Полет кассини: NASA показало на видео траекторию последнего полета Cassini

Видео: Прыжок «Кассини» в «бездну» Сатурна

Видео: Прыжок «Кассини» в «бездну» Сатурна — Российская газета

Свежий номер

РГ-Неделя

Родина

Тематические приложения

Союз

Свежий номер

04.05.2017 11:56

Рубрика:

Общество

Оксана Грибанова

Опубликовано видео проникновения научного аппарата «Кассини» в пространство между Сатурном и его кольцами, сообщили в NASA.

Запись была получена во время первого прохода в атмосферу газового гиганта. В этот момент скорость полета «Кассини» составляла 124 тысячи километра в час.

По словам специалиста из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) Эндрю Ингерсолла, «нырок» зонда мог бы выглядеть более впечатляюще, однако не вышло — не были подключены все существующие камеры, а в тех, что функционировали, использовались консервативные настройки.

Ученые планируют получить снимки более высокого качества после аналогичных наблюдений, запланированных на 28 июня, отметил Ингерсолл.

Напомним, зонд Cassini стал первым научным аппаратом, вошедшим в пространство между Сатурном и его кольцами.

Поделиться:

КосмосНаукаНаука

19:28В мире

В АТОР сообщили об отсутствии жертв и пострадавших среди клиентов туроператоров при теракте в Стамбуле

19:25Спорт

«Чувствовалось напряжение»: Туктамышева о соперничестве с Акатьевой и Муравьевой

19:23В мире

Пассажир, чья история легла в основу фильма «Терминал», скончался в парижском аэропорту

19:16В мире

Маргрете II отметила 50-летие правления королевством Дания

19:16Культура

Миланская опера откроет сезон постановкой «Борис Годунов» 7 декабря

19:14В мире

Промежуточные выборы в конгресс США. Почему Байдену не записывают в заслуги то, что демократы удержали сенат?

19:12Общество

Умер народный артист Северной Осетии Николай Поляков

19:10В мире

В эпицентре взрыва в Стамбуле в час пик могли находиться до 50 человек

19:06Авто

Специальное устройство будет следить за усталостью водителя. Какие изменения повлечет за собой это новшество?

19:02Экономика

Куда сейчас лучше вкладывать свободные деньги

18:58Спорт

Михаил Галактионов официально возглавил «Локомотив»

18:54Авто

За какие нарушения водитель может лишиться не только прав, но и автомобиля

18:53Спорт

Мишина и Галлямов прокомментировали оценки выше собственного мирового рекорда

18:41В мире

Эрдоган: Жертвами взрыва в Стамбуле стали 6 человек, 53 пострадали

18:38Экономика

Водоканалы предложили изменить водоснабжение жителей. Чем это может обернуться для потребителей

18:36Власть

Минюст будет публиковать ИНН и СНИЛС иноагентов

Главное сегодня:

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

adv. rbc.ru

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

Скрыть баннеры

Ваше местоположение ?

ДаВыбрать другое

Рубрики

Курс евро на 12 ноября
EUR ЦБ: 61,54

(+0,54)

Инвестиции, 11 ноя, 16:05

Курс доллара на 12 ноября
USD ЦБ: 60,22

(-1,03)

Инвестиции, 11 ноя, 16:05

«Авангард» переиграл «Ак Барс» и одержал седьмую победу подряд

Спорт, 19:17

WSJ узнала о совете Киеву подумать о «реалистичных требованиях» к Москве

Политика, 19:06

Как дискаунтер «Победа» за один год открыл 123 новых магазина. Кейс

РБК и СберАналитика, 18:50

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

Тренер молодежной сборной России возглавил «Локомотив»

Спорт, 18:34

Эрдоган увидел признаки теракта во взрыве в Стамбуле

Общество, 18:34

Вице-чемпион РПЛ одержал первую победу за пять туров

Спорт, 18:30

США допустили сохранение санкций после мирного соглашения Москвы и Киева

Политика, 18:21

Объясняем, что значат новости

Вечерняя рассылка РБК

Подписаться

Мишина и Галлямов выиграли этап Гран-при России с баллами выше рекордных

Спорт, 18:16

Два самолета столкнулись во время авиашоу в США. Видео

Общество, 18:10

В Турции запретили публиковать новости про взрыв в Стамбуле

Общество, 18:02

$21 трлн: сколько стоит углеродная нейтральность в Китае

РБК и Сбер, 18:00

Военная операция на Украине. Онлайн

Политика, 17:59

Белый дом назвал темы, которые Байден обсудит на саммите G20

Политика, 17:47

Цзю отказался назвать «легкой прогулкой» бой Усика с хорватским боксером

Спорт, 17:33

adv.rbc.ru

adv. rbc.ru

adv.rbc.ru

Вклад «Стабильный»

Ваш доход

0 ₽

Ставка

0%

Подробнее

БАНК ВТБ (ПАО). Реклама. 0+

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.

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».

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.

Вклад «Стабильный»

Ваш доход

0 ₽

Ставка

0%

Подробнее

БАНК ВТБ (ПАО). Реклама. 0+

ЕКА — Кассини-Гюйгенс

Включение и поддержка

10104 просмотра
13 лайков

РОЛЬ	Изучение системы Сатурна; спуститься на Титан
ДАТА ЗАПУСКА	15 октября 1997 г.
ЗАПУСКА/РАСПОЛОЖЕНИЕ	Титан IVB-Centaur/Мыс Канаверал, Флорида
СТАРТ МАСС	5600 кг (вместе) 318 кг (зонд Гюйгенса)
НОМИНАЛ МИССИЯ	Cassini: 4 года — продлен до середины 2010 г. Huygens: ПОЛНЫЙ
+ «Кассини-Гюйгенс» — одна из самых амбициозных исследовательских миссий всех времен, а приземление «Гюйгенса» на Титан — самая дальняя посадка с Земли из когда-либо совершенных +

Миссия

Впечатление художников от Гюйгенса на Титане

Миссия Кассини-Гюйгенс к Сатурну отмечена как одна из самых амбициозных миссий по исследованию планет, когда-либо проводившихся. Совместная работа ЕКА, НАСА и ASI, итальянского космического агентства, «Кассини-Гюйгенс» прибыла на Сатурн 1 июля 2004 года и подробно исследовала кольцевую систему Сатурна в течение начального четырехлетнего периода.

Зонд ЕКА «Гюйгенс» был выпущен из «Кассини» 25 декабря 2004 г. «Гюйгенс» продолжил полет к Титану, самому большому и интересному спутнику Сатурна, спустившись с парашютом и приземлившись в 11:30 UTC 14 января 2005 г. Фаза спуска длилась около 2 часов 27 минут и еще 1 час 10 минут работы на поверхности.

Центр управления зондом Гюйгенс (HPOC) находился в ESOC, Дармштадт, Германия. Центр управления космическими полетами «Кассини» расположен в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в Калифорнии.

Команда управления полетом

Клаудио Соллаццо, руководитель эксплуатации космического корабля «Гюйгенс»

Группа управления полетами Huygens (FCT) состояла из менеджера по эксплуатации космических кораблей (SOM) Клаудио Соллаццо и группы из 7 инженеров и диспетчеров космических кораблей, работающих в ESOC и NASA/JPL.

Соллаццо был связан с миссией в нескольких должностях в течение 14 лет.

FCT поддерживается многочисленными специалистами ESOC в области динамики полета, поддержки программного обеспечения и наземных станций, среди прочего. Команда также тесно сотрудничала с диспетчерами НАСА.

Обзор операций миссии

Ракета Titan IVB с Cassini-Huygens на борту стартует

Космический корабль «Кассини-Гюйгенс» был запущен в 08:43 UTC 15 октября 1997 года ракетой-носителем Titan IVB-Centaur со станции ВВС на мысе Канаверал во Флориде, США. 5,6-тонный космический корабль был слишком тяжелым, чтобы его можно было вывести на прямую траекторию к Сатурну, поэтому межпланетное путешествие продолжительностью около 6,7 лет включало гравитационные маневры на Венере, Земле и Юпитере.

Фаза полета

В течение первых двух лет космический аппарат «Кассини-Гюйгенс» совершил три гравитационных маневра, дважды пролетев мимо Венеры и один раз вокруг Земли. На всем этапе полета деятельность космического корабля в основном была связана с текущим обслуживанием инженерных подсистем орбитального корабля и научной полезной нагрузки.

Huygens проходил регулярные проверки для контроля работоспособности и состояния зонда и его компонентов. После обнаружения аномалии транспондера «Кассини» во время одного из регулярных испытаний ретранслятора зонда был выполнен редизайн миссии «Гюйгенс». Необходимые изменения в программном обеспечении Huygens и его экспериментах были загружены, протестированы и проверены во время более поздних контрольных кампаний вместе с другими действиями, такими как обслуживание бортового программного обеспечения и тесты для конкретной полезной нагрузки.

Связь с зондом осуществлялась через зону поддержки миссии Кассини (MSA) в НАСА/Лаборатории реактивного движения и использовала антенны сети дальнего космоса НАСА (DSN).

Выведение на орбиту Сатурна

По прибытии к Сатурну 1 июля 2004 г. космический корабль выполнил маневр выхода на орбиту Сатурна (SOI), который длился 96 минут и вывел «Кассини» на расстояние 20 000 км от вершин облаков Сатурна; начальный период обращения вокруг Сатурна был менее 4 месяцев.

23 августа 2004 года космический корабль выполнил маневр, чтобы поднять перицентр орбиты и нацелиться на комбинированный орбитальный аппарат и зонд для первого из серии из трех близких облетов Титана. Первый из этих облетов состоится 26 октября с минимальным сближением всего на 1200 км, что станет самым близким облетом Титана из когда-либо совершенных. Гравитация Титана оказала тормозящее воздействие на космический корабль, сократив его орбитальный период до 48 дней и перенацелив его на следующий пролет 13 декабря.

Второй пролет Титана на высоте 2500 км еще больше сократил орбитальный период до 32 дней в рамках подготовки к третьему столкновению с Титаном 14 января 2005 года, в запланированную дату спуска Гюйгенса. Во время первых двух облетов Титана была получена ценная информация об окончательном планировании миссии зонда.

Разделение орбитального зонда

Зонд «Гюйгенс» был запущен 25 декабря 2004 г.; Затем «Кассини» выполнил маневр отклонения, чтобы выйти на траекторию, которая проходила на безопасном расстоянии над Титаном с задержкой на несколько часов по сравнению с запланированным прибытием зонда. Траектория орбитального аппарата была тщательно разработана таким образом, чтобы орбитальный аппарат мог собирать данные, передаваемые с Гюйгенса во время спуска.

После запуска зонда стало невозможно отправлять команды на Гюйгенс с земли. С этого момента все действия зонда будут контролироваться бортовыми автономными последовательностями, управляемыми событиями и таймерами. Во время береговой фазы зонд бездействовал, работал только таймер. Незадолго до того, как было предсказано, что зонд войдет в атмосферу Титана (примерно за 3 часа до приземления на поверхность), таймер инициировал последовательность событий, включая первоначальное включение питания его подсистем и научных инструментов.

Вход и спуск зонда

14 января 2005 года зонд «Гюйгенс» успешно вошел в верхние слои атмосферы Титана и спустился на парашюте на поверхность. Фаза спуска длилась около 2 часов 27 минут, еще 1 час 10 минут работы на поверхности. На этапе входа зонд не может передавать телеметрию, поэтому на борту хранится ограниченный набор технических служебных данных для последующей передачи на орбитальный аппарат.

Позже, во время спуска, были собраны данные со всех приборов, дающие подробную научную картину атмосферы и поверхности Титана.

Спуск зонда осуществлялся с помощью парашютов. Аэродинамические условия, при которых раскрывался основной парашют, были критическими; правильный момент определялся акселерометрами, отслеживающими замедление. Пиротехнические устройства освободили передний щиток и заднюю крышку, а пилот вытащил основной парашют.

Последующие события определялись программным таймером, инициируемым в момент раскрытия парашюта, T ₀ . Эти события включали:

• Установить радиорелейную линию для передачи данных обратно на орбитальный аппарат для записи и последующего воспроизведения на Землю
• Включение приборов
• Развертывание меньшего тормозного парашюта, чтобы гарантировать, что зонд достигнет поверхности Титана в течение проектной продолжительности миссии (максимум 150 минут для спуска и не менее 3 минут на земле)

Эта продолжительность ограничена емкостью батарей зонда и изменением геометрии ретрансляционной линии по мере того, как орбитальный аппарат продолжает движение по орбите вокруг Сатурна.

Во время спуска зонд передавал сигналы S-диапазона (2040 и 2090 МГц по двум резервным каналам связи или цепочкам). Данные, переданные с зонда, были собраны и сохранены орбитальным аппаратом в двух твердотельных регистраторах. Записанные данные зонда впоследствии были переданы на Землю и отправлены в Центр управления зондом «Гюйгенс» (HPOC) в ESA/ESOC.

Посадка

После впечатляющего спуска «Гюйгенс» приземлился на Титане в 11:30 UTC 14 января 2005 года. Зонд продолжал собирать данные с поверхности еще 1 час 10 минут. По прошествии этого времени «Кассини» пролетел мимо места посадки и вне зоны прямой видимости радиосвязи, поэтому больше никаких данных получить не удалось. После этого батарея зонда разрядилась, и зонд перестал работать, как и было задумано.

Наземные станции

NASA DSN

Станция дальнего космоса НАСА Канберра

Для Кассини телекоммуникации и получение данных обеспечивает сеть дальнего космоса НАСА (DSN). Сеть состоит из трех комплексов дальней космической связи, расположенных примерно на 120 градусов долготы друг от друга по всему миру: в Голдстоуне, Калифорния; недалеко от Мадрида, Испания; и недалеко от Канберры, Австралия. Это размещение обеспечивает непрерывную связь с космическими кораблями дальнего космоса.

Во время крейсерского этапа связь между диспетчерами миссии в ESOC и Huygens осуществлялась через вспомогательное оборудование зонда (PSE), установленное на борту Cassini. Во время спуска данные с «Гюйгенса» на «Кассини» передавались по радиоканалу. После того, как он отделился от Кассини, на Гюйгенс не было отправлено никаких телекоманд, и все последующие операции выполнялись автоматически на основе заранее запрограммированных инструкций.

Наземный сегмент и система управления полетами

В ESOC не было установлено традиционной системы управления полетами; все команды Гюйгенсу передавались Кассини через НАСА/Лаборатории реактивного движения. Операционная группа Huygens в ESOC много работала с инженерной моделью Huygens, программным и аппаратным обеспечением для моделирования для тестирования и проверки во время круиза.

Платформа и полезная нагрузка

Инструменты Гюйгенса

Платформа

Зонд состоит из входного узла (ENA), который окружает спускаемый модуль (DM). ENA обеспечивает крепление орбитального аппарата, отделение и выброс шлангокабеля, тепловую защиту крейсерского полета и входа, а также контроль замедления при входе. Он был сброшен после входа, выпустив спускаемый модуль.

ДМ состоит из алюминиевого корпуса и внутренней конструкции, содержащей все экспериментальные и вспомогательные подсистемы зонда, включая устройства парашютного спуска и управления вращением.

PSE (Оборудование поддержки зонда) на борту Cassini состоит из:

• Четырех электронных блоков — двух блоков авионики поддержки зонда (PSA), входной части приемника (RFE) и сверхстабильного генератора приемника (RUSO)
• Устройство выброса вращения (SED)
• Жгут проводов (включая соединитель шлангокабеля), обеспечивающий питание, радиосвязь и каналы передачи данных между PSA, зондом и орбитальным аппаратом

Полезная нагрузка

«Гюйгенс» — сложная роботизированная лаборатория, оснащенная шестью научными приборами, которые, в свою очередь, включают в себя несколько датчиков и детекторов.

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!

Наследие Кассини спустя 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 его 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 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 — выступили за совместную миссию НАСА и ЕКА, чтобы вернуться к Сатурну. «В каком-то смысле вы можете думать, что Кассини стоит на плечах гигантов — «Вояджеров», — которые были 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 больше узнать о собственной земной погоде 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 таинственного 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 струйного 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, возникающие 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 снаружи 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 однажды заснять сильную бурю 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 получить преимущество от 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 пропеллерные детали в кольце Сатурна А. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук.

Трудно подытожить основные моменты путешествий «Кассини» через кольца, говорит Куцци, «даже вспомнить то, что мы узнали за последние 13 лет, — это вызов». 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 уточнение деталей их состава. 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, кроме водяного льда».

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 подземного жидкого океана, произошел 9 ноября., 2009 г. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Институт космических наук.

Сатурн имеет 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 замысле 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 подпитывает магнитосферу Сатурна, говорит Марсия Бертон, исследователь магнитосферы и плазмы из 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.

Бёртон 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.

Одно мнение распространено, и это то, что Cassini 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 планетным 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. И его наследие живет в открытиях, которые еще предстоит сделать.

© 2008-2021. Все права защищены. Любое копирование, перераспределение или повторная передача любого из
содержание данной услуги без выраженного письменного
разрешение Американского института наук о Земле прямо
запрещенный.