Кассини-гюйгенс

Гейзеры Энцелада

В 2005 году по фотографиям и другим данным, собранным «Кассини», стало понятно, что как минимум одна из лун Сатурна геологически активна. Ранее считалось, что это невозможно, поскольку спутники остыли и располагаются слишком далеко от Солнца, однако над южным полюсом Энцелада аппарат «увидел» явные следы гейзеров — 250-километровые шлейфы воды, бьющие из под поверхности. Их источниками оказались длинные разломы на ледяной поверхности спутника — так называемые «тигровые полосы».

В последующие годы изучению этих шлейфов была посвящена значительная часть усилий миссии. Сначала исследователи доказали, что их источник — это не изолированный резервуар, наподобие подледного озера, а глобальный океан, покрывающий весь спутник. Его глубина оценивается в 45 километров, толщина льда над ним колеблется от двух до двадцати километров.

Почти два года назад аппарат совершил опасный маневр, пролетев сквозь водные шлейфы на высоте всего 49 километров над поверхностью спутника. Его масс-спектрометры зафиксировали большое количество водорода в выбросах, а также метан и углекислый газ. Их концентрации, как и сам факт наличия, указывают на то, что на дне океана идут гидротермальные процессы, которые вполне могут обеспечить энергией живые организмы. Сегодня Энцелад считается одним из самых перспективных мест Солнечной системы для зарождения внеземной жизни.


Сатурн во время солнцестояния

NASA

Кассини

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

Спутник Сатурна Энцелад плывет среди звезд

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

Устройство аппарата Кассини

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

Двадцать лет назад

Разработка миссии «Кассини-Гюйгенс» началась в 1982 году объединенной рабочей группой Национальной академии наук США и Европейского научного фонда. В создании аппарата участвовало 19 стран и три космических агентства (NASA, ESA и Итальянское космическое агентство). К тому моменту окольцованную планету уже посетили три аппарата — «Пионер-11» (1979), «Вояджер-1» (1980) и «Вояджер-2» (1981). Одним из главных открытий предыдущих миссий стало то, что крупнейший спутник Сатурна, Титан, обладает чрезвычайно плотной атмосферой, которая не позволяет напрямую исследовать его поверхность. Кроме того, стало понятно, что полюса магнитного поля планеты удивительно точно совпадают с географическими — эта необычная находка сильно осложнила, казалось бы, простую задачу: выяснить продолжительность суток на Сатурне.

Новая объединенная миссия должна была подробнее рассказать об особенностях системы Сатурна

Изначально она должна была продлиться около трех лет, а основное внимание ученых было обращено на атмосферу Титана и Сатурна, магнитосферу газового гиганта, геологию его спутников и анализ состава системы колец

Пятнадцатого октября 1997 года аппарат стартовал с мыса Канаверал. Путешествие к Сатурну продлилось больше шести лет — «Кассини» сделал гравитационные маневры вблизи Венеры (дважды), Земли и Юпитера и лишь летом 2004 года достиг цели. Последующие открытия стали поводом к тому, чтобы трижды продлевать миссию: сначала на два года в связи с сатурнианским равноденствием, затем еще на шесть лет во время смены сезонов и, в конце концов, на «Большой финал» (Grand Finale) — заключительный четырехмесячный этап.

Конструкция космического зонда Кассини

Смесь Кассини.

«Кассини» должен был стать вторым кораблем в серии Mariner Mark II . Он был разработан совместно с первой, Кометой Рендес Воус / Облетом астероида (CRAF). Однако сокращение бюджета привело к упрощению его конструкции, что привело к созданию более специализированного устройства, выходящего за рамки серии Mariner Mark II , и менее богатого инструментами, чем предусматривалось в этой программе.

Кассини-Гюйгенс — один из самых тяжелых, крупных и сложных межпланетных зондов. Только два зонда, посланные Советским Союзом на Фобос ,составили более тяжелую систему. Один « Кассини» весит 2150 килограммов пустого, к которым прибавляются 350 килограммов « Гюйгенса» и 3132 килограмма топлива для двигателя ( гидразин ). Кассини имеет высоту 6,8 метра и ширину 4 метра (диаметр антенны HGA). Полюс магнитометра даже измеряет 11 метров. Эта сложность необходима как из-за его траектории к Сатурну, так и из-за множества запланированных наблюдений. Зонд имеет 1 630 взаимосвязанных цепей, 22 000 соединений и 14 километров кабелей.

В частности, поскольку расстояние между Землей и зондом, когда он прибыл в пункт назначения, составлял от 8,2 до 10,2  астрономических единиц , сигналы между зондом и его базой достигали цели за 68-84 минуты, что делает реальным Контроль времени невозможен, будь то нормальная работа или непредвиденные события. Даже для немедленного ответа с момента события до момента, когда база получила ответ от зонда на свои команды, прошло около трех часов.

What’s Next?

Before the mission ended, Cassini was an already powerful influence on future exploration. In revealing that Enceladus has essentially all the ingredients needed for life, the mission energized a pivot to the exploration of «ocean worlds» that has been sweeping planetary science over the past couple of decades.

Lessons learned during Cassini’s mission are being applied in planning NASA’s Europa Clipper mission, planned for launch in the 2020s. Europa Clipper will make dozens of flybys of Jupiter’s ocean moon to investigate its possible habitability, using an orbital tour design derived from the way Cassini explored Saturn.

Farther out in the solar system, scientists have long had their eyes set on exploring Uranus and Neptune. So far, each of these worlds has been visited by only one brief spacecraft flyby (Voyager 2, in 1986 and 1989, respectively). Collectively, Uranus and Neptune are referred to as ice giant planets. A variety of potential mission concepts are discussed in a recently completed study, delivered to NASA in preparation for the next Decadal Survey—including orbiters, flybys, and probes that would dive into Uranus’ atmosphere to study its composition. Future missions to the ice giants might explore those worlds using an approach similar to Cassini’s mission.

More Resources

Этап старта и крейсерского полета (1997–2003 гг.)

Запуск произошел в 4:43 утра по восточному поясному времени (8:43 UTC) 15 октября 1997 года с космического стартового комплекса 40 на станции ВВС на мысе Канаверал, Флорида .

Анимация траектории Кассини с 15 октября 1997 г. по 4 мая 2008 г.  Кассини – Гюйгенс  Юпитер  Сатурн  земля  Венера  Вс   ·   2685 Мазурский

15 октября 1997 года, 01:43 по тихоокеанскому летнему времени (PDT) — » Кассини» запущен в 08:43 по всемирному координированному времени на ракете Titan IVBCentaur .

26 апреля 1998 г., 06:52 по тихоокеанскому времени — Облет Венеры под действием высоте 284 км с увеличением скорости примерно на 7 км в секунду.

3 декабря 1998 г., 22:06 по тихоокеанскому времени — « Кассини» запустил свой главный ракетный двигатель на 90 минут, направив космический корабль на курс ко второму пролету мимо Венеры в 1999 году. Двигатель замедлил космический корабль почти на 450 метров в секунду (около 1006 миль в час. ) относительно Солнца. Скорость « Кассини упала с 67 860 километров в час (42 168 миль в час) в начале маневра до 66 240 километров в час (41 161 миль в час) в конце работы двигателя.

24 июня 1999 г., 13:30 по московскому времени — Облет Венеры под действием силы тяжести на высоте 623 км.

18 августа 1999 г., 03:28 UTC — Облет Земли с помощью гравитации. За час 20 минут до самого близкого сближения « Кассини» максимально приблизился к Луне на высоте 377000 км и сделал серию калибровочных изображений. Космический корабль пролетел мимо Земли на расстоянии 1171 километров (728 миль), проходящей наиболее близко над восточной южной части Тихого океана на . Cassini получил прирост скорости на 5,5 километров в секунду (около 12 000 миль в час).

23 января 2000 г. — облет астероида 2685 Масурский около 10:00 UTC. «Кассини» сделал снимки за 5–7 часов до этого на расстоянии 1,6 млн км и оценил диаметр от 15 до 20 км.

30 декабря 2000 г., 10:05 UTC — Облет Юпитера с помощью гравитации . Кассини находился в ближайшей точке (9,7 миллиона километров, 137 юпитерианских радиусов) к Юпитеру в это время и выполнил множество научных измерений. Также был получен самый подробный глобальный цветной портрет Юпитера из когда-либо созданных (см. Справа); Самые маленькие видимые детали имеют диаметр около 60 км (37 миль).

30 мая 2001 г. — Во время фазы побережья между Юпитером и Сатурном было замечено, что на снимках, сделанных узкоугольной камерой Кассини, стала видна «дымка» . Впервые это было замечено, когда после обычного отопительного периода был сделан снимок звезды Майя в Плеядах .

23 июля 2002 г. — В конце января был проведен тест по удалению «дымки» с линзы узкоугольной камеры путем ее нагревания. Нагревание камеры до 4 градусов по Цельсию (39 градусов по Фаренгейту) в течение восьми дней дало положительные результаты. Позже нагрев был продлен до 60 дней, и изображение звезды Спика показало улучшение более чем на 90 процентов по сравнению с тем, что было до отопительного периода. 9 июля фотография показала, что процедура удаления прошла успешно, о чем было объявлено 23 июля.

10 октября 2003 г. — научная группа « Кассини » объявила о результатах проверки теории гравитации Эйнштейна с использованием радиосигналов от зонда « Кассини» . Исследователи наблюдали сдвиг частоты радиоволн к космическому кораблю и от него, поскольку эти сигналы распространялись близко к Солнцу . Прошлые тесты соответствовали теоретическим предсказаниям с точностью до одной тысячи. Кассини эксперимент улучшил это около 20 частей на миллион, с данными по- прежнему поддерживающих теорию Эйнштейна.

Сближения со спутниками Сатурна

Направления полета
Титан Рея Япет Диона Тефия Энцелад
Мимас Гиперион Феба Янус Эпиметей Прометей Пандора
Елена Атлас Пан Телесто Калипсо Мефона

Основная часть

До 31 июля 2008 года было запланировано 45 сближений с Титаном, 4 сближения с Энцеладом, по 2 сближения с Япетом, Тефией и Реей, а также по одному сближению с Фебой, Дионой, Гиперионом и Мимасом.

Спутник Дата пролёта Расстояние, км
1. Феба 11 июня 2068
2. Титан 26 октября 2004 1200
3. Титан 13 декабря 2004 2358
4. Япет 1 января 65000
5. Титан 14 января 2005 60000
6. Титан 15 февраля 2005 950
7. Энцелад 17 февраля 2005 1179
8. Энцелад 9 марта 2005 500
9. Титан 31 марта 2005 2523
10. Титан 16 апреля 2005 950
11. Энцелад 14 июля 2005 1000
12. Мимас 2 августа 2005 45100
13. Титан 22 августа 2005 4015
14. Титан 7 сентября 2005 950
15. Тефия 24 сентября 2005 33000
16. Гиперион 26 сентября 2005 990
17. Диона 11 октября 2005 500
18. Титан 28 октября 2005 1446
19. Рея 26 ноября 2005 500
20. Титан 26 декабря 2005 10429
21. Титан 15 января 2042
22. Титан 27 февраля 2006 1812
23. Титан 18 марта 2006 1947
24. Титан 30 апреля 2006 1853
25. Титан 20 мая 2006 1879
26. Титан 2 июля 2006 1911
27. Титан 22 июля 2006 950
28. Титан 7 сентября 2006 950
29. Титан 23 сентября 2006 950
30. Титан 9 октября 2006 950
31. Титан 25 октября 2006 950
32. Титан 12 декабря 2006 950
33. Титан 28 декабря 2006 1500
34. Титан 13 января 950
35. Титан 29 января 2007 2776
36. Титан 22 февраля 2007 953
36. Титан 10 марта 2007 956
37. Титан 26 марта 2007 953
38. Титан 10 апреля 2007 951
39. Титан 26 апреля 2007 951
40. Титан 12 мая 2007 950
41. Титан 28 мая 2007 2425
42. Титан 13 июня 2007 950
43. Тефия 27 июня 2007 16200
44. Титан 29 июня 2007 1942
45. Титан 19 июля 2007 1302
46. Рея 30 августа 2007 5100
47. Титан 31 августа 2007 3227
48. Япет 10 сентября 2007 1000
49. Титан 2 октября 2007 950
50. Титан 19 ноября 2007 950
51. Титан 5 декабря 2007 1300
52. Титан 20 декабря 2007 953
53. Титан 5 января 949
53. Титан 22 февраля 2008 959
54. Энцелад 12 марта 2008 995
55. Титан 25 марта 2008 959
56. Титан 12 мая 2008 959
57. Титан 28 мая 2008 959
58. Энцелад 30 июня 2008 101317
59. Титан 31 июля 2008 3980

Продлённый план пролётов

В рамках расширенной миссии, продлённой до 10 июля 2010 года, предусматривался 21 пролёт Титана, 8 пролётов Тефии, 7 пролётов Энцелада, 6 пролётов Мимаса, 5 пролётов Реи и 3 пролёта Дионы. Также предусматривалось несколько сближений с малыми спутниками, среди которых одно с Еленой.

Название спутника Дата Расстояние, км
1. Титан 31 июля 2008 02:13 1613
2. Энцелад 11 августа 2008 21:06 54
3. Энцелад 9 октября 2008 19:07 25
4. Энцелад 31 октября 2008 17:15 197
5. Титан 3 ноября 2008 17:35 1100
6. Титан 19 ноября 2008 15:56 1023
7. Титан 5 декабря 2008 14:26 960
8. Титан 21 декабря 2008 13:00 970
9. Титан 7 февраля 2009 08:51 960
10. Титан 27 марта 2009 04:44 960
11. Титан 4 апреля 2009 01:48 4150
12. Титан 20 апреля 2009 00:21 3600
13. Титан 5 мая 2009 22:54 3244
14. Титан 21 мая 2009 21:27 965
15. Титан 6 июня 2009 20:00 965
16. Титан 22 июня 2009 18:33 955
17. Титан 8 июля 2009 17:04 965
18. Титан 24 июля 2009 15:34 955
19. Титан 9 августа 2009 9 14:04 970
20. Титан 25 августа 2009 12:52 970
21. Титан 12 октября 2009 08:36 1 300
22. Энцелад 2 ноября 2009 07:42 103
23. Энцелад 21 ноября 2009 02:10 1 607
24. Титан 12 декабря 2009 01:03 4 850
25. Титан 28 декабря 2009 00:17 955
26. Титан 12 января 2010 23:11 1 073
27. Рея 2 марта 2010 17:41 100
28. Елена 3 марта 2010 13:41 1803
29. Диона 7 апреля 2010 05:16 504
30. Энцелад 28 апреля 2010 00:11 103
31. Энцелад 28 апреля 2010 00:11 201
32. Титан 28 апреля 2010 00:11 1400
33. Титан 5 июня 2010 02:26 2044
34. Титан 21 июня 2010 01:27 955

Полет

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

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

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

Солнечные блики на ледяных кольцах Сатурна

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

Среди последних особое внимание определенно уделено Титану – было решено совершить 45 оборотов вокруг него

Полумесяцы Сатурна и Титана

Результаты миссии

Затмение Солнца Сатурном с расстояния 2,2 млн км 15 сентября 2006 года (маленькая яркая точка на 10 часов от планеты возле узкого кольца — Земля)

Проверка общей теории относительности

10 октября 2003 года были объявлены результаты эксперимента по проверке общей теории относительности, проведённые с помощью «Кассини». Наблюдался частотный сдвиг и задержка сигнала, приходящего от аппарата, в то время находившегося по другую сторону от Солнца, в соответствии с предсказаниями теории.

«Спицы» в кольцах Сатурна

Изображения, полученные 5 сентября 2005 года, изображали «спицы» в кольцах, впервые обнаруженные в 1977 году при помощи наземных наблюдений и затем подтверждённые «Вояджерами» в 1980-x годах. Механизм образования «спиц» всё ещё не ясен.

Новые спутники

Дафнис

В 2004 году на изображениях, полученных «Кассини», были найдены новые спутники. Они очень малы и получили временные названия S/2004 S 1, S/2004 S 2 и S/2004 S 5. В начале 2005 года им присвоили названия Метона (англ. Methone), Паллена (англ. Pallene) и Полидевк (англ. Polydeuces).

1 мая 2005 года в щели Килера был обнаружен спутник S/2005 S 1, впоследствии получивший название Дафнис (англ. Daphnis). Это второй спутник Сатурна (после Пана), орбита которого лежит внутри колец.

Также «Кассини» обнаружил спутники Анфа, Эгеон и «S/2009 S 1».

Пролёт около Фебы

Изображение Фебы

11 июня 2004 года «Кассини» пролетел мимо спутника Фебы. Это была первая возможность изучить спутник с такого близкого расстояния после пролёта Вояджера-2. Из-за особенностей движения Фебы вокруг Сатурна данное сближение является для «Кассини» единственным возможным.

Первые изображения спутника, полученные 12 июня 2004 года, показали, что спутник мало похож на обычный астероид. Некоторые участки сильно кратерированной поверхности были очень светлыми, предполагается, что под поверхностью находится водяной лёд.

Озёра на Титане

Озёра Титана

На радарных изображениях, полученных 21 июля 2006 года были обнаружены «бассейны», заполненные жидкими углеводородами (метаном или этаном), расположенные в северном полушарии Титана. Это первый случай обнаружения существующих в настоящее время озёр вне Земли. Размеры озёр — от километра до сотен километров в поперечнике.

13 марта 2007 года руководство миссии объявило об обнаружении большого скопления «морей» в северном полушарии Титана. Одно из морей по размерам несколько больше земного Каспийского моря.

Шестиугольный шторм

В ноябре 2006 года на северном полюсе Сатурна была открыта атмосферная структура, представляющая собой шестиугольный шторм. Эта структура расположена на северном полюсе Сатурна и имеет в поперечнике более 25 тысяч километров.

Жизнь на Титане

Кассини — Гюйгенс обнаружили несколько химических аномалий на поверхности Титана.

Под действием солнечных лучей в атмосфере постоянно образуются водород и ацетилен, которые должны были наблюдаться в том числе на поверхности Титана. Однако следов ацетилена на поверхности не обнаружено, а количество водорода близко к поверхности уменьшается, что некоторые специалисты трактуют как косвенные признаки наличия жизни. По их предположениям, на Титане могут существовать формы жизни, отличающиеся от земных, основанные на метане (вместо воды), дышащие водородом и питающиеся ацетиленом.
Предположения выдвигались ещё в 2005 году.

Однако другие специалисты склонны рассматривать биологические причины потери водорода и ацетилена в последнюю очередь, а в первую очередь будут искать возможные небиологические объяснения обнаруженного явления. Сам Крис Маккей заявил, что результаты исследований открывают «очень необычную и в настоящее время необъяснимую химию… Возможно, не признаки жизни, но очень интересно».

Потомкам — либрации

По выведенным законам Кассини в дальнейшем учёные определили с высокой точностью амплитуду либраций или покачиваний Луны.

Несмотря на огромное количество совершенно новых научных наблюдений и монографий о свойствах и основных законах существования и движения различных объектов в космическом пространстве, Кассини отвергал некоторые очевидные вещи. Он не принимал постулатов теории о всемирном тяготении, пытался спорить с великими современниками Кеплером и Рёмером, не до конца понял утверждения и догадки Николая Коперника.

Но это совершенно не ставит под сомнения уникальность научных достижений Кассини в области астрономии. Большое количество объектов Вселенной названо в его честь. Так потомки увековечили его имя и успехи в области астрономических исследований Солнца, Луны и планет. В честь главных средневековых исследователей Сатурна к этой планете была отправлена автоматическая межпланетная станция Кассини-Гюйгенс, проводившая в течение двадцати лет, с 1997 по 2017 год изучение и фотографирование планеты, её колец и спутников.

Посадка на Титан

Одним из самых впечатляющих результатов миссии стала посадка спускаемого зонда «Гюйгенс» на Титан 14 января 2005 года. Это уникальный спутник, обладающий плотной атмосферой (в полтора раза плотнее земной), единственный подобный объект во всей Солнечной системе. При разработке зонда исследователи учитывали ряд теорий о том, что Титан может быть покрыт метановым океаном, «Гюйгенс» был готов как к приводнению, так и к посадке на твердую почву. Как оказалось впоследствии, на Титане и правда есть резервуары с жидкостью — аммиачно-метановые моря, но они занимают сравнительно небольшую часть спутника.

«Гюйгенс» не только изучил состав атмосферы (вблизи поверхности доля метана доходит до пяти процентов, в остальном она состоит из азота), но и измерил скорость ветров вблизи поверхности спутника — она оказалась порядка нескольких метров в секунду, что сопоставимо с несильными земными ветрами. Также зонд передал снимки с поверхности Титана и даже записал звуки, окружавшие его при спуске. Последующий совместный анализ данных с «Гюйгенса» и «Кассини» позволил предположить, что под поверхностью спутника находится огромный водный океан.

Ученые также показали, что на Титане есть свой аналог круговорота воды в природе, только роль воды в нем играет метан. Точно так же как на Земле бывают водные дожди, на Титане периодически происходят метановые дожди, а рельеф и форма камней на поверхности спутника указывают на существование потоков жидкости.

Деятельность «Гюйгенса» на Титане на сегодня является примером единственной успешной посадки во внешней Солнечной системе.

Облака над Сатурном издалека похожи на мазки космической кистью — это эффект взаимодействия жидких составляющих в атмосфере планеты

NASA

Поделиться

Пять самых интересных открытий «Кассини»

Сложно перечислить весь вклад в планетарную науку, который внес «Кассини» за 13 лет своей миссии, но совсем несложно понять, как много эта миссия значит для ученых на Земле. Ниже будут представлены всего несколько самых важных открытий, совершенных этим зондом более чем за десятилетний срок его работы.

Гейзеры на Энцеладе

«Кассини» не только заметил, но и пролетел сквозь выбросы жидкой воды, выстреливаемой в космос из подповерхностного океана Энцелада. Открытие оказалось удивительным. Океан спутника, вполне возможно, имеет правильный химический состав, необходимый для жизни, что делает его одной из самых желанных целей для поиска внеземной жизни внутри Солнечной системы.

«Землеподобная» среда Титана

Наблюдая за Титаном, мы смогли узнать больше о себе. Исследование одного из самых больших спутников Сатурна открыло для нас сложный мир озер из жидкого метана и дюн из углеводородов. Для неподготовленного наблюдателя Титан может показаться похожим на Землю, но это явно чужая планета, представляющая собой идеальный пример разнообразия среди планетарных тел.

Множество спутников Сатурна

До момента отправки «Кассини» к Сатурну в 1997 году ученым было известно лишь о существовании 18 спутников, оборачивающихся вокруг кольцевого гиганта. Пока космический аппарат в течение семи лет двигался к этой планете, исследователи открыли еще 13 спутников. Однако сегодня, благодаря «Кассини», мы смогли выяснить, что Сатурн является «папой» аж 53 спутников.

Гексагональный шторм Сатурна

За время своей работы «Кассини» удалось получить по-настоящему впечатляющие изображения Сатурна, но, возможно, самыми впечатляющими и одновременно уникальными являются фотографии полюсов планеты. Нам удалось в деталях рассмотреть шестиугольный поток атмосферных течений, окружающих мощный шторм, бушующий на северном полюсе Сатурна. Согласно NASA, площадь этого урагана в 50 раз больше, чем площадь среднестатистического урагана на Земле.

Пустое место между кольцами Сатурна

Перед кульминацией миссии «Кассини» занял положение между кольцами планеты и самим Сатурном. И как выяснилось, здесь невероятно спокойно. Вместо ожидаемых пылевых завихрений, мечущихся между планетой и кольцами, «Кассини» в рамках своих последних орбитальных облетов обнаружил абсолютно пустое пространство.

Конструкция

Параметры
  • Вес при старте — 5710 кг, включая 320-килограммовый космический зонд «Гюйгенс», 336 кг научных приборов и 3130 кг топлива.
  • Размеры станции составляют 6,7 м в высоту и 4 м в ширину.

На аппарате установлены два основных реактивных двигателя тягой по 445 ньютонов (двигатель продублирован на случай поломки). «Кассини» также оборудован 16-ю двигателями малой тяги, используемыми для стабилизации аппарата, а также при малых орбитальных маневрах.

Инструментарий аппарата

Орбитальный блок «Кассини» несёт 12 научных приборов:

  • Система получения изображений[прояснить].
  • RADAR (инструмент для радиообнаружения, англ. The Radio Detection and Ranging Instrument) — радар для построения подробных карт поверхности Титана и спутников, а также для измерения высоты различных объектов на поверхности. Инструмент использует радиосигналы, отражённые поверхностью спутника. Также инструмент используется для прослушивания радиосигналов, испускаемых Сатурном и его спутниками.
  • Масс-спектрометр ионов и нейтральных частиц.
  • Спектрометр для получения карт в видимом диапазоне.
  • Плазменный спектрометр.
  • Спектрометр плазмы и радиоволн.
  • Инфракрасный спектрометр.
  • Ультрафиолетовый спектрометр-камера.
  • Магнитосферная камера.
  • Двойной магнитометр.
  • Исследовательский радар (RSS).

Ядерный термоэлектрический генератор

Предстартовая подготовка РИТЭГ

Из-за большой удалённости Сатурна от Солнца невозможно использовать солнечный свет как источник энергии для аппарата. Поэтому «Кассини» получает энергию от трёх радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ), использующих для получения электричества плутоний (в данном случае — оксид плутония), по 11 килограммов плутония-238 каждый (всего 32,8 килограмма плутония). Такие генераторы уже применялись для энергообеспечения других аппаратов, в частности «Галилео» и «Улисс», и рассчитаны на очень долгий срок работы.

В конце 2011 года установленный на «Кассини» РИТЭГ был способен вырабатывать 628 ватт.

Компьютер

Аппарат содержит внушительную компьютерную начинку. Фактически каждый научный инструмент снабжён собственным микрокомпьютером, а все инженерные системы — двумя (с целью повышения надёжности). Основной компьютер — GVSC 1750A производства фирмы IBM. Компьютер спроектирован для применения в авиации и ранее доказал свою высокую надёжность в экстремальных условиях эксплуатации. Компьютерная система имеет многоступенчатую систему защиты от ошибок и сбоев. Хранение научной и служебной информации осуществляется с помощью не имеющей движущихся частей флеш-памяти (на предшествующих аппаратах использовалась магнитная лента).

«Грандиозный финал»

В мае 2017 года решалась дальнейшая судьба аппарата: к завершению второй продлённой миссии у него осталось очень мало топлива, и были рассмотрены 19 возможных вариантов завершения миссии, среди которых были столкновение с Сатурном, его основными кольцами или ледяными спутниками, увод с орбиты Сатурна на гелиоцентрическую орбиту или стабильную орбиту вокруг Титана/Фебы (и даже вариант столкновения с Меркурием). В итоге было принято решение направить аппарат в атмосферу Сатурна, чтобы таким образом обезопасить спутники Сатурна от их возможного биологического загрязнения. Для осуществления этой задачи аппарат выполнил 22 апреля манёвр вблизи Титана, который перенаправил его в 2000-километровый промежуток между Сатурном и его ближайшим кольцом.С тех пор он совершил 21 виток на дистанции всего в 1600-4000 км от сатурианских облаков, всё время приближаясь к атмосфере Сатурна, и на данный момент находится на своём последнем 22-м витке. Аппарат сделает свои последние снимки за пару часов до вхождения в атмосферу, после чего развернёт свою 4-метровую антенну по направлению к Земле, и будет передавать данные о составе сатурианской атмосферы со своих спектрометров до тех пор, пока сможет парировать атмосферные возмущения. Вскоре после потери с ним связи он разрушится, и сгорит в плотных слоях атмосферы Сатурна — где-то там, в созвездии Стрельца за 1,4 млрд км от нас.

Миссия, по которой будут скучать

Хотя, как уже отмечалось выше, миссия «Кассини» была не такой яркой, как марсианские, она оказалась очень полезной для современной астрономии. Каждый месяц зонд отправлял на Землю по-настоящему уникальные, ранее невиданные изображения и новые научные данные. Многие начинающие астрономы построили свои карьеры на базе этих данных.

Завершение миссии станет настоящей потерей для научного и околонаучного сообщества. Особенно на фоне того, что, помимо зонда, который займется изучением спутника Юпитера Европы, у NASA и других космических агентств нет планов, по крайней мере в видимом будущем, продолжать изучение горизонтов удаленных миров Солнечной системы вроде Сатурна, Нептуна и Урана.

Миссия » Кассини Эквинокс» (2008–2010 гг.)

Кольца сверху, с обрезанным Сатурном

9 августа, 11 августа, 9 октября и 31 октября 2008 г. — при самом близком приближении на 50, 25 и 200 км соответственно, последние три пролета Кассини на Энцелад в 2008 г. использовали новую технику визуализации, названную «стрельба по тарелочкам», изображения с очень высоким разрешением. В облета также позволило Кассини к cryovolcanic шлейфов непосредственно образца Энцелада.

3 ноября, 14 ноября, 5 декабря и 21 декабря 2009 г. — облеты Титана с 46 по 49 были сосредоточены на сборе проб Титана и его плотной атмосферы с помощью радаров, VIMS и INMS. T47 включал в себя VIMS-покрытие с высоким разрешением места посадки «Гюйгенс», в то время как три других пролета использовали радар и RSS. T49 позволил радаром охватить озеро Онтарио, одно из крупнейших метановых озер на Титане.

Июнь — октябрь 2009 г.Кассини наблюдал Сатурн во время его равноденствия или времени года Сатурна, когда Солнце находится прямо над его экватором.

2 ноября 2010 г.Cassini был переведен в защитный режим ожидания, или «безопасный режим», после небольшого переворота, из-за которого он пропустил важную инструкцию. НАСА объявило о приостановке научных процессов 8 ноября. Однако к 8 ноября часть работоспособности корабля уже была частично восстановлена. Номинальные мероприятия по упорядочиванию научных приборов были успешно начаты 10 ноября. «Кассини» был повторно активирован в соответствии с графиком 24 ноября и вернулся в идеальное рабочее состояние как раз к двум запланированным близким пролетам с Энцеладом . На данный момент не было публичного раскрытия информации о влиянии на потерю данных пролета 11 ноября (Т-73). Однако во время полярного облета 11 ноября изображений не было.