлял, что скрывала густая пелена.
Готье и Ип в 1982 году предложили Европейскому космическому агентству (ESA) исследовать Сатурн: построить орбитальный аппарат и в паре к нему зонд, который спустится на парашюте на Титан. Аппарат, названный в честь Доменико Кассини, был разработан и построен НАСА, а зонд стал проектом ESA, ему дали имя голландского астронома Кристиана Гюйгенса, который в XVII веке открыл Титан и кольца Сатурна.
Путь к запуску был тернистым: в 1990 году урезали бюджет, и для экономии пришлось убрать оборудование, которое отвечало за наведение отдельных приборов в направлении объекта исследования. «Представьте, что вы на сафари и, чтобы посмотреть на животных, вы поворачиваете не голову, а автомобиль, в котором едете», — сокрушался руководитель проекта «Кассини» Эрл Мейз.
А в 1993 году сменил направление политический ветер, и конгресс США предупредил НАСА о вероятности закрытия миссии. Директор ESA Жан-Мари Лутон забрасывал письмами видных американских политиков. «Европа рассматривает любую перспективу одностороннего выхода США как совершенно неприемлемую», — писал он в ярости тогдашнему вицепрезиденту Альберту Гору.

Доктор Роже-Морис Бонне, директор по науке ESA в 1983–2001 годы, говорил: «В этом преимущество — быть европейской организацией, где 13 государств-членов имеют 13 послов в Соединенных Штатах, каждый из которых оказывает давление на одно правительство». Так, совместными усилиями — переговорами, а порой и ультиматумами, — миссию «Кассини» спасли, и 15 октября 1997 года в 4:43 по местному времени с мыса Канаверал во Флориде стартовала ракета «Титан IV» с космическим аппаратом на борту, ознаменовав новый этап проекта для сотни ученых по всему миру.
До запуска «Кассини» и «Гюйгенс» прошли сотни разнообразных тестов, но все равно оставался риск, что что-то ускользнуло от внимания ученых, что-то очень важное. Так и случилось. Предполагалось, что во время спуска на Титан зонд будет использовать радиосвязь для передачи информации на «Кассини», находящийся на орбите. Оттуда информация должна пересылаться на Землю. «Гюйгенс» был «одноразовым», и посадка обязана была пройти идеально.
И хотя «Кассини» уже был на полпути к Сатурну, ученые решили отрепетировать пошаговую коммуникацию с зондом до дня икс. Одну из мощных антенн НАСА в пустыне Мохаве в штате Калифорния использовали для подачи фиктивного сигнала, имитирующего радиосигнал, посылаемый «Гюйгенсом», летящим сквозь облака Титана. «Кассини» сигнал принял и отправил в центр управления полетами ESA. Но пришла абракадабра.
Оказалось, приемник на «Кассини» не был настроен на изменение частоты и длины волны сигнала «Гюйгенса» во время спуска на Титан. Корабль уже отчалил, и исправить приемник было невозможно. Если данные, полученные с «Гюйгенса», нельзя будет расшифровать, то годы работы и 500 млн долларов вылетят в трубу. Был экстренно сформирован «спасательный отряд». Ученые мотались с континента на континент каждый месяц, один мозговой штурм перетекал в другой, в итоге выход нашелся — изменить траекторию полета так, чтобы «Кассини» был как можно дальше и под углом к зонду во время спуска, тогда относительная скорость обоих аппаратов снизится, это предотвратит искажение данных. Все вздохнули с облегчением.

За семь лет на пути к Сатурну «Кассини» предпринял несколько так называемых маневров-рогаток — два раза по спирали обогнул Венеру и один раз Юпитер, используя их гравитацию, чтобы изменить свой путь и скорость. Это позволило сэкономить топливо и сократить время путешествия. 1 июля 2004 года «Кассини» увидел Сатурн.
Моток шерсти и романтическая смерть
В тот день за столом с непременными «орешками на удачу» — традиция, берущая начало в 1950-х, — в лаборатории реактивного движения НАСА собрались ученые, многие привели жен, детей, братьев и сестер. Все с замиранием сердца следили за приближением космического аппарата к Сатурну и выходом на орбиту. Это был критический момент миссии: удержится ли аппарат на орбите или просто пройдет мимо. Когда же «Кассини» обогнул Сатурн, в лаборатории раздались аплодисменты и восторженные крики. Тщательные расчеты не подвели. Не последнюю роль, безусловно, сыграли и орешки.

За годы на орбите Сатурна «Кассини» приоткрыл завесу множества тайн. Были обнаружены океаны воды под поверхностью Энцелада, выяснилось, что Титан очень похож на Землю: смена сезонов, дожди и ветра. Наблюдения выявили в кольцах прежде неизвестные структуры — «пропеллеры», на полюсах Сатурна — гигантские ураганы, странный гексагональный струйный поток. Но это лишь немногие из сотен открытий, сделанных «Кассини». Траекторию полета вокруг Сатурна и его лун называли «моток шерсти», таким закрученным был путь «Кассини».
Но все хорошее когда-нибудь заканчивается, и «Кассини» за 20 лет практически израсходовал топливо. Непростое решение — попрощаться с проектом, который стал родным стольким людям. «Последний поцелуй» — так окрестили в НАСА финальный полет «Кассини» вокруг Титана, направивший аппарат прямо в смертельные объятья Сатурна. Единственное, что, вероятно, осталось от сгоревшего за секунды аппарата, — капсула РИТЭГа с плутонием: ее специально сделали с расчетом на то, чтобы она выдержала взрыв ракеты-носителя и падение в атмосферу Земли.

Есть интересная история?

Напишите нам

Траектория полета космического корабля «Кассини»

Страницы миссии космического корабля
Маринер 2	Пионер и Вояджер	Вояджер	Галилео	Кассини-Гюйгенс
Розетта	Мессенджер	Рассвет	Новые горизонты	Юнона
Хаябуса2	ОСИРИС-РЕкс	ЭкзоМарс

Приложение выше показывает текущее положение космического корабля «Кассини» — мостил испарился в атмосфере Сатурна. Вы можете перемотать анимацию назад во времени, чтобы увидеть ее запуск и пролеты Венеры, Земли, Юпитера и выход на орбиту вокруг Сатурна. Если вы увеличите масштаб, вы сможете увидеть, где он находился на каждой орбите.

«Кассини» наконец вошел в атмосферу Сатурна

15 сентября 2017 года «Кассини» врезался в атмосферу Сатурна на скорости 70 000 миль в час и был уничтожен. Космический корабль, запущенный в 1997, пережил 20 лет космических путешествий и открыл огромное количество сведений о системе Сатурна.

Чтобы увидеть некоторые из окончательных изображений, нажмите здесь.

«Кассини» пробует атмосферу Сатурна

По мере того, как «Кассини» последовательно спускался ниже, на пути к своей последней катастрофе он исследовал атмосферу, чтобы найти ответы, которые продолжают будоражить ученых. Статья.

Грандиозный финал «Кассини»

Подготовка «Кассини» к погружению в атмосферу Сатурна. Статья.

Дафнис вызывает волны в кольцах Сатурна

Изображение спутника Сатурна Дафниса, полученное с помощью «Кассини». НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/Институт космических наук

На этом снимке показан спутник Дафнис, создающий волны, сделанный космическим кораблем НАСА «Кассини» во время одного из своих проходов по кольцам над внешними краями колец Сатурна 16 января 2017 года. Это самый близкий вид маленькой луны, полученный на данный момент.

Дафнис (5 миль или 8 километров в поперечнике) вращается в пределах 42-километрового (26-мильного) промежутка Килер. Угол обзора Кассини заставляет промежуток казаться более узким, чем он есть на самом деле, из-за ракурса.

Гравитация маленькой луны поднимает волны по краям пропасти как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Кассини смог наблюдать вертикальные структуры в 2009 году, примерно во время равноденствия Сатурна (см. PIA11654).

Полная статья

Шестиугольные ветры на полюсах Сатурна

Кассини-снимки полюсов Сатурна, сделанные с разными фильтрами. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук

На этом коллаже изображений, полученных с космического корабля НАСА «Кассини», показаны северное полушарие и кольца Сатурна, наблюдаемые через четыре различных спектральных фильтра. Каждый фильтр чувствителен к разным длинам волн света и выявляет облака и дымку на разных высотах.

Изображение было получено широкоугольной камерой космического корабля «Кассини» 2 декабря 2016 года на расстоянии около 400 000 миль (640 000 километров) от Сатурна.

Эти изображения были получены примерно за два дня до его первого близкого прохождения внешних краев главных колец Сатурна во время предпоследней фазы миссии. Артикул

Cassini Приближается для лучших видов колец и лун

Cassini готовится к своему финалу, когда он врежется в Сатурн. В качестве прелюдии он начнет пасти кольца. Статья

Cassini видит летние облака на Titan

Cassini Spacecraft — четыре дня на Saturn

Dunes на Titan

Изображение Dione

A. Acase Sapurne Spaturne Sapurne Spaperne Sapurne Spaperne Sature Sapurne Sapurne Sapurne Sapurne Sapurne -Sapurne Sapurne -Sapurne Sathrain. 16 июня 2015 г. Диагональная линия вверху слева — это кольца Сатурна вдалеке. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/Институт космических наук

«Кассини» совершил последний близкий облет Луны Сатурна Дионы 17 августа 2015 года.

«Кассини» находится на орбите Сатурна с 2004 года. После серии облетов Луны в конце 2015 года космический корабль отойдет от экваториальной плоскости Сатурна, где облеты Луны происходят чаще всего, чтобы начать годовую подготовку смелого финала миссии. год. Для своего грандиозного финала «Кассини» несколько раз нырнет в пространство между Сатурном и его кольцами. Подробнее здесь.

Маршрут полета Кассини

Кассини-Гюйгенс был запущен 15 октября 1997. Он состоял из двух космических аппаратов: «Кассини», который в течение многих лет вращался вокруг Сатурна, изучая планету, ее спутники и кольца, и «Гюйгенс» — атмосферный зонд, который успешно приземлился на крупнейшем спутнике Сатурна Титане.

Траектория полета включала 4 гравитационных ассиста с 2 пролетами Венеры, одним пролетом Земли и последним пролетом Юпитера, прежде чем космический корабль в конечном итоге достиг Сатурна. Астероид 2685 Мазурский также был заснят (в виде маленькой точки) на пути с расстояния 1,6 млн км.

Маневр	Дата
Земля, запуск	15 октября 1997 г.
Венера, Облет	26 26 апреля 1998
Венера, Облет	24 июня 1999 года
Земля, Пролет	18 августа 1999 года
Астероид 2685 Мазурский, Облет	23 января 2000 года
Юпитер, Облет	30 декабря 2000 г.
Сатурн, орбита достигнута	30 июня 2004 г.
Зонд Гюйгенса выпущен	25 декабря 2004 г.
Зонд Гюйгенс вошел в атмосферу Титанов	14 января 2005 г.

Вывод на орбиту Кассини

Вывод на орбиту вокруг Сатурна был сопряжен с опасностью возможных столкновений с пылью и более крупными частицами, вращающимися вокруг Сатурна. В качестве подробного описания процесса эта статья, написанная непосредственно перед выходом на орбиту, дает интересное представление о сложных процедурах, необходимых для безопасного выхода на орбиту.

Начальные орбиты Кассини — НАСА/Лаборатория реактивного движения

Первая орбита Сатурна достигла максимального расстояния около 9 миллионов км от центра планеты. Последующие ожоги двигателя сократили это расстояние примерно до половины или меньше на протяжении большей части оставшейся части миссии. В своей ближайшей части каждой орбиты Кассини обычно достигает около 1 млн км от планеты.

Зонд Гюйгенс и Титан

Поверхность Титана

Кассини выпустил зонд Гюйгенс 25 декабря 2004 г., и он вошел в атмосферу Титана 14 января 2005 г. Посадочному аппарату потребовалось 2,5 часа, чтобы достичь поверхности, и он смог передать данные для дальнейшего 90 минут, что было дольше, чем планировалось. Гюйгенс остается самым дальним зондом, который когда-либо приземлялся от Земли.

На изображениях, полученных Гюйгенсом, была видна береговая линия с каналами, ведущими в метановое море. После короткого отскока после удара о землю зонд вернул изображения, показывающие плоскую плоскость, усыпанную галькой (возможно, ледяной). Температура была -180 градусов по Цельсию, а атмосфера была насыщена парами метана с легкими ветрами на поверхности (после того, как на большой высоте дул ветер со скоростью 400 км/ч).

Находки «Кассини»

«Кассини», несомненно, узнал о системе Сатурна больше, чем когда-либо было известно. Подробный отчет (продолжительностью 1 час 16 минут) с фантастическими изображениями смотрите в следующем видео.

Конец миссии «Кассини»

Первоначальная миссия была расширена в 2008 году как миссия «Кассини равноденствие», а затем снова расширена как текущая миссия «Кассини солнцестояние». Эта миссия закончится тем, что космический корабль преднамеренно войдет в атмосферу Сатурна в 2017 году, что уничтожит космический корабль.

Дополнительная информация:

Миссия Кассини — Лаборатория реактивного движения/НАСА
Миссия Кассини — ЕКА
Зонд Гюйгенс — Википедия
Миссия Кассини — 15 лет исследований, видео

Авторы изображений:

«NASA-Saturn-Cassini-TenYears-20140624» NASA/JPL-Caltech — http://www.jpl.nasa.gov/images/cassini/20140625/cassini20140624b-full.jpg.
Лицензия под общественным достоянием через Wikimedia Commons.

«SaturnMoon-Titan-ProbeLanding-20150114» NASA/JPL-Caltech — http://www.jpl.nasa.gov/images/cassini/20150114/cassini20150114b-full.jpg.
Лицензия под общественным достоянием через Wikimedia Commons.

«Huygens surface color sr» Андрея Пивоварова. Объединение предварительно обработанных необработанных триплетов № 773, № 931, № 948, № 961, № 985 и № 991, взятых из [1] с использованием программного обеспечения PhotoAcute Studio [2] и наложил цветное изображение, взятое из [3]. Под лицензией Public Domain через Wikimedia Commons.

Кассини, миссия, открывшая Сатурн

Основные моменты
Миссия НАСА Кассини вращалась вокруг Сатурна с 2004 по 2017 год, вращаясь вокруг планеты 294 раза и научил нас почти всему, что мы знаем о нашем окруженном кольцами соседе
Он измерил структуру атмосферы и колец Сатурна, а также то, как они взаимодействуют с лунами планеты
Он также открыл шесть названных лун и показал, что Энцелад и Титан являются многообещающими места для поиска внеземной жизни

Что такое Кассини?

Космический корабль «Кассини» вращался вокруг Сатурна более десяти лет, давая нам беспрецедентное представление о внутреннем и внешнем устройстве планеты. В первую очередь это была миссия НАСА, хотя в нее также входил корабль под названием «Гюйгенс», построенный Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством, который приземлился на поверхность крупнейшего спутника Сатурна, Титана.

Миссия стартовала в 1997 году, пролетев мимо Венеры и Юпитера на пути к Сатурну. Он прибыл на орбиту в 2004 году и благодаря трем продлениям миссии провел 13 лет, революционизировав наше понимание системы. Было сделано более 450 000 изображений, обнаружено шесть лун с названиями, и мы узнали не только о системе Сатурна, но и о возможностях существования планет и лун повсюду.

В конце своей миссии «Кассини» выполнил маневр под названием «Большой финал». Он кружил все ближе и ближе к вершинам облаков Сатурна, между планетой и кольцами. Затем, 15 сентября 2017 года, он погрузился в атмосферу планеты — это был единственный способ гарантировать, что он никогда не врежется ни в один из спутников Сатурна и не заразит их любыми земными микробами, которым удалось зацепиться за него. Он продолжал передавать данные на 30 секунд дольше, чем ожидалось, но в итоге сгорел.

Грандиозный финал «Кассини» Представление художника о прохождении «Кассини» между кольцами Сатурна и планетой на заключительном этапе миссии.

Как работал «Кассини»

«Кассини» был одним из самых больших и сложных межпланетных космических кораблей, когда-либо весившим 5600 кг (12300 фунтов). Это включало 32,7 кг (72 фунта) плутония для питания космического корабля и его приборов. У Кассини было 12 научных инструментов, разделенных на три набора инструментов.

Первым из них был комплект оптического дистанционного зондирования, в который входили камеры для наблюдения за системой Сатурн в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом свете. Это позволило исследователям создать карты состава и текстур атмосферы планеты, колец и лун.

Второй набор инструментов был связан с полями, частицами и волнами. Большинство из них измеряли среду, через которую путешествовал космический корабль, включая заряженные частицы и пыль из атмосфер Сатурна и Титана. Также было два прибора для измерения и картографирования магнитного поля Сатурна и того, как оно взаимодействует с другими полями в этом районе, и один для измерения радиосигналов, исходящих от Сатурна.

Третий и самый маленький набор включал в себя радар для проникновения сквозь туманную атмосферу Титана, а также радионаучную систему. Антенны связи космического корабля будут посылать радиоволны через объекты в системе Сатурна на Землю и изучать, как они изменились.

«Кассини» также взял с собой зонд «Гюйгенс», у которого был собственный набор из шести научных инструментов для исследования атмосферы Титана, когда он падал на поверхность.

Основные открытия на Сатурне

«Кассини» предоставил огромное количество данных о Сатурне, достаточных для анализа исследователями на десятилетия вперед. Он измерил скорость вращения планеты, которая оказалась сложнее, чем кто-либо подозревал, используя несколько различных механизмов, а также разницу между общим вращением и движением атмосферы.

Это атмосферное движение включало огромные штормы и струйные течения, которых мы никогда раньше не видели вблизи, в дополнение к колоссальным ураганам на полюсах планеты. Корабль также обнаружил молнию, сделав первое видео молнии на любой планете за пределами Земли. Это также значительно углубило наше понимание атмосферного состава планеты.

Последняя мозаика Сатурна, сделанная «Кассини» Эта мозаика Сатурна была создана из необработанных изображений, полученных «Кассини» 13 сентября 2017 года, когда он находился на пути к последнему погружению в атмосферу планеты. Изображение: NASA/JPL-Caltech/SSI/Jason Major

Луны и кольца

Многие из самых захватывающих открытий Кассини касались не самого Сатурна, а остальной части его системы. Некоторые из них касаются величественных колец Сатурна.

Кассини обнаружил, что кольца состоят из кусков льда и камней размером от песчинки до «пропеллерных» лунок, которые прорезают щели между более мелкими частицами. Он измерил волны в кольцах, которые раскрыли часть внутренней структуры самого Сатурна, а также обнаружили, что большая часть материала в самом внешнем кольце исходит от водяных струй, которые вырываются из луны Энцелада.

Открытие этих струй было одним из самых впечатляющих открытий миссии. Когда «Кассини» пролетел прямо через них в 2008 году, он обнаружил в воде удивительно большую концентрацию органических соединений — химических веществ, содержащих углерод. Считается, что эти соединения важны для развития живых организмов, поэтому они сделали Энцелад особенно заманчивым местом для охоты на внеземную жизнь.

Точно так же «Кассини» обнаружил дразнящие подсказки о природе Титана, крупнейшего спутника Сатурна. Космический корабль совершил 127 облетов Титана, вглядываясь в плотную туманную атмосферу Луны. Зонд «Гюйгенс» также получил важные атмосферные данные, когда он падал сквозь дымку, и отправил фотографии с поверхности Титана после приземления. Эти измерения выявили атмосферу, полную сложных молекул, облака жидких углеводородов и моря жидкого метана и этана — единственные жидкие моря, которые мы обнаружили на поверхности любого мира за пределами Земли. Они также предоставили доказательства наличия жидкого водного океана под поверхностью огромной луны. Все это вместе делает Титан хорошим местом для поиска инопланетной жизни.

Поддержите такие миссии, как Cassini

Будь то пропаганда, обучение, вдохновение или обучение, вы можете сделать что-то для космоса прямо сейчас. Давай приступим к работе.

Исследуйте космос
Планеты и другие миры
Космические миссии
Ночное небо
Космическая политика
Для детей

Обучение
Артикул
Планетарное радио
Космические снимки
Видео
Курсы
Планетарный отчет

Примите участие
Центр действий
Регистрация по электронной почте
Стать участником
Связаться

Дать
Продлить членство
Поддержите проект
Магазин для поддержки
Путешествия
Другие способы пожертвований

Расширение прав и возможностей граждан мира для развития космической науки и исследований.

Центр учета • Свяжитесь с нами

Отдавайте с уверенностью. Планетарное общество является зарегистрированной некоммерческой организацией 501(c)(3).

Наследие Cassini за два десятилетия

Бетани Оглиер
Четверг, 14 сентября 2017 г.

Кассини сделал этот снимок Сатурна и его колец на расстоянии около 1,4 миллиона километров от планеты, используя комбинацию изображений. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

15 сентября 2017 года в 4:55 утра по тихоокеанскому времени ученые Земли получили последнюю передачу с космического корабля «Кассини». Он опустился в атмосферу Сатурна со скоростью 122 500 километров в час, что вызвало его таяние, тем самым обеспечив защиту спутников Сатурна Титана и Энцелада от возможного заражения любыми блуждающими земными микробами. Ученые «Кассини» рассматривали другие варианты гибели космического корабля, в том числе оставить его бесконечно парить в космосе или оставить на орбите вокруг Сатурна. Но в конечном итоге они решили спустить его в атмосферу Сатурна после того, как решили, что данные, которые могут быть возвращены при спуске, были более ценными, чем любые дополнительные данные, которые он мог бы получить, оставаясь в космосе. Ученые будут делать открытия на основе этих данных в течение десятилетий.

Последний из двух частотных сигналов, передаваемых Кассини, был потерян вскоре после 4:55 утра по тихоокеанскому времени, на 30 секунд позже, чем ожидалось. «Мы объявляем о потере сигнала в 11:55:46 для S-диапазона, так что это будет конец космического корабля», — сказала руководитель полета «Кассини» Джули Л. Вебстер.

«Вы только что слышали, что сигнал с космического корабля исчез, и в течение следующих 45 секунд исчезнет и космический корабль», — сказал руководитель проекта «Кассини» Эрл Мейз. «Надеюсь, вы все глубоко гордитесь этим удивительным достижением. Поздравляю вас всех. Это была невероятная миссия, невероятный космический корабль и невероятная команда. Я назову это концом миссии».

После почти 20 лет пребывания в космосе в апреле 2017 года «Кассини» приступил к рискованному грандиозному финалу — серии из 22 глубоких погружений между верхними слоями облаков Сатурна и самым внутренним кольцом перед самоубийственным погружением в атмосферу планеты. Подойдя так близко к Сатурну, Кассини на последних орбитах снял слои атмосферы, чтобы узнать больше о внутренней части планеты, гравитационных и магнитных полях и массе колец. «Мы отправились в место, куда еще не летал ни один космический корабль, и я просто с нетерпением жду открытий, которые будут сделаны во время полета через этот регион», — говорит Линда Спилкер, научный сотрудник проекта «Кассини» в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в Калифорнийском технологическом институте. .

15 сентября, как показано на этой иллюстрации, «Кассини» совершил последнее погружение в атмосферу Сатурна, всего за месяц до 20 лет пребывания в космосе. Он старался направить свою антенну на Землю как можно дольше, пока не растаял в верхних слоях атмосферы. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Беспилотный космический корабль, запущенный 15 октября 1997 года в рамках совместных усилий НАСА, Итальянского космического агентства и Европейского космического агентства (ЕКА) по изучению Сатурна, его колец и его спутников, таких как Энцелад и Титан. «Кассини» впервые пролетел мимо Земли, Венеры и Юпитера, прежде чем, наконец, выйти на орбиту вокруг Сатурна 1 июля 2004 года. Орбитальный аппарат также нес зонд «Гюйгенс», который приземлился на поверхность крупнейшего спутника Сатурна, Титана, 14 января 2005 года. первый и пока единственный раз, когда что-то приземлилось во внешней Солнечной системе. «Гюйгенс» более часа передавал данные по поверхности Титана, пока его батареи не разрядились. После своей первоначальной четырехлетней миссии Cassini получил два продления на семь лет.

«На этом космическом корабле много миль, — говорит Спилкер. Поскольку у «Кассини» закончилось топливо, ученые, участвовавшие в миссии, в конечном итоге потеряли бы контроль над ним, что рисковало загрязнить Энцелад, если бы он врезался в блестящую луну, чьи ледяные океаны могли приютить жизнь. Вот почему команде пришла в голову идея Grand Finale почти десять лет назад. «Мы никогда не стерилизовали Кассини; мы понятия не имели, что нам придется беспокоиться об этом», — говорит Спилкер. «В некотором смысле «Кассини» — жертва собственного успеха. Со всеми открытиями на Энцеладе стало совершенно ясно, что мы хотим быть очень осторожными, чтобы защитить его». (Ученых не слишком беспокоило загрязнение Титана спутником «Гюйгенс», потому что низкая температура спутника и отсутствие жидкой воды, вероятно, делают его негостеприимным для жизни.)

На этом кадре из видеоролика НАСА, посвященного достижениям Кассини, видно, как Кассини распадается на части и растворяется в атмосфере Сатурна во время его грандиозного финала. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

До «Кассини» ранние наблюдения и фотографии системы Сатурна были получены в ходе быстрых облетов предыдущих миссий, включая «Пионер-11» (1973 г.) и «Вояджеры-1» и «Вояджеры-2» (1977 г.). Эти миссии выявили задымленную азотную атмосферу Титана, шесть других малых спутников и молодой возраст поверхности Энцелада, что привело к теории геологической активности. Однако стало ясно, что с помощью инструментов «Вояджера» ученые не могли видеть сквозь плотные верхние слои атмосферы Титана. Именно тогда трое ученых-планетологов, которых считают отцами «Кассини» — недавно скончавшийся Тобиас Оуэн, Даниэль Готье и Винг Ип — настаивали на совместной миссии НАСА и ЕКА, чтобы вернуться к Сатурну. «В каком-то смысле вы можете думать, что Кассини стоит на плечах гигантов — «Вояджеров», — которые появились раньше, заложили основу и привели к созданию орбитального аппарата Сатурна», — говорит Спилкер.

При запуске с Земли два десятилетия назад орбитальный аппарат «Кассини» весил 5712 кг, включая топливо и зонд «Гюйгенс», и имел высоту 6,7 метра и ширину 4 метра. Кассини был оснащен 18 приборами: 12 на орбитальном аппарате и еще шесть на зонде. Различные сложные инструменты включали анализатор космической пыли для изучения льда и частиц пыли в системе Сатурна и вокруг нее, магнитометр двойного метода, который изучал магнитное поле, и радар, который изучал массу спутников и размеры частиц, образующих вверх по кольцам.

Научная миссия Кассини была разбита на пять широких категорий: Сатурн (включая его погоду), кольца, магнитосфера, ледяные спутники и Титан. «Наличие космического корабля, который может вращаться вокруг планеты и проводить там долгое время, дает нам возможность по-настоящему понять место, которое мы посещаем, а затем следить за новыми открытиями», — говорит Спилкер. «Было очень весело быть исследователем и представлять себя прямо там, глядя через плечо Кассини».

Погодная система Сатурна

Понимая погоду на Сатурне, которая регулируется той же физикой, что и Земля, но с другими параметрами, такими как близость к солнцу и атмосферные условия, ученые могут лучше понять собственную погоду Земли и связать погоду на всех планетах вместе, говорит Эндрю Ингерсолл. , планетолог из Калифорнийского технологического института. По словам Ингерсолла, наблюдения за экстремальными погодными условиями на других планетах помогают ученым понять, какие экстремальные явления возможны. «Погода не просто существует в отдельных местах изолированно, и мы хотели бы [понять] непрерывное распространение погодных явлений в Солнечной системе».

Кассини сделал это изображение загадочного шестиугольного струйного потока Сатурна, лежащего на его северном полюсе, освещенного весной в северном полушарии. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

Кассини сфотографировал изменение внешнего вида гексагонального реактивного потока в естественном цвете в период с 2012 по 2016 год. Ученые считают, что изменение цвета с голубоватого на более золотой может быть связано с фотохимической дымкой в атмосфере по мере приближения северного полюса к лету. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук/Хэмптонский университет.

Две погодные системы, о которых знали ученые, но на которые пролил свет Кассини, представляют собой шестиугольный струйный поток и периодические суперштормы, которые появляются каждые несколько десятилетий. По словам Ингерсолла, космический аппарат «Вояджер» впервые сделал снимки гексагонального струйного потока Сатурна, который кажется уникальным для Солнечной системы. Сфотографировав струйный поток 20 лет спустя, Кассини показал, что это долгоживущее погодное явление. Обнаружение струйного течения все эти годы спустя стало одним из самых ярких моментов в карьере Ингерсолла в этой миссии. «Это было просто полной неожиданностью и удивительным», — говорит он. У Земли тоже есть струйный поток, но в то время как земной поток распадается на водовороты и переформируется каждую неделю или две, у Сатурна он имеет лишь небольшие изгибы и почти не меняется в течение нескольких десятилетий.

Кассини впервые пролетел над северным полюсом Сатурна в 2004 году и сфотографировал струйный поток зимой. В то время шестиугольник находился в тени, поэтому ученые Кассини использовали инфракрасное изображение. Когда зима сменилась весной, девять лет спустя (год Сатурна эквивалентен почти 29,5 земным годам), шестиугольник был лучше освещен, включая его внутреннюю часть, и Кассини сфотографировал шестиугольник в видимой длине волны света. Изображения показали симметричную форму на 30 000 километров в ширину и скорость ветра около 500 километров в час. Ученые также обнаружили состав частиц дымки как внутри, так и вне струйного течения. Внутри шестиугольника есть концентрация мелких частиц дымки и меньше крупных частиц, а за пределами шестиугольника есть большие частицы дымки. Это похоже на собственную антарктическую озоновую дыру Земли, которая образовалась внутри струйного течения. Концентрация частиц, входящих и выходящих из струйного потока, изменяется в зависимости от доступного солнечного света. Так, когда в 2017 году на Сатурне приближалось летнее солнцестояние, солнце излучало больше света на шестиугольник, и ученые могли отслеживать изменения состава частиц как внутри, так и вне струйного течения. Ученые до сих пор не разобрались, почему струйное течение шестистороннее, почему оно есть, что им движет и почему его нет и на юге. Возможно, данные Grand Finale помогут ответить на эти вопросы в ближайшие годы.

Шторм «Большое белое пятно» на Сатурне появляется каждые 20-30 лет. Кассини сделал это изображение шторма 25 февраля 2011 года, примерно через 12 недель после начала шторма. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

Другой крупной погодной системой Сатурна являются гигантские грозы, называемые «Великими белыми пятнами», размером с Землю, длящиеся от нескольких месяцев до года и возникающие каждые 20–30 лет. В отличие от Земли, на которой в любой момент времени бывает более тысячи гроз, на Сатурне может не быть гроз в течение года и более, а гигантские грозы случаются каждые 20 или 30 лет. Одна из возможных причин, по которой на Сатурне не так много штормов, связана с количеством солнечного света, который он получает. «Это говорит вам кое-что о том, как работает погода, когда вы уменьшаете количество энергии», — говорит Ингерсолл.

Кассини удалось заснять сильную бурю один раз во время своего пребывания в космосе, в 2010 году, что дало ученым возможность подробно изучить бурю в течение года, когда она продолжалась. Они зафиксировали самое большое повышение температуры, когда-либо зарегистрированное для планеты — на 65 градусов по Цельсию выше нормы на планете — и обнаружили в верхних слоях атмосферы невиданные ранее молекулы, такие как этилен и ацетилен. На Земле этилен представляет собой природный газ без запаха и цвета. Это гормон, вырабатываемый растениями и производимый людьми при производстве пластика.

По словам Ингерсолла, в Grand Finale ученые-атмосферники надеются воспользоваться преимуществами пребывания под облаками. Во время спуска «Кассини» отправил радиосигналы для сбора данных, которые могли бы показать распределение газов, особенно аммиака, и для наблюдения за ветрами, которые проявляются в виде тонких неоднородностей в гравитационном поле планеты, чтобы выяснить, имеют ли они более глубокие корни под облаком. вершины. «Работа над «Кассини» была такой увлекательной, и мы сделали так много открытий. И закончим мы множеством вопросов, которые, к счастью, не дадут нам скучать», — говорит Ингерсолл.

Кольца Сатурна

Когда Кассини путешествовал по кольцам Сатурна, он собирал данные об их температуре, размере, распределении и составе. На этом изображении видны его спутники Диона (слева) и Эпиметей (справа). Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/Космический институт.

Знаковые кольца Сатурна были впервые обнаружены в телескоп в 1610 году Галилеем, хотя он не знал точно, на что смотрит. Почти 400 лет спустя «Вояджер-1» и «Вояджер-2» расширили мировое представление о кольцах, обнаружив структуру, цветовые вариации и даже промежутки между ними. Но эти открытия только породили новые вопросы и желание глубже понять. «Вся эта удивительная структура, обнаруженная «Вояджером» — таинственные пробелы, таинственные цветовые вариации — что это все такое? Это были некоторые из причин, по которым мы решили, что нам нужно вернуться к «Кассини», — говорит Джеффри Куцци, планетолог из Исследовательского центра Эймса НАСА в Моффет-Филд, Калифорния. Изучение колец может помочь людям понять, как могла выглядеть наша Солнечная система. как до образования Земли и других планет, говорит он, раскрывая структуру колец, поведение дисков частиц и то, как большие объекты движутся вокруг роев более мелких объектов.

Кассини зафиксировал странные особенности, похожие на пропеллеры, в кольце А Сатурна. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

Трудно подытожить основные моменты путешествий «Кассини» через кольца, говорит Куцци, «даже воссоздать то, что мы узнали за последние 13 лет, — сложная задача». Для изучения колец Кассини использовал комбинацию инструментов, в том числе радар для определения размера частиц, анализатор космической пыли для определения состава и спектрограф ультрафиолетового изображения для наблюдения света, проходящего через кольца. «У нас есть все эти инструменты, которые работают вместе и дополняют друг друга — как будто у нас есть пять чувств», — говорит Куцци.

Маленькие луны, называемые лунками, сохраняют промежутки в кольцах за счет своего гравитационного воздействия на близлежащие кольцевые частицы. В данном случае Пан, названный в честь греческого бога пастухов, поддерживает разрыв Энке в кольце А Сатурна. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/Космический институт.

Кольца имеют диаметр около 282 000 километров, но обычно имеют толщину от 10 до 30 метров. Они состоят в основном из частиц водяного льда и горных пород размером от сантиметров до метров. Кольца также различаются по составу и, вероятно, загрязняются метеороидами из-за пределов системы Сатурна, например, из пояса Койпера. Более крупные объекты размером с горы также выступают далеко над некоторыми кольцами. По словам Куцци, одно из самых больших открытий «Кассини» заключается в том, что кольца — это динамичное и активное место, и они связаны как жидкость, а не как отдельные частицы. «Все частицы в кольцах из-за их многочисленных столкновений обладают свойствами жидкости, такими как давление и вязкость», — говорит он, поэтому к кольцам применимы законы гидродинамики.

Кассини также раскрыл подробности о некоторых кольцах. Например, материал для кольца E Сатурна поступает с Энцелада, который выбрасывает в космос ледяные частицы и газы. В 2006 году исследователи обнаружили пропеллерные элементы в самом внешнем плотном кольце Сатурна, длина которого, как теперь известно, достигает нескольких тысяч километров. Эти пропеллеры — следы маленьких невидимых лун или лунок, которые возмущают кольцо. Затем Кассини обнаружил, что кольцо С является домом для каменного пояса, состоящего, возможно, из силикатного или богатого углеродом скального материала, погребенного под ледяными частицами, говорит Куцци. Во время весеннего равноденствия на Сатурне длинные тени над кольцевыми частицами удивили ученых и выявили наличие больших ледяных шишек. Кассини обнаружил, что высота этих сооружений иногда достигает высоты Скалистых гор.

Одной из целей Гранд Финала было определение массы колец и более подробной информации об их составе. Масса колец А и С известна, но большая часть массы кольца приходится на кольцо В, которое сложнее измерить. «Некоторые люди предполагают, что кольцо B может быть в 10 раз массивнее, чем мы думаем, — говорит Куцци. Во время своего первого кольцевого погружения Кассини обнаружил мало пыли и мусора. Он собрал то немногое, что смог, с помощью анализатора космической пыли, который может обнаруживать частицы размером в одну тысячную миллиметра. Кассини также собрал спектры колец для анализа состава. Но «мы не можем точно сказать, каковы абсолютные материалы», — говорит Куцци, хотя в целом «мы можем исключить льды, отличные от водяных льдов».

Пройдет некоторое время, прежде чем все данные Кассини о кольцах будут проанализированы, говорит Куцци. В конце концов, добавляет он, «нам потребовалось почти 20 лет, чтобы действительно провести первые исследования цвета колец с «Вояджера». Я думаю, что в ближайшие пару десятилетий будет длинный хвост растущего понимания».

Луны

Первый успешный полет «Кассини» через шлейф Энцелада, который выбрасывает материал в космос из подповерхностного жидкого океана, произошел 9 ноября., 2009 г. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Институт космических наук.

У Сатурна 62 спутника, но больше всего внимания уделяется Энцеладу и Титану. Пожалуй, ни одно открытие Кассини не было более захватывающим, чем открытие Энцелада. Энцелад является шестым по величине спутником Сатурна и имеет диаметр около 500 километров. Когда «Вояджеры-1» и «Вояджеры-2» пролетели мимо, они сделали снимки, на которых видно, что луна гладкая и блестящая. «До «Кассини» мы думали, что Энцелад — это просто маленькая старая луна, которую мы толком не понимали, — говорит Джонатан Лунин, планетолог из Корнельского университета. Это самый яркий объект в Солнечной системе, который вращается внутри кольца E, но никто не знал, почему. «Было подозрение, что оно могло быть геологически активным, но никаких доказательств не было», — говорит он. Энцелад не считался приоритетом для миссии, потому что по сравнению с Титаном крошечный спутник не казался таким интересным.

Результаты, полученные с «Кассини», позволяют предположить, что Энцелад может иметь гидротермальную активность под подземным океаном Луны, как показывает концепция этого художника. Гейзеры вытекают из этого океана на южном полюсе Луны. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Но затем Кассини сделал ряд открытий, которые предполагают, что на Энцеладе есть условия, которые могут поддерживать жизнь. В 2005 году Кассини обнаружил существование массивных шлейфов, выбрасывающихся из южного полюса Луны подобно гейзеру в космос. Эти шлейфы, как показал космический аппарат, состоят в основном из водяного пара и водяного льда, а также из некоторых пылинок. Этот гейзер предоставил доказательства существования жидкого океана на поверхности Луны, говорит Лунин. «И этот океан, который, как мы знаем, может поддерживать жизнь, основываясь на измерениях, которые мы сделали в шлейфе, поэтому [Энцелад] превратился из мертвого в довольно фантастический мир», — говорит он. Эти более крупные частицы водяного льда также содержат соль — «это полезно для жизни», — добавляет он. Два разных типа масс-спектрометров обнаружили в шлейфе органические молекулы, такие как метан, а также азот. Затем «Кассини» отобрал в шлейфе крошечные кристаллы кремнезема в масштабе нанометров, что позволяет предположить, что вода циркулирует в породе по мере выщелачивания кремния. Это может служить источником пищи для метаболизма топлива. А совсем недавно «Кассини» обнаружил, что молекулярный водород производится внутри Энцелада, возможно, в результате гидротермальной реакции на морском дне. «Лучшие модели [предполагают], что горные породы реагируют с водой с образованием водорода и кремнезема, и, по мнению астробиологов, это один из способов, которым, по мнению астробиологов, жизнь могла получить доступ к источнику энергии в начале истории Земли», — говорит Лунин.

«Я думаю, что это была действительно захватывающая серия открытий, это почти голливудская версия планетарной миссии», — говорит Лунин.

Нигде в Солнечной системе, кроме Земли, нет больше признаков обитаемости, чем на Энцеладе, говорит он. А это значит, что нам нужно вернуться. «Если жизни нет, то почему? Если есть жизнь, это первая инопланетная биота, которую нужно подробно изучить и понять, что значит иметь два отдельных источника жизни в Солнечной системе».

А еще есть Титан. До миссии «Кассини» мало что было известно о крупнейшем спутнике Сатурна, Титане, втором по величине спутнике в Солнечной системе после Ганимеда Юпитера. Ученые знали, что Титан по размерам подобен Меркурию, и «Вояджер» обнаружил, что у Луны плотная, богатая азотом атмосфера — характеристика, которая также встречается на Земле, но больше нигде — с оставшимися 1,6 процентами, состоящими в основном из метана и водорода. Но атмосфера была слишком плотной, чтобы инструменты «Вояджера» могли проникнуть внутрь. Обнаружение метана в атмосфере «открыло тайну того, как метан сохраняется и мог ли быть источник на поверхности», — говорит Лунин. И именно поэтому Кассини доставил зонд на Титан.

«Кассини» совершил свой последний облет Титана 11 сентября, после чего космический корабль направился к Сатурну для своего последнего самоубийственного погружения в планету. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

В то время как Титан имеет черты, похожие на Землю, Кассини показал, что это инопланетный мир, говорит Лунин. Кассини обнаружил наличие жидких морей метана и этана, оврагов, разломов и равнин с галькой, которая была укатана до гладкости. «Это похоже на сцену из учебника геологии о речной эрозии», — говорит Лунин. Более 120 целевых облетов «Кассини» вблизи туманной оранжевой луны и данные зонда также позволили ученым нанести на карту поверхность луны; наблюдать за наступлением зимы на Титане, что помогает лучше понять времена года на Титане, реакцию атмосферы и то, как это меняет обитаемость; и совсем недавно, чтобы подтвердить присутствие винилцианида, органической молекулы.

Кассини помог раскрыть таинственную окраску Инь-Ян спутника Сатурна Япета. Предоставлено: NASA/JPL/Институт космических наук.

Кассини также обнаружил несколько примечательных характеристик, возможно, менее харизматичных спутников Сатурна. Например, Гиперион характеризуется неправильной формой и хаотичным вращением, вероятно, из-за сильного столкновения, говорит Бонни Буратти, планетолог из Лаборатории реактивного движения. Кассини обнаружил, что Гиперион также имеет статически заряженную поверхность. «Единственное другое известное нам место, где это может произойти, — это Луна Земли», — говорит Буратти.

Луна Диона интригует ученых, потому что магнитометр Кассини показал, что она может быть геологически активной. Похоже, здесь есть пара потухших вулканов, но, несмотря на бесчисленные поиски, никто не нашел доказательств того, что они действующие. «Очень расстраивает, что нам придется покинуть систему Дионы без каких-либо доказательств того, что она тоже может быть активной», — говорит Буратти. Кассини также обнаружил, что у Дионы и Реи очень тонкая атмосфера, и что уникальная окраска Япета — «наполовину черная, наполовину белая, как черно-белое печенье», — говорит Буратти, — обусловлена частицами Фебы (еще одной луны), накапливающимися на поверхности Земли. одна сторона Япета.

Здесь показаны два из 53 спутников Сатурна. Диона (вблизи) и Энцелад (вдали). Хотя две луны состоят в основном из одного и того же материала, Энцелад имеет более высокую отражательную способность и поэтому выглядит ярче. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

Причина, по которой Япет имеет эту окраску инь-ян, озадачила ученых с тех пор, как астроном Джованни Кассини впервые увидел Сатурн и его спутники в телескоп в 1671 году. Но космический аппарат Кассини нашел ответ в 2007 году, и это сложная история.

Япет — самая удаленная большая луна Сатурна, но еще дальше лежит Феба. Фиби вращается в противоположном направлении от любой другой луны и из-за этого, вероятно, извергает свои темные частицы на одну сторону Япета. Лед Япета должен со временем покрыть этот материал, но этого не происходит. Ученые подозревают, что темный материал позволяет льду нагреваться, что приводит к испарению. Затем этот водяной пар находит холодное место для конденсации. Светлая сторона становится еще ярче по мере того, как она собирает лед, а темная сторона темнеет по мере увеличения доли пыли и льда. «Луны разнообразны; все разные», — говорит Буратти. «Когда мы впервые начали исследовать Солнечную систему, мы думали, что луны будут похожи на нашу собственную Луну, просто мир с мертвыми кратерами, но это уникальные геологические места, каждое из которых имеет свою собственную среду».

Магнитосфера Сатурна

Подобно Земле и Юпитеру, Сатурн окружен магнитосферой, областью пространства вокруг планеты, в которой преобладают магнитные поля. Магнитосфера возникает из недр планеты и состоит в основном из водорода в жидком металлическом состоянии вокруг каменного ядра. Магнитосфера Сатурна является второй по величине в Солнечной системе после Юпитера, хотя и намного слабее. Пионер-11 впервые обнаружил магнитосферу во время пролета в 1979 году и напрямую измерил ее силу.

В представлении этого художника «Кассини» летит сквозь шлейф Энцелада. Кассини обнаружил, что Энцелад подпитывает магнитосферу Сатурна. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Одним из самых больших и захватывающих открытий Кассини было обнаружение того, что Энцелад питает магнитосферу Сатурна, говорит Марсия Бертон, исследователь магнитосферы и плазмы в Лаборатории реактивного движения. Гейзер Энцелада питает кольцо E Сатурна и плазму вокруг Сатурна. Выбросы из шлейфа Энцелада ионизуются и переносятся по всей магнитосфере, присоединяясь к плазме, окружающей Сатурн, что замедляет ее течение и, следовательно, искривляет магнитное поле. Ученые обнаружили, что Энцелад является основным источником массы для магнитосферы Сатурна. «Мы не думали, что так будет — что магнитосфера действительно управляется Энцеладом», — говорит Бертон.

Кассини также нанес на карту магнитное поле, выявил поток возбужденных газов под его влиянием и наблюдал, как оно влияет на полярные сияния Сатурна. Хотя «Кассини» ответил на многие вопросы, некоторые из них все еще остаются, и один, в частности, весьма озадачил ученых. Сатурн имеет два магнитных полюса, северный и южный. На Юпитере и Земле магнитные поля наклонены относительно оси вращения. Но на Сатурне они почти идеально совпадают друг с другом. Когда силовые линии магнитного поля скручиваются и снова соединяются, вырабатывается энергия. Математические теоремы предполагают, что у планеты не может быть самоподдерживающегося магнитного поля без него, потому что оно распадется. Но у Сатурна есть активная магнитосфера, и до сих пор никто не обнаружил наклона. Без наклона ученые также не могут определить скорость вращения планеты.

«Люди действительно недоумевают, почему мы не можем определить наклон диполя, — говорит Бертон. «Это одна из самых больших загадок планетарной науки». Магнитное поле Земли защищает жизнь от вредных солнечных и космических частиц. «Нас бы здесь не было, если бы у нас не было магнитосферы, поэтому я думаю, что это, безусловно, важная научная проблема, которую нужно решить и полностью понять», — говорит она.

Бертон надеется, что Гранд-Финал, наконец, ответит на этот вопрос с помощью тщательного набора измерений с помощью магнитометра. Чтобы собрать наблюдения за высокоинтенсивным магнитным полем, когда космический корабль находится ближе всего к Сатурну, ученые должны вращать Кассини вокруг магнитного поля, чтобы откалибровать инструмент. В конце июля команда сделала последний набор калибровочных бросков. «Калибровочные ролики прошли отлично. Мы все еще работаем над данными и не совсем готовы окончательно заявить о том, что мы нашли», — говорит Бертон. «Измерения магнитного поля — один из главных приоритетов Гранд Финала».

Открытия еще впереди

Для многих ученых конец миссии «Кассини» горько-сладкий. Спилкер, Лунин и другие были с «Кассини» с самого начала, и миссия охватила всю их карьеру. «Я чувствую определенную привязанность к Кассини; Я работаю в этой миссии почти три десятилетия», — говорит Спилкер. «Я почти вижу Кассини как друга или человека. И это не только прощание с этим замечательным космическим кораблем, но и прощание с семьей Кассини, потому что мы все собираемся идти своим путем», — говорит она, — за исключением того факта, что «мы будем пережевывать данные [Кассини] годами». впереди, и это здорово, но в то же время горько», — добавляет Лунин.

Художественное изображение Кассини на орбите вокруг Сатурна. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения.

Однако распространено одно мнение: «Кассини» превзошел все ожидания. Кассини находился в космосе в три раза дольше, чем планировалось изначально. «Я так горжусь этим отважным космическим кораблем, который сделал так много вещей и был просто рабочей лошадкой», — говорит Спилкер.

«Кассини совершил то, что удалось сделать очень немногим планетарным миссиям, — говорит Лунин, — а именно, сделать впечатляющее открытие, а затем развить это открытие и сделать еще более впечатляющие открытия».

Из всех открытий Кассини те, что относятся к Энцеладу, являются одними из самых захватывающих, говорит Лунин. «Если мы обнаружим, что на Энцеладе действительно существует жизнь, это будет открытие раз в тысячелетие», — говорит он.

Уже обсуждаются миссии по возвращению на Энцелад. В апреле Спилкер представил в рамках программы НАСА «Новые рубежи», которая представляет собой серию миссий с целью достижения тел Солнечной системы, предложение отправиться на Энцелад с приборами, которые могли бы обнаруживать аминокислоты и жирные кислоты — доказательства жизни. . «Если мы сможем найти жизнь в нашей собственной Солнечной системе, особенно так далеко от Солнца, это означает, что нам, возможно, не нужен мир с жидким водным океаном на поверхности или в этой «зоне Златовласки», — говорит Спилкер. . «Мы одни? Это такой важный вопрос».

На данный момент нет запланированных миссий по возвращению на Сатурн или его спутники. Тем не менее открытия Кассини проложили путь для будущих миссий.