Содержание
Зонд «Кассини» впервые пролетел между Сатурном и его кольцами
Около 12:00 по московскому времени космический зонд «Кассини» выполнил первый из 22 «нырков» финальной части миссии, впервые пролетев между Сатурном и его системой колец. Это рискованный маневр, так как любая достаточно крупная частица пыли может повредить приборы аппарата и изменить его траекторию. «Кассини» окажется на высоте трех тысяч километров над плотными слоями атмосферы планеты и почти в пяти тысячах километров от внутреннего D-кольца. Связь с аппаратом прервется почти на сутки — около 11:30 инженеры отвернули основную антенну от Земли, превратив ее в своеобразный щит. Первые снимки и связь с «Кассини» ожидаются 27 апреля около 10:30 по московскому времени. Подробности опубликованы на специальной странице миссии, посвященной финальному этапу.
360-градусное видео, показывающее первый нырок «Кассини» в представлении художников
Подобный сценарий финального этапа был выбран командой миссии чтобы решить сразу несколько задач: провести измерения гравитационного и магнитного полей планеты, химического состава колец, а также обезопасить спутники Сатурна от случайного «заражения» земной жизнью.
Считается, что некоторые микроорганизмы могли пережить 20-летнее путешествие аппарата в космосе. Поскольку запас топлива, необходимого для маневров зонда почти закончился, скоро «Кассини» может стать неуправляем. Поэтому команда миссии решила завершить работу аппарата управляемым падением в плотные слои атмосферы Сатурна. Это произойдет 15 сентября 2017 года.
Финальный этап миссии начался 22 апреля, когда аппарат последний раз сблизился с Титаном. Гравитация крупнейшего спутника Сатурна скорректировала орбиту небесного тела и теперь аппарат совершит 22 оборота, каждый из которых будет проходить через область между кольцами и атмосферой планеты. Исследователи тщательно проанализировали данные об этой области, ожидается, что там практически нет крупных фрагментов материала колец. Для защиты оборудования инженеры используют основную антенну в качестве щита.
Расстояние до уровня давления в одну атмосферу газовой оболочки Сатурна во время первого «нырка» составит 2950 километров, до внутреннего края D-кольца — 4760 километров.
Согласно плану, аппарат сфотографирует перед «нырком» северный полюс планеты. Затем «Кассини» оценит размеры частиц пыли в кольцах с помощью ультрафиолетового спектрометра по рассеянию света Солнца на них. Кроме того, зонд сделает серию снимков верхних слоев атмосферы планеты — их разрешение будет примерно в десять раз лучше, чем все предшествующие снимки Сатурна.
В честь такого события Google разместила на главной странице своего поискового сервиса дудл с «Кассини», пролетающим между кольцами и атмосферой Сатурна.
Владимир Королёв
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Зонд Cassini начал спуск в атмосферу Сатурна, откуда уже не вернется / Хабр
Фото: Global Look Press/JPL-Caltech
На Geektimes неоднократно писали о зонде Cassini, который вот уже несколько лет помогает ученым исследовать Солнечную систему и объекты в ней. Целое десятилетие зонд собирал данные о планетах Солнечной системы их их спутниках.
С его помощью, в частности, удалось обнаружить целый океан воды на Энцеладе, а также узнать о существовании морей из метана на Титане.
Наиболее активно зонд исследовал Сатурн, на орбите которого он находится с 2004 года, и его спутники. В частности, в прошлом году он перемещался от полюса к полюсу газового гиганта. Каждый такой проход шел через внешнюю область основных колец планеты. Научные инструменты, которыми оснащен аппарат, позволили собрать и проанализировать частицы вещества и газов из различных районов колец Сатурна. К сожалению, вскоре Cassini прекратит работу, закончив свою жизнь в атмосфере Сатурна.
14 августа система совершила одно из первых погружений в верхние слои газового гиганта. Это, можно сказать, начало конца, запланированного учеными завершения миссии устройства. Этот этап получил название «Grand Finale.»
Совершив пять поочередных погружений в атмосферу Сатурна, с выходом наверх, зонд начнет шестой по счету спуск, после которого уже не последует подъем.
Cassini будет опускаться все ниже и ниже, пока не будет уничтожен чудовищным давлением и прочими несовместимыми с жизнью аппарата условиями, царящими на планете-гиганте. Но гибель устройства будет не напрасной — она должна дать ученым многое. В частности, можно будет получить массу информации о характеристиках верхних и средних слоев атмосферы Сатурна (до нижних аппарат не доберется в рабочем состоянии).
Последнее погружение в густую атмосферу Сатурна начнется 15 сентября. К сожалению, аппарат не сможет долго передавать данные — двигатели устройства будут уже бесполезными, и Cassini не будет в состоянии держать антенну таким образом, чтобы данные направлялись точно к Земле.
В финале он пройдет очень близко от верхних облаков — на расстоянии от 1600 до 1700 км. Ученые пока не знают, каковы условия поблизости от планеты. На этом этапе (до финального погружения) Cassini еще сможет исправлять свое положение в пространстве при помощи двигателей. Как бы там ни было, но аппарат соберет массу данных.
В частности, будут изучены «северные сияния» Сатурна, получена информация о температуре на планете, также ученые надеются лучше понять природу шестиугольного урагана.
Радары устройства смогут уловить структурные элементы атмосферы с размером от 25 км. Это в 100 раз меньше, чем было возможно с обычной орбиты, на которой аппарат находился до настоящего момента.
«Большой финал» также предусматривает проход рядом с крупнейшим спутником Сатурна, Титаном. Это случится 11 сентября. Гравитация Титана замедлит скорость Cassini и изменит траекторию его движения таким образом, что зонд попадет в верхние слои атмосферы Сатурна 15 сентября.
«В течение этих пяти дней, которые станут для Cassini последними, он станет первым в истории сатурнианским атмосферным зондом», — рассказала представитель проекта Линда Спилкер, сотрудник НАСА. «Мы давно планировали отправить зонд в атмосферу Сатурна, и мы планируем изучить данные, чтобы в будущем продолжить исследования».
Ученые решили отправить зонд выполнять смертельное для него задание не просто так.
Дело в том, что за многие годы службы Земле Cassini потратил почти все свое топливо. Для команды проекта это не стало неожиданностью, и она загодя разработала сценарий, который поможет зонду получить ценную для науки информацию прежде, чем он скроется за облаками, в прямом и переносном смысле.
О том, что «видит» Кассини, находясь рядом с Сатурном, поможет получить представление видео, собранное из тысяч фотографий. Качество видео — 4К.
Кстати, благодаря именно этому зону специалисты получили представление о структуре Энцелада. Оказалось, что планетоид, покрытый корой льда, скрывает под ней океан теплой воды. Предварительные данные исследований позволяют говорить о том, что подледная среда подходит для существования там жизни. Но точно сказать, к сожалению, нельзя, поскольку необходимы дальнейшие исследования. Благодаря Cassini стало понятно, что жидкая вода в Солнечной системе — скорее правило, чем исключение. А значит, вероятность существования жизни вне Земли тоже повышается.
Что «Кассини» продолжает рассказывать о Сатурне
Пять лет назад диспетчеры полетов намеренно погрузили космический корабль НАСА «Кассини» в Сатурн, положив конец его 13-летнему пребыванию на окруженной кольцом планете.
Кассини был остановлен, когда у него еще было достаточно топлива, чтобы контролировать себя, предотвращая любое случайное столкновение и заражение лун Энцелада и Титана. У обоих есть условия, которые могли бы поддерживать жизнь.
Оглядываясь назад на выдающуюся миссию Кассини к Сатурну, какие основные открытия он сделал? Что узнают ученые, продолжая прочесывать данные миссии за 13 лет?
Открытие Энцелада и Титана
Для многих людей, принимавших участие в миссии, драматическое погружение Кассини в атмосферу планеты все еще свежо в памяти.
«Воспоминания о том последнем погружении в Сатурн и о тех последних неделях все еще очень, очень ярки», — сказала Линда Спилкер, научный сотрудник проекта миссии «Кассини».
У Спилкера много любимых моментов из миссии. Она с любовью вспоминает, как Кассини исследовал полярный шестиугольник Сатурна, маленькие луны, двуликий мир Япета и, конечно же, кольца.
Также в ее списке открытие подземного океана Энцелада. Энцелад находится в центре туманного кольца E Сатурна. Когда «Кассини» прибыл на планету, ученые надеялись узнать, какая связь была между Энцеладом и кольцом E.
Имея всего 500 километров (310 миль) в ширину, Энцелад казался слишком маленьким, чтобы быть активным миром. Представление о том, что Луна выбрасывает вещество в космос и создает кольцо E, кажется надуманным.
— Люди просто не думали, что это возможно, — сказал Спилкер. «Они ожидали, что Энцелад замерзнет».
В 2005 году Кассини обнаружил водяные шлейфы, исходящие из южного полюса Луны. Позже в ходе миссии космический корабль взял образцы шлейфов и обнаружил органические молекулы — строительные блоки жизни, какой мы ее знаем.
Связь между кольцом E Сатурна и спутником Энцеладом оставалась загадкой до тех пор, пока Кассини не обнаружил водянистые шлейфы спутника в 2005 году.
Снимок Кассини, сделанный в сентябре 2006 года, показал удивительное зрелище: тонкие пальцы из яркого ледяного материала, простирающиеся на тысячи миль от спутника Сатурна Энцелада. и в кольцо Е. Изображение: NASA / JPL-Caltech / SSI
Еще одним ярким событием стал Титан, который также удивил ученых.
Два космических корабля НАСА «Вояджер» сфотографировали Титан во время своих туров по внешней части Солнечной системы и обнаружили намеки на то, что на поверхности Титана могут быть жидкий метан и этан. Однако зонды не были оснащены инструментами, которые могли бы смотреть сквозь туманную атмосферу Луны.
Кассини был. Космический корабль обнаружил углеводородные озера и помог ученым узнать, что на Луне гидрологический цикл аналогичен земному. Зонд Европейского космического агентства «Гюйгенс», отправленный с «Кассини» вскоре после прибытия на Сатурн, приземлился на Титане, чтобы показать нам, как выглядит поверхность крупным планом. Изображения с Гюйгенса показали камни, которые, вероятно, были сформированы жидкостью, похожие на речные камни на Земле.
Взаимосвязанная система
Спустя годы после завершения миссии «Кассини» ученые пришли к пониманию того, что невозможно рассматривать какую-либо часть системы Сатурна отдельно.
«Это настоящая взаимосвязанная система, в которой все взаимодействует со всем остальным», — сказал Мэтью Хедман, адъюнкт-профессор физики Университета Айдахо, участвовавший в проекте «Кассини».
Хедман опубликовал данные, которые помогли решить давнюю загадку о Сатурне: сколько длится день на окруженной кольцом планете?
На планете земного типа, такой как Земля, на этот вопрос можно ответить, наблюдая, как формы рельефа совершают круг вокруг планеты. Поскольку газовые гиганты, такие как Юпитер и Сатурн, не имеют формы рельефа, альтернативный способ определить продолжительность дня — отследить, сколько времени требуется одному из полюсов магнитного поля планеты, чтобы совершить путешествие вокруг планеты.
К сожалению, это не работает на Сатурне, потому что полюс магнитного поля почти идеально выровнен с осью вращения планеты, а это означает, что магнитный полюс почти не движется.
Итак, ученые попытались сделать что-то другое: они узнали, что внутренняя часть Сатурна вибрирует, как колокол, создавая изменения в его гравитационном поле. Эти вариации проявляются в виде волн в кольцах планеты. Отслеживая эти волны, ученые смогли определить, что сутки на Сатурне длятся 10 часов 33 минуты и 38 секунд.
Изучение частоты кольцевых волн может также дать представление о внутренней части Сатурна, в том числе о том, на что похоже его ядро.
«Если планета более централизованно сгущена, она звенит на одной частоте. Если его центр более пухлый, он звонит на других частотах», — сказал Хедман.
Кольца, которые живут быстро и умирают молодыми
Когда НАСА объявило о завершении миссии Кассини, оно отправило космический корабль на смелую серию последних орбит между кольцами и самой планетой. Эта фаза миссии была названа грандиозным финалом.
То, как траектория Кассини была искажена массой Сатурна с одной стороны, а не кольцами с другой стороны, позволило ученым измерить, насколько тяжелыми были кольца.
Спилкер сказал, что команда провела опрос о том, насколько тяжелыми будут кольца. Большинство ученых предсказывали, что их масса будет такой же или больше, чем у Мимаса, спутника Сатурна. Хотя изображение Мимаса рядом с кольцами создает впечатление, что кольца должны сокрушить маленькую луну, на самом деле они только на 40% массивнее.
Это означает, что кольца относительно молоды — возможно, им от 10 до 100 миллионов лет — и они могли образоваться во время правления динозавров на Земле. Легкие кольца также подтверждают теорию о том, что они образовались из одной или нескольких комет, астероидов или лун, которые распались на части.
Кассини также обнаружил, что кольца возвращаются обратно на Сатурн с гораздо большей скоростью, чем предсказывалось ранее. Возможно, им осталось жить всего 100 миллионов лет.
Крошечные Мимас, огромные кольца На этом снимке, сделанном Кассини в 2016 году, спутник Мимас едва больше, чем точка ниже колец Сатурна. Кольца Сатурна, как правило, не толще дома и имеют всего 40% массы Мимаса.
Изображение: NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук
Магнитное поле связывает все вместе
Возможно, ни один аспект системы Сатурна не связывает все вместе больше, чем магнитное поле планеты.
Магнитное поле Сатурна работает аналогично земному: глубоко внутри планеты быстро движущийся материал генерирует электрический заряд. Этот заряд создает магнитное поле, которое простирается от планеты. Когда заряженные частицы Солнца попадают в это поле, они направляются в атмосферу Сатурна на полюсах и создают красивые полярные сияния.
Магнитное поле также улавливает материал, выбрасываемый кольцами и спутниками Сатурна, в частности Энцеладом, сказал Уильям Курт, ученый-исследователь и инженер из Университета Айовы, который был главным исследователем прибора Cassini Radio and Plasma Wave Science.
«Мы думали, что доминирующим веществом в магнитосфере будет азот из атмосферы Титана. Мы были очень удивлены, когда обнаружили, что это действительно ионы водной группы, исходящие с Энцелада», — сказал он.
Магнитосфера Сатурна — оживленное место. Изучение его структуры и силы может выявить невидимые процессы, происходящие во всей системе, включая внутреннюю часть Сатурна. В недавних работах было обнаружено, что плазменные волны, известные как волны Z-моды и волны свистовой моды, могут возбуждать электроны, внося свой вклад в сатурновскую версию радиационных поясов Ван Аллена на Земле. Другие исследования показывают, что у Сатурна более сложный радиоспектр, чем тот, который первоначально был обнаружен космическим кораблем «Вояджер».
С таким большим количеством данных Кассини, доступных с каждого из научных инструментов космического корабля, еще предстоит сделать множество открытий.
«Есть новые студенты, которые выходят в сеть и обнаруживают, что «Кассини» оставил кладезь данных», — сказал Курт. «Мы, первоначальные исследователи Кассини, как бы взяли сливки урожая данных. Эти новые поколения исследователей и студентов копаются в деталях».
Полярные сияния Сатурна Эти три изображения полярных сияний над южным полюсом Сатурна были получены космическим телескопом Хаббл в 2005 году.
Изображение: NASA/Hubble/Z. Левей и Дж. Кларк
Что оставил после себя «Кассини»
Все данные «Кассини» общедоступны через Систему планетарных данных НАСА. В рамках процесса закрытия миссии команда каждого научного инструмента написала руководство, чтобы помочь будущим пользователям изучить свои данные.
НАСА по-прежнему финансирует небольшое количество исследований и анализа данных Кассини через Программу анализа данных Кассини. Через CDAP исследователи запрашивают двух- или трехлетнее финансирование для изучения конкретных тем Cassini.
«Я думаю, что частью непреходящего наследия «Кассини» действительно являются данные за 13 лет, — сказал Спилкер. «Это огромное наследие и настоящая золотая жила, которая, конечно же, еще не добыта полностью».
Подобно тому, как облеты Сатурна «Вояджером» определили научные вопросы миссии «Кассини», «Кассини» прокладывает путь для новых миссий, которые будут развивать свои открытия. Dragonfly, летающий космический корабль с восемью лопастями, который планируется запустить в 2027 году, исследует Титан и выясняет, может ли туманная оранжевая луна поддерживать жизнь.
Когда «Кассини» обнаружил перья Энцелада, он открыл потенциальный способ для будущего космического корабля взять пробы подповерхностного океана Луны без необходимости бурения глубоко под ее ледяной коркой. Предлагаемая миссия под названием «Орбиландер» могла бы выполнить эту задачу.
Миссия Энцелада была рекомендована НАСА в качестве приоритетной после того, как агентство завершит свои миссии «Возвращение образцов Марса», «Клиппер Европы» и орбитальный аппарат Урана. Это означает, что возвращение на Энцелад может произойти не раньше, чем через десять или даже два десятилетия. Но, возможно, стоит подождать, чтобы ответить на очень важный вопрос: одни ли мы во Вселенной?
Планетарный фонд
Ваша поддержка помогает нам исследовать миры, находить жизнь и защищать Землю. Дай сегодня!
Пожертвовать
Подробнее: Кассини, Энцелад, Мимас, Космические миссии, Сатурн, Кольца Сатурна, Космические миссии, Космическая погода, Система Сатурна, Солнце, Титан, Миры
You are here: Home > Articles
Джейсон Дэвис
Старший редактор The Planetary Society
Читать другие статьи Джейсона Дэвиса
Статьи по теме
Миссия НАСА «Кассини» к Сатурну: в цифрах
Концепт этого художника показывает вид Кассини во время одного из его последних погружений над Сатурном.
(Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)
Обновление от 15 сентября: «Кассини» совершил последнее погружение к Сатурну. Смотрите наше последнее прощание здесь: RIP, Cassini: историческая миссия заканчивается огненным погружением в Сатурн
После 20 лет путешествий по Солнечной системе и 13 лет, проведенных вокруг Сатурна, замечательная миссия Cassini подходит к горько-сладкому концу.
В пятницу, 15 сентября, ученые миссии и энтузиасты станут свидетелями самоуничтожения зонда «Кассини», поскольку он сгорает и распадается в атмосфере окруженной кольцом планеты, которую он наблюдал в течение трех полных миссий. [Катастрофа «Кассини» на Сатурне: как посмотреть его «грандиозный финал»]
«Кассини» собрал новые идеи и изображения с Сатурна, планеты, которая давно очаровывала воображение людей. Чтобы получить четкое представление о том, как этот далекий космический корабль способствовал научному пониманию Сатурна и его более чем 60 спутников, стоит взглянуть на цифры:
453 048 : количество снимков, сделанных Cassini.
Одним из многих инструментов на борту космического корабля «Кассини» является камера подсистемы Imaging Science Subsystem, которая использует красный, зеленый и синий спектральные фильтры, чтобы запечатлеть чудеса системы Сатурна. Позже цвета объединяются для создания составного изображения. Кассини также имеет различные спектрометры и радарные инструменты, которые позволили зонду наблюдать объекты, которые были заблокированы, такие как поверхность спутника Сатурна Титана, который в противном случае был скрыт под облаками.
635 : Объем данных в гигабайтах, которые собрал Cassini. Сложные научные данные, которые Кассини отправил ученым миссии на Землю, включают в себя наблюдения за электромагнитным спектром, информацию о частицах пыли и набор характеристик плазмы Сатурна.
890 миллионов : Среднее расстояние в милях между Землей и Сатурном. Это составляет примерно 1,43 миллиарда километров.
83 : Всего минут, которые потребуются свету от Сатурна, чтобы достичь Земли в конце миссии Кассини.
Поскольку скорость света довольно высока, ее используют для измерения расстояний до удаленных объектов, таких как звезды и галактики. Расстояние между Землей и Сатурном может меняться в зависимости от того, где планеты находятся на своих соответствующих орбитах, и, следовательно, время, затрачиваемое светом на путешествие из одного мира в другой, также будет меняться.
Числовые значения, описывающие достижения Кассини, показывают, насколько важной была 13-летняя миссия. (Изображение предоставлено НАСА/Лаборатории реактивного движения)
294 : Окончательный подсчет оборотов Кассини вокруг Сатурна.
2 : Количество океанов, открытых космическим кораблем. Кассини обнаружил, что и на Титане, и на Энцеладе есть подземные океаны. Многие ученые теперь считают, что Земля напоминала Титан до того, как на ней сформировалась жизнь, и что Титан и Энцелад могли быть домом для инопланетных микробов. Предотвращение загрязнения этих миров «Кассини» является одной из ключевых причин, по которой космический корабль намеренно распадается до того, как закончится его топливо.
3 : Общее количество миссий, выполненных космическим кораблем Кассини. Путешествие «Кассини» началось в 1997 году, и он достиг Сатурна в 2004 году. Он завершил свою первую миссию за четыре года, а в 2008 году космический корабль расширил свое покрытие планеты двухлетней миссией «Равноденствие». В 2010 году «Кассини» начал миссию, которая завершится завтра, миссию «Солнцестояние».
6,504 : Количество уже израсходованного топлива Cassini в фунтах, что соответствует 2,950 килограммов. Зонд отправился с 6565 фунтов или 2978 кг топлива. Этот узкий разрыв между числами указывает на то, что у «Кассини» заканчивается топливо. Если бы зонду было разрешено вращаться вокруг Сатурна без какой-либо возможности для навигации НАСА, «Кассини» рисковал бы врезаться в спутник Сатурна и нарушить естественные процессы этого тела.
12 593 : Вес в фунтах. когда «Кассини» отправился в путь с зондом «Гюйгенс», топливом, адаптером и другими инструментами.
Это соответствует 5712 кг.
4,685 : Текущий вес Кассини в фунтах. (2125 кг) после того, как израсходовал почти все свое топливо и выпустил зонд «Гюйгенс» на поверхность Титана, спутника Сатурна.
12 : общее количество научных инструментов, используемых Cassini для сбора и отправки данных о Сатурне, его кольцах и спутниках. К этим приборам относятся составной инфракрасный спектрометр (CIRS), система визуализации (ISS), спектрограф ультрафиолетовой визуализации (UVIS), картографический спектрометр визуального и инфракрасного излучения (VIMS), радар визуализации (RADAR), радионаука (RSS) и плазменный спектрометр (CAPS). ).
Посетите сайт Space.com , чтобы получить полную информацию о столкновении Кассини с Сатурном в пятницу, 15 сентября.
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space.