Over slechts een paar uur zal het Cassini-ruimtevaartuig, dat sinds 2004 in een baan rond Saturnus draait, onze planeet fotograferen. Natuurlijk is de aarde niet het enige of zelfs het hoofddoel van het huidige onderzoek, maar ik denk dat velen geïnteresseerd zouden zijn in het kijken naar de kleine blauwe stip vanaf een afstand van 1,44 miljard kilometer. Interessant is dat vrijwel gelijktijdig met Cassini, op 19 en 20 juli, de aarde zal worden gefotografeerd door het MESSENGER-apparaat dat zich in een baan om Mercurius bevindt.
Misschien wil iemand vanavond/nacht zelfs de straat op (het filmen begint om 21:27 GMT) en naar Cassini zwaaien. Intussen kunnen wij het ons herinneren beste foto's deze missie, die al meer dan 15 jaar aan de gang is.
Vóór Saturnus bezocht Cassini Jupiter en maakte een reeks afbeeldingen van de grootste planeet in het zonnestelsel. De gepresenteerde foto is een van de beroemdste satellieten van de gasreus Io, beroemd om zijn vulkanische activiteit.
Twee Titanen. De grootste satelliet van Saturnus tegen de achtergrond van de planeet.
Tijgerstrepen van Enceladus - een van de meest geologisch actieve en ongewone lichamen in het zonnestelsel.
Een enorme schaduw van de planeet valt op de ringen van Saturnus.
Flash zonlicht, gereflecteerd door een methaanmeer op Titan.
Saturnusmaan Prometheus gefotografeerd vanaf een afstand van ongeveer 34.000 kilometer. Prometheus wordt ook wel de ‘herder’ van de F-ring genoemd. Het zwaartekrachtveld van Prometheus creëert knikken en lussen in de ringen en de satelliet ‘steelt’ er als het ware materiaal van.
Prometheus veroorzaakt een verstoring in de F-ring.
Equinox op Saturnus.
IJsuitbarsting op Endelada. Aangenomen wordt dat het materiaal dat door de satelliet wordt uitgestoten de bron is die de buitenste ring van Saturnus, bekend als de 'F-ring', aandrijft.
Saturnusmaan Mimas. De enorme Herschel-krater, een erfenis van een eeuwenoude cataclysmische botsing die de maan bijna in tweeën spleet, maakt hem enigszins vergelijkbaar met de Death Star.
Saturnusmaan Hyperion. Ongebruikelijk verschijning als gevolg van de gevolgen van verschillende catastrofale botsingen in het begin van de vorming van het zonnestelsel. De dichtheid van Hyperion is zo laag dat het waarschijnlijk voor 60% uit gewoon waterijs bestaat met een klein mengsel van stenen en metalen, en het grootste deel van het interne volume bestaat uit holtes.
De schaduw van de ringen van Saturnus op het oppervlak van de planeet.
Storm op Saturnus.
Mimas met de ringen van Saturnus op de achtergrond.
De schaduw van Titan op het oppervlak van Saturnus.
Vier satellieten van Saturnus en zijn ringen in één foto.
Titanium. Vóór de Cassini-Huygens-missie wisten we niet veel over wat er gebeurde op het met wolken bedekte oppervlak.
Saturnus en zijn ringen.
Tijdens zijn missie maakte het apparaat 293 omwentelingen rond Saturnus, waaronder 162 passages in de buurt van zijn manen en ontdekte het 7 nieuwe, stuurde 453.048 foto's naar de aarde als onderdeel van 635 GB aan wetenschappelijke gegevens en werd de bron van 3.948 wetenschappelijke publicaties. Hij ontdekte een oceaan op Enceladus, evenals een oceaan, drie zeeën en honderden kleine meren op Titan. IN dit project ongeveer 5.000 mensen uit 27 landen namen deel, en de zijne totale kosten bedroeg $3,9 miljard, waarbij de initiële aandelen werden verdeeld als: $2,6 miljard van het Amerikaanse agentschap NASA, $500 miljoen van het Europese ESA en $160 miljoen van het Italiaanse ASI.
Cassini-ontwerp
Het Cassini-Huygens-apparaat wordt momenteel getest. Het ronde oranje deel op de voorgrond is de landing van Huygens op Titan, het witte deel is de 4 meter lange Cassini-antenne/radar
Diagram van het apparaat vanuit verschillende hoeken:
De sonde, genoemd naar Giovanno Cassini (die de manen 2 tot en met 5 van Saturnus ontdekte), is maar liefst 6,8 m hoog en 4 m breed en heeft een droog gewicht van 2150 kg (het was de derde zwaarste interplanetaire sonde na een paar Sovjet-"Phobosov" ) Saturnus bereikt slechts 1,1% van zonne-energie, voor ons toegankelijk in een baan om de aarde, dus de sonde wordt aangedreven door 3 RTG's van dezelfde enorme omvang als het apparaat zelf - ze hebben 32,7 kg plutonium-238 (dit is 3,6 keer meer dan beide Voyagers bij de start hadden, 6,8 keer meer dan Curiosity heeft en blijkbaar meer plutonium beschikbaar voor NASA op dit moment:,). Het apparaat heeft 1.630 individuele elektronische componenten en 22.000 draadverbindingen met een totale kabellengte van 14 km, en wordt bestuurd door gedupliceerde 16-bits 1750A-computers (een andere werd bestuurd door het Titan IV-lanceervoertuig dat het apparaat in een baan om de aarde bracht) . De wetenschappelijke uitrusting omvat 12 instrumenten, gegroepeerd in drie groepen, die bedoeld zijn voor 27 afzonderlijke wetenschappelijke onderzoeken:
Optische bereiksensoren:
1) Samengestelde infraroodspectrometer, inclusief camera's met 3 bereiken (CIRS); 2) groothoek- en smalhoekcamera's (diameter 33 cm) in het zichtbare bereik met een set van verschillende filters voor verschillende kleuren en CCD-matrices met een resolutie van 1024x1024 pixels. (ISS); 3) ultravioletspectrometer, inclusief 4 telescopen (UVIS); 4) een spectrometer die het zichtbare en infrarode bereik in kaart brengt, waarbij het zichtbare licht wordt verdeeld in 352 spectrale secties (VIMS);
Sensoren van magnetische velden en geladen deeltjes:
Radiogolfsensoren:
11) een radar met een diameter van 4 meter ontworpen voor het in kaart brengen van de satellieten van Saturnus (Radar); 12) wetenschappelijk radiosubsysteem, dat bestaat uit het gebruik van de 4 meter lange hoofdantenne om Saturnus, zijn ringen en satellieten te observeren via radiogolven (RSS). De signaalvertraging van Saturnus bedraagt 68-84 minuten enkele reis.
Via doornen naar Saturnus
Het gewicht van de orbitale en landingssondes was te groot om rechtstreeks naar Saturnus te worden gelanceerd (met Huygens' 350 kg was het totale gewicht van het apparaat 2,5 ton) - zelfs rekening houdend met het feit dat de Titan IV waarop Cassini -Huygens vloog had een 40% groter laadvermogen dan de Titan IIIE waarop de Voyagers vlogen. Daarom moesten de apparaten veel ronddwalen zonnestelsel, die snelheid opvoerde met zwaartekrachtmanoeuvres om Saturnus te ontmoeten: na de lancering op 15 oktober 1997 vertrok een stel van 5,7 ton van twee apparaten gevuld met 2978 kg brandstof om Venus te ontmoeten. Na twee zwaartekrachtmanoeuvres te hebben uitgevoerd op 26 april 1998 en 24 juni 1999 (waarbij ze respectievelijk slechts 234 en 600 km van de planeet vlogen), keerden ze op 18 augustus 1999 kort terug naar de aarde (waarbij ze 1171 km van ons verwijderden). waarna we al op weg zijn naar Jupiter.
Een foto van de maan gemaakt door de smalhoekcamera van het apparaat in bijna-ultraviolet, vanaf een afstand van ongeveer 377.000 km en een sluitertijd van 80 μs.
Terwijl het door de asteroïdengordel vloog, ontmoette het apparaat op 23 januari de asteroïde Mazursky: helaas was de afstand 1,6 miljoen km en de asteroïde zelf was slechts 15x20 km groot, dus de foto was minder dan 10 bij 10 pixels. Op 30 december 2000 ontmoette Cassini-Huygens Jupiter en zijn broer Galileo, wiens missie zijn finale al naderde (hij voltooide zijn missie bijna 14 jaar geleden met dezelfde onbaatzuchtige prestatie die Cassini nu gaat uitvoeren). Deze vierde zwaartekrachtmanoeuvre gaf de twee ruimtevaartuigen uiteindelijk voldoende snelheid om op 1 juli 2004 Saturnus te ontmoeten, toen het al 3,4 miljard km had afgelegd.
Om geen tijd te verspillen, gebruikte het missieteam de radioantennes van het apparaat om het Shapiro-effect te verduidelijken (het vertragen van de voortplanting van een radiosignaal wanneer het beweegt in het zwaartekrachtveld van een zwaar object). De meetnauwkeurigheid is verhoogd ten opzichte van eerdere resultaten van 1/1000 voor de Vikingen en Voyagers naar 1/51000. De resultaten, gepubliceerd op 10 oktober 2003, waren volledig in overeenstemming met de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie.
De grafiek toont duidelijk de pieken van ontmoetingen met planeten (waarna het ruimtevaartuig de snelheid verhoogt), een lange afdaling met een kleine pauze nabij Jupiter (toen het apparaat naar Saturnus vloog, geleidelijk kinetische energie inruilde voor potentiële energie, uit de “zwaartekrachtbron” kwam ” van de zon), en een reeks golven aan het einde (toen het apparaat de baan van Saturnus binnenging en in zijn baan begon te draaien).
De langverwachte ontmoeting en de belangrijkste missie
Op 27 mei 2004 zette Cassini voor het eerst sinds december 1998 zijn hoofdmotor aan om het apparaat een impuls van 34,7 m/s te geven, wat nodig was om het traject te corrigeren, dat het op 11 juni 2068 km van Phoebe bracht. een zeer verre satelliet van Saturnus, die zich vermoedelijk in de Kuipergordel heeft gevormd en vervolgens is ingevangen door de zwaartekracht van Saturnus. Vanwege de enorme omloopradius van deze satelliet (gemiddeld ongeveer 12,5 miljoen km) was dit Cassini's enige ontmoeting met deze satelliet.Op 1 juli werd de hoofdmotor van het toestel opnieuw ingeschakeld (gedurende 96 minuten) om de snelheid te verlagen tot 626 m/s om in een baan om Saturnus te komen. Op dezelfde dag werd Methone ontdekt en werd Pallene herontdekt, wat werd ontdekt op een andere van de Voyager 2-afbeeldingen, maar omdat dit niet op de andere afbeeldingen stond, kon de baan van het hemellichaam niet worden vastgesteld en gedurende 25 jaar was het kreeg de aanduiding S/1981 S 14. De volgende dag maakte Cassini zijn eerste vlucht langs Titan, op 24 oktober werd een andere satelliet (Polydeuces) ontdekt en op 24 december werd de Huygens-landingssonde gedropt.
Op 14 januari 2005 fungeerde Cassini als relais voor de landingssonde (hieronder besproken), en de volgende dag kwam het apparaat zo dicht mogelijk bij Titan en ontdekte met behulp van zijn radar een krater van 440 kilometer op het oppervlak. Op 6 mei werd de satelliet Daphnis ontdekt, die aan de rand van de Keeler-kloof leeft:
Aan de randen van de kloof van 42 kilometer werden golven ontdekt die werden veroorzaakt door de zeer zwakke aantrekkingskracht van Daphnis (waarvan het gewicht slechts 77 miljard ton is, wat een aantrekkingskracht creëert die 25-100 duizend keer lager is dan die van de aarde):
De evenaar van Saturnus en het vlak van zijn ringen zijn 27° gekanteld ten opzichte van de ecliptica, zodat we zowel de polen van Saturnus als de ringen vanaf de boven- en onderkant kunnen observeren. Maar omdat ze onder een grote hoek en vanaf enorme afstanden worden waargenomen (1,2-1,66 miljard km, afhankelijk van de relatieve positie van de aarde en Saturnus), was het simpelweg onmogelijk om daar iets te zien, dus laten we zeggen dat de zeshoek van Saturnus pas werd ontdekt. Reizigers vliegen voorbij.
Een natuurlijke kleurenfoto van Saturnus, bestaande uit 36 Cassini-afbeeldingen gemaakt op 19 januari 2007, met behulp van drie filters (rood, groen en blauw). De belichting van de beelden werd gemaakt met de verwachting dat de donkere delen van de ringen zichtbaar zouden zijn, waardoor het oppervlak van Saturnus sterk overbelicht bleek te zijn.
In 2005 werd ontdekt dat er elke seconde ongeveer 250 kg waterdamp door de geisers van Enceladus verlaat met een snelheid tot 600 m/s. In 2006 konden wetenschappers vaststellen dat zij de bron van materiaal zijn voor de voorlaatste en breedste ring: de E-ring.
Op 22 juli 2006 vloog het apparaat over de noordelijke breedtegraden van Titan en op de door het apparaat gemaakte radarkaart werden voor het eerst donkere gebieden ontdekt, wat aangeeft dat er op deze plaatsen methaanmeren aan de oppervlakte zijn. Tijdens de 127 vluchten van deze satelliet werden veel delen van het oppervlak gedetailleerd bestudeerd, waarvan sommige dynamische veranderingen vertoonden. Daartoe behoorde de Ligeia-zee, die afmetingen heeft van 420x350 km en een gemiddelde diepte van ongeveer 50 m met een maximum van meer dan 200 m (maximale diepte geregistreerd door radar):
Meest waarschijnlijke oorzaak Deze metingen omvatten golven, vaste stoffen onder of boven een oppervlak, of bellen in een vloeistof (die de reflectiviteit van het oppervlak beïnvloeden).
Op 30 mei 2007 werd de 2 kilometer lange Anfa-satelliet ontdekt en op 10 september passeerde het apparaat slechts 1.600 km van Iapetus, maar al tijdens het verzenden van de beelden raakte een deeltje kosmische straling de computer van het apparaat, waardoor het ga naar de veilige modus. Gelukkig zijn er geen foto's verloren gegaan. Kort voor deze gebeurtenis arriveerde een videofelicitatie van Arthur C. Clarke over deze gebeurtenis (volgens een van zijn beroemde romans - "2001: A Space Odyssey" - was er een van de monolieten op het oppervlak van Iapetus).
Videogroet en de vertaling ervan
Hallo! Dit is Arthur Clarke die je vergezelt vanuit mijn huis in Colombo, Sri Lanka.
Ik ben blij deel uit te mogen maken van dit evenement met de Cassini-ruimtesonde die langs Iapetus vliegt.
Ik stuur mijn groeten aan alle vrienden – bekende en onbekende – die bij deze belangrijke gelegenheid bijeen zijn gekomen.
Het spijt me dat ik niet bij je kan zijn, aangezien ik rolstoelgebonden ben door polio en niet van plan ben Sri Lanka weer te verlaten.
Dankzij het World Wide Web heb ik de voortgang van de Cassini-Huygens-missie kunnen volgen sinds de lancering ervan enkele jaren geleden. Zoals je weet, heb ik meer dan alleen interesse in Saturnus.
En ik was begin 2005 echt bang toen de Huygens-sonde opnames van geluid van het oppervlak van Titan doorzond. Dit is precies wat ik beschreef in mijn roman Earth Empire uit 1975, waarin mijn personage luistert naar de wind die over de woestijnvlaktes waait.
Misschien was het een voorproefje van wat komen gaat! Als alles volgens plan verloopt, zal Cassini op 10 september Iapetus, een van de meest interessante manen van Saturnus, van dichtbij bekijken.
De helft van Iapetus is zo donker als asfalt, terwijl de andere helft zo licht is als sneeuw. Toen Giovanni Cassini Iapetus in 1671 ontdekte, kon hij alleen maar de positieve kant zien. Ons beste voorproefje namen we toen Voyager 2 er in augustus 1981 langs vloog, maar dat was bijna een miljoen kilometer verderop.
Aan de andere kant zal Cassini iets meer dan duizend kilometer van Iapetus passeren.
Dit is een bijzonder spannend moment voor fans van 2001: A Space Odyssey, omdat de Saturnusmonoliet ontdekt door eenzame astronaut David Bowman een toegangspoort tot de sterren is geworden.
Het 35e hoofdstuk van de roman, getiteld “Het oog van Iapetus”, bevat het volgende fragment:
Discovery naderde Iapetus zo langzaam dat de beweging bijna niet voelbaar was en het onmogelijk was om het moment op te merken waarop een ongrijpbare verandering plaatsvond en het kosmische lichaam plotseling een landschap werd zo'n tachtig kilometer onder het schip. De betrouwbare verniers gaven hun laatste corrigerende duwtjes en vielen voor altijd stil. Het schip ging zijn laatste baan in: de doorlooptijd was drie uur, de snelheid was slechts duizenddriehonderd kilometer per uur. In dit zwakke zwaartekrachtveld was een grotere snelheid niet nodig. Discovery werd een satelliet van de Spoetnik.Meer dan veertig jaar later kan ik me niet meer herinneren waarom ik de Saturnusmonoliet op Iapetus plaatste. Aan het begin van het ruimtetijdperk konden telescopen op de grond de details van dit hemellichaam niet onderscheiden. Maar ik heb altijd een vreemde fascinatie gehad voor Saturnus en zijn manenfamilie. Overigens groeide deze ‘familie’ in een zeer indrukwekkend tempo: toen Cassini werd gelanceerd, kenden we er slechts ongeveer 18. Ik begrijp dat het er nu 60 zijn, en hun aantal blijft toenemen. Ik kan de verleiding niet weerstaan om te zeggen:
Mijn God, er zijn daar een heleboel satellieten!
In de film besloot Stanley Kubrick echter om alle actie in het Jupiter-systeem te plaatsen in plaats van in Saturnus. Waarom deze verandering? Aan de ene kant maakte het de plot eenvoudiger. Wat nog belangrijker is, was dat de afdeling speciale effecten er niet in slaagde een model van Saturnus te produceren dat Stanley overtuigend vond.
Dit is correct gedaan, want anders zou de film overbodig zijn geworden door de flyby van de Voyager-missie, die de ringen van Saturnus presenteerde op een manier die niemand zich zelfs maar kon voorstellen.
Ik heb genoeg voorbeelden gezien van Neptunus die in de kunst wordt afgebeeld, dus ik zal duimen als Cassini langs Iapetus vliegt.
Ik wil iedereen bedanken die betrokken is bij de missie en het hele project. Het mist misschien de glamour van bemande ruimtevluchten, maar het wetenschappelijke project is uiterst belangrijk voor ons begrip van het zonnestelsel. En wie weet, misschien zal ons voortbestaan op aarde op een dag afhangen van wat we daar ontdekken.
Dit is Arthur Clarke, ik wens je een succesvolle vlucht.
Kaart van Iapetus met een resolutie van 400 m per pixel (origineel 5 MB):
Ongeveer 40% van het oppervlak van deze satelliet wordt ingenomen door donkere gebieden met een albedo dat 10 keer minder is dan de lichte gebieden. Nu wordt aangenomen dat de oorzaak van zo'n groot verschil het effect is van de scheiding van stof en ijs, wanneer ijs uit donkere gebieden verdampt en zich afzet op lichte gebieden, waardoor lichte gebieden nog lichter worden en donkere gebieden donkerder worden. De reden dat de overige satellieten zich ‘normaal’ gedragen is dat ze een kortere daglengte hebben, waarbij het oppervlak geen tijd heeft om voldoende op te warmen.
Extensie en Cassini Equinox-missie
Op 1 juli 2008 begon Cassini's uitgebreide missie van 27 maanden, die 21 extra flyby's van Titan, 8 Tethys, 7 Enceladus, 6 Mimas en één flyby elk van Dione, Rhea en Helena omvatte.Op 15 augustus 2008 werd Aegeon ontdekt, dat, hoewel het vernoemd was naar een monster met 100 armen en 50 hoofden, een vrijwel ongevaarlijke ‘kiezelsteen’ was met een diameter van 500 meter (zo klein dat de afmetingen moesten worden bepaald door helderheid, zodat we de vorm van deze satelliet niet precies weten). En op 9 oktober voerde Cassini zijn gevaarlijkste manoeuvre uit: een flyby op slechts 25 km van Enceladus (en dit met een snelheid van 17,7 km/s!). Het missieteam nam zo'n riskante stap om de samenstelling van de waterdamp van zijn geisers rechtstreeks te analyseren.
Tijdens de 23 scheervluchten langs Enceladus gedurende de hele missie (waarvan het apparaat er tien naderde op een afstand van minder dan 100 km), werd ontdekt dat de ondergrondse oceaan uit 11 tot 12 eenheden bestond (wat van weinig nut is voor aardse vormen leven), maar stikstof werd ook aangetroffen in de geiserafscheidingen (4 ± 1%), koolstofdioxide(3,2±0,6%), methaan (1,6±0,6%) en sporen van ammoniak, acetyleen, blauwzuur en propaan (wat wijst op de actieve vorming van organische stoffen onder het oppervlak van Enceladus). Helaas bevat het apparaat geen speciale instrumenten voor het opnemen van complexe organische stoffen (aangezien ze zich niet eens konden voorstellen dat het apparaat dit zou vinden tijdens de missieplanning), dus het antwoord op de vraag “is het mogelijk dat er leven bestaat onder de oppervlakte van Enceladus? ?” Cassini liet het aan zijn volgelingen over.
Op 26 juli 2009 werd de laatste door Cassini ontdekte satelliet ontdekt: de 300 meter lange S/2009 S 1, die werd ontdekt dankzij de 36 kilometer lange schaduw die hij werpt op de uiterste rand van de B-ring waarlangs zijn satellieten liggen. baan ligt:
Tweede uitbreiding en Cassini Solstice-missie
In februari 2010 werd besloten om de missie verder uit te breiden, die in september begon en zou duren tot mei 2017, toen het uiteindelijke lot van het apparaat zou worden beslist. Het omvatte nog eens 54 flybys van Titan en 11 flybys van Enceladus.De inspanningen van Cassini en zijn team, die erin slaagden een extra toewijzing van ongeveer 400 miljoen dollar binnen te halen voor de komende zeven jaar van de missie (waardoor de kosten van het programma op bijna 4 miljard dollar kwamen), waren niet tevergeefs: al in december 2010 werd tijdens de vlucht van Enceladus stelde het apparaat de aanwezigheid vast van een oceaan onder de noordpool (later werd ontdekt dat de oceaan niet alleen beperkt is tot het poolgebied). In hetzelfde jaar verscheen de Grote Witte Vlek opnieuw op het oppervlak van Saturnus - een enorme storm die ongeveer elke 30 jaar in de atmosfeer van Saturnus verschijnt (Cassini had hier veel geluk mee en slaagde erin om dergelijke stormen twee keer te registreren - in 2006 en 2010). Op 25 oktober 2012 registreerde het apparaat een krachtige ontlading in het apparaat, waardoor de temperatuur van de stratosferische lagen van de atmosfeer 83°C boven normaal steeg. Zo werd deze vortex de heetste storm in het zonnestelsel en overtrof zelfs de Grote Rode Vlek van Jupiter.
"De dag dat de aarde glimlachte"- een project georganiseerd op 19 juli 2013 door het hoofd van het Cassini-beeldvormingsteam, waarbij Cassini een foto maakte van het hele Saturnus-systeem, waartoe ook de aarde, de maan, Venus en Mars behoorden. Er zijn in totaal 323 foto's gemaakt, waarvan er 141 verder zijn gebruikt om het mozaïek samen te stellen:
De grond bevindt zich in de rechter benedenhoek en het origineel zonder handtekeningen is (4,77 MB).
Parallel hieraan lanceerde NASA een campagne " Zwaai naar Saturnus " waarbij 1.600 foto's werden verzameld, waarvan op 12 november een mozaïek werd samengesteld, dat dezelfde dag op de cover van de New York Times verscheen (let op, het origineel weegt 25,6 MB):
Van 2012 tot 2016 registreerde het apparaat veranderingen in de kleur van de zeshoek van Saturnus (foto's uit 2013 en 2017, origineel 6 MB):
"Huygens"
De landingssonde, genoemd naar Christiaan Huygens (ontdekker van Titan in 1655, waarop de sonde landde), is een apparaat van 318 kilogram met een diameter van 2,7 meter met 6 sets instrumenten:
1) een zender met constante frequentie ontworpen om de windsnelheid te meten met behulp van het Doppler-effect (Doppler Wind Experiment - DWE);
2) sensoren voor de fysieke eigenschappen van de atmosfeer die dichtheid, druk en druk meten elektrische weerstand atmosfeer, evenals versnellingssensoren op alle drie de assen, waarmee u, samen met het vorige apparaat, de dichtheid van de atmosfeer kunt instellen (Huygens Atmospheric Structure Instrument - HASI);
3) camera's van de zichtbare en infrarode spectra, parallel met het verkrijgen van beelden, het meten van het spectrum en de verlichting op de huidige hoogte van het apparaat (Descent Imager / Spectral Radiometer - DISR);
4) een pyrolyzer van aërosoldeeltjes die monsters van twee verwarmt verschillende hoogtes, en stuurde ze door naar het volgende apparaat (Aerosol Collector en Pyrolyser - ACP);
5) een gaschromatografie-massaspectrometer die de samenstelling en concentratie van individuele componenten van de atmosfeer van Titan meet, en op laatste fase- ook de bovenste laag grond die is verdampt door de verwarmer (Gas Chromatograaf Massaspectrometer - GCMS);
6) een set instrumenten voor het meten van oppervlakte-eigenschappen, waaronder een akoestische sensor die de dichtheid/temperatuur van de atmosfeer meet tijdens de laatste 100 meter afdaling op basis van de eigenschappen van geluid dat door het oppervlak wordt gereflecteerd (Surface-Science Package - SSP) .
Huygens scheidde zich op 24 december 2004 van Cassini af en bereikte op 14 januari de atmosfeer van Titan. De afdaling in de atmosfeer duurde 2 uur en 27 minuten, gedurende welke de thermische bescherming het apparaat en zijn drie parachutes, en na de landing zond het nog eens 72 minuten gegevens uit vanaf het oppervlak (totdat de Cassini-sonde, die als signaalrelais fungeerde, voorbij de horizon ging).
Internationale samenwerking van de Huygens-sonde
"Grote Finale"
In mei 2017 werd er beslist over het toekomstige lot van het apparaat: tegen het einde van de tweede uitgebreide missie had het nog maar heel weinig brandstof over, en 19 mogelijke opties missievoltooiingen waaronder een botsing met Saturnus, zijn grote ringen of ijzige manen, de baan van Saturnus in een heliocentrische baan of een stabiele baan rond Titan/Phoebe (en zelfs de optie van een botsing met Mercurius). Als gevolg hiervan werd besloten het apparaat de atmosfeer van Saturnus in te sturen om zo de satellieten van Saturnus te beschermen tegen hun mogelijke biologische besmetting. Om deze taak te volbrengen voerde het apparaat op 22 april een manoeuvre uit nabij Titan, waardoor het in de 2000 kilometer lange kloof tussen Saturnus en de dichtstbijzijnde ring terechtkwam.Sindsdien heeft hij 21 banen gemaakt op een afstand van slechts 1600-4000 km van de verzadigingswolken, terwijl hij ondertussen de atmosfeer van Saturnus naderde, en bevindt hij zich momenteel in zijn laatste 22e baan. Het apparaat zal zijn laatste foto's maken voordat het de atmosfeer binnengaat, waarna het zijn 4 meter lange antenne naar de aarde zal richten en gegevens over de samenstelling van de verzadigde atmosfeer vanaf zijn spectrometers zal verzenden totdat het atmosferische verstoringen kan afweren. Kort nadat hij het contact ermee heeft verloren, zal hij instorten en opbranden in de dichte lagen van de atmosfeer van Saturnus - ergens daar, in het sterrenbeeld Ophiuchus, 1,4 miljard km van ons verwijderd.
Negen jaar geleden 14 januari 2005, landde de Huygens-lander, nadat hij zich had losgemaakt van het interplanetaire ruimtestation Cassini, op het oppervlak van Titan, de grootste manen van Saturnus.
Totdat de batterijen aan boord volledig waren ontladen, ging het actieve onderzoekswerk door, dat begon tijdens de parachute-afdaling van Huygens en verder op de planeet, kortom een volledig succes van de missie, die bijna 8 jaar duurde!
De expeditie was een gezamenlijk project van de Amerikaanse NASA, de European Space Agency (ESA) en de Italiaanse Space Agency. Elk agentschap vormde een uitgebreide wetenschappelijke en technische samenwerking om ruimtevaartuigen en hun boordsystemen te ontwikkelen en te creëren. Het project werd met $ 3,3 miljard vertraagd.
Het Cassini-station, gemonteerd met het afneembare Huygens-apparaat en volledig gevuld met alle soorten brandstof, had een massa van ongeveer 6 ton De aanwezigheid hiervan aan boord van het ruimtevaartuig veroorzaakte veel groene protesten in de VS en Europa. Vandaag is het tijd om de fasen van dit indrukwekkende project en de verbazingwekkende ontdekkingen te herdenken die we in de eerste plaats te danken hebben aan de makers van het boordcomplex automatische controle
Cassini-Huygens, die voortreffelijke vliegtechnieken demonstreerde op een afstand van meer dan een lichtuur van de aarde. Gevallen en mensen.
De implementatie van een dergelijk grootschalig project, waarbij het naast veel technische problemen nodig was om veel complexe organisatorische problemen op te lossen, zou onmogelijk zijn geweest zonder de deelname van getalenteerde organisatoren die een enorme verantwoordelijkheid op zich namen. Ze werden: Cassini-projectmanager Robert Mitchell van het Laboratorium straalaandrijving
NASA. Wetenschappelijk directeur van het Cassini-project van NASA.
Dennis Matson Jean-Pierre Lebreton van de Europese Ruimtevaartorganisatie.
Ik wil nog een belangrijke deelnemer aan het programma noemen. Arts Carolyn Porco, hoofd van het ontwikkelingsteam van het Space Science Institute in Boulder (VS), verantwoordelijk voor het creëren van het fotografische apparatuurcomplex.
Dankzij de kenmerken van de apparatuur (camera's kunnen een object van 2,4 cm groot onderscheiden op een afstand van maximaal 4 km), konden we ons letterlijk dicht bij Saturnus bevinden. Zoals Carolyn Porco het zelf ooit zei: “Wij zijn de ogen van Cassini... Dankzij de eigenschappen van onze apparatuur kunnen we een gevoel van avontuur overbrengen. Het effect van aanwezigheid overtrof alle verwachtingen. Door dit alles voel ik me een beetje zoals Steven Spielberg."
“Daar en terug”: Aarde-Venus-Aarde en verder... Het Cassini-Huygens-complex werd op 15 oktober 1997 in een baan rond de aarde gelanceerd door het Titan-IVB-draagraket, het laatste in de geschiedenis van deze luchtvaartmaatschappijen. De weigering om raketten van dit type verder te gebruiken was grotendeels te wijten aan de hoge toxiciteit van de gebruikte brandstof (hydrazine-heptyl) en de extreem hoge kosten ($ 400 miljoen zonder de kosten van de lading). Na extra versnelling vertrok het ruimtestation... nee, niet richting Saturnus, maar in een heel andere richting - richting de zon.
Op 26 april 1998 naderde Cassini Venus op een afstand waardoor deze een versnellende zwaartekrachtmanoeuvre in zijn zwaartekrachtveld kon uitvoeren, en deze manoeuvre werd met succes voltooid. Het station voerde dezelfde "truc" opnieuw uit nabij Venus op 24 juni 1999, waarna het, nadat het de vereiste snelheid had bereikt en een voorwaardelijke 68 ton brandstof had "bespaard", terugkeerde naar de aarde.
In de buurt van de aarde voerde Cassini op 18 augustus 1999 opnieuw een zwaartekrachtmanoeuvre uit, waarna het koers zette naar Jupiter, die het station medio 2000 naderde. Na nog een versnellingsmanoeuvre in het zwaartekrachtveld van de Jupa te hebben uitgevoerd, ging Cassini naar binnen ontwerp punt ontmoetingen met Saturnus. Het grootste deel van de apparatuur aan boord was uitgeschakeld, het station 'viel in slaap'. De schoonheid van de oplossingen van interplanetaire navigators en het kolossale computerwerk dat ze doen, is moeilijk te waarderen voor niet-specialisten, maar dit is precies het geval: het moeilijkste ballistische probleem werd op briljante wijze opgelost, ‘met eer’. Bravo!
Saturnus bevindt zich op armlengte. In januari 2004 begon het ‘ontwaken’ van de boordsystemen van het station. Het gebeurde zo dat de eerste persoon die we tegenkwamen op weg naar Saturnus Phoebe was, een kleine Saturniaanse ‘maan’ met een diameter van ongeveer 200 kilometer. Op 11 juni passeerde Cassini slechts 2.068 km van Phoebe.
Verdere operaties om Saturnus te naderen, de vlucht door de gaten tussen de ringen te controleren en te remmen werden onafhankelijk uitgevoerd door de Cassini-boordcomputer. Radiobesturing in realtime was onmogelijk - het station bevond zich op een afstand van bijna 1,5 lichtuur van de aarde.
En er moest veel gebeuren: het station correct oriënteren, de hoofdremmotoren gedurende 38 seconden aanzetten om het naderingstraject precies in de opening tussen de F- en G-ringen van Saturnus te “richten” (hieronder afgebeeld), draai het station opnieuw zodat de constructieve De sterk gerichte antenne een soort "schild" werd dat het station beschermde tegen vaste deeltjes die zich in de zone van de ringen bevonden (je kon het geluid van kosmisch stof horen "drommelen" op het lichaam met je eigen oren - deze geluiden werden opgenomen door een microfoon en naar de aarde verzonden).
Nadat hij het vlak van de ringen was gepasseerd, was het nodig om het mondstuk van de remmotor van het station te heroriënteren voor de tweede remfase, die 97 minuten duurde, waardoor Cassini in een baan rond Saturnus terechtkwam met een minimale afstand van 20.000 km tot de buitenste laag. van wolken. Bereken vervolgens opnieuw de oriëntatie van het station en maak een tweede “duik” tussen de ringen, waarbij een traject wordt opgebouwd van waaruit Huygens op Titan kan worden gedropt. En dit gaat allemaal volledig automatisch.
Tijdens deze vlucht heeft Cassini verbluffende beelden van de ringen van Saturnus gemaakt en naar de aarde teruggestuurd, de een na de ander, waarvan de structuur nu pas in detail kan worden onderzocht.
Naar Titaan! Op 2 juli 2004, 30 uur na zijn ‘aankomst’ bij Saturnus, naderde Cassini Titan voor het eerst op een afstand van 339 duizend km. De eerste infraroodspectra van de atmosfeer onthulden de aanwezigheid van een heel "boeket" organische stoffen - methaan, ethaan, diacetyleen, benzeen, blauwzuur, propaan... Op 26 oktober vond de tweede nadering van Titan plaats, die nu pas 1200 kilometer verderop. Op 25 december 2004 ontkoppelden het Cassini-station en de Huygens-lander, die op een onafhankelijke vlucht vertrokken naar een vooraf berekend ontmoetingspunt met Titan.
Titanium. Op 14 januari 2005 kwamen managers en vooraanstaande specialisten van het Cassini-Huyzgens-programma bijeen in Darmstadt (Duitsland) in het European Space Operations Center (ESOC). Volgens berekeningen zal op deze dag de afdalingsmodule de atmosfeer van Titan binnendringen, waarna een complex programma voor het regelen van het remmen en de parachute-afdaling moet worden gelanceerd, terwijl tegelijkertijd parameters worden gefotografeerd en gemeten. omgeving. De eerste signalen van Huygens, ontvangen door de Green Bank radiotelescoop in West Virginia (VS), gaven aan dat de afdalingsmodule intact was en per parachute aan het dalen was. Op een speciaal bijeengeroepen persconferentie algemeen directeur ESA Jean-Jacques Dordain kondigde plechtig aan: “Wij zijn de eerste bezoekers van Titan!” Algemeen applaus, gefeliciteerd...
Ondertussen landde Huygens. Het vloog met een snelheid van 6,1 km/s de atmosfeer van Titan in, terwijl het hitteschild tot 3500⁰С werd verwarmd. Op een hoogte van 170-190 km en een snelheid van 400 m/s opent de eerste remparachute, na 2,5 seconden de tweede, de belangrijkste. Na 42 seconden wordt het hele complex van wetenschappelijke apparatuur van de sonde ingeschakeld en begint de fotografie. Op een hoogte van 700 m gaat het landingslicht aan... De landing was niet al te zacht (de snelheid was ongeveer 4,5 m/s), maar de uitrusting overleefde.
Cassini ontving en stuurde Huygens-signalen gedurende 147 minuten en 13 seconden door naar de aarde tijdens de afdalingsfase en 72 minuten en 13 seconden vanaf het oppervlak. Op aarde werden de signalen van de sonde ontvangen door 17 radiotelescopen over de hele wereld. Volgens hen na 3 uur en 10 minuten. Na de landing werkte de Huygenszender nog.
Om acht uur 's avonds kregen journalisten de eerste drie foto's te zien die vanuit de Huygens waren verzonden: een zicht op het landingsgebied vanaf een hoogte van 16 km; een prachtig zijpanorama vanaf een hoogte van ongeveer 8 km, bergen, methaanzee, kustmist... en een foto rechtstreeks vanaf het oppervlak van Titan. Geweldige wereld, ondergedompeld in oranje schemering en geketend door 179 graden vorst...
Op 15 september 2017 verbrandde het Cassini-ruimtevaartuig in de atmosfeer van Saturnus. Dit evenement verenigde ruimteliefhebbers over de hele aarde. Cassini was niet zomaar een satelliet. Hij diende als een van de belangrijkste symbolen van ruimteonderzoek en wetenschap in het algemeen. Hetzelfde symbool als de Hubble-telescoop of de Large Hadron Collider.
Cassini werd in 1997 gelanceerd. Stel je voor: dit is het jaar waarin Titanic, Quake 2 en de eerste Fallout werden uitgebracht. Tijdens het werk van Cassini groeide een hele generatie op. Dankzij Cassini raakten veel liefhebbers van moderne astronomie geïnteresseerd in de ruimte. Daarom herdenken we vandaag de geschiedenis van de missie en brengen we haar het eerbetoon dat ze verdient.
Van concept tot lanceerplatform
In 1980–1981 maakte het paar een historische scheervlucht langs Saturnus. Ze maakten de eerste gedetailleerde foto's van de planeet, haar ringen en satellieten, en analyseerden de atmosfeer en het magnetische veld. De resultaten verbaasden astronomen. Het bleek dat de ringen van Saturnus uit honderden dunne ringen bestaan die zich vormen complex systeem. Titan, de grootste satelliet van Saturnus, werd aan het zicht onttrokken door een laag koolwaterstofnevel die ondoorzichtig was in het zichtbare spectrum. De satelliet Iapetus zag eruit alsof de ontwerper van het zonnestelsel vergeten was hem te schilderen: een van de hemisferen scheen helder, als verse sneeuw, de andere was zwart, als roet.
Cassini-montage
De Voyagers waren fysiek niet in staat om in de buurt van de planeet te blijven en deze langer te bestuderen. Om de mysteries van Saturnus en zijn manen te ontrafelen was een fundamenteel andere missie nodig. Een apparaat dat in een baan rond de planeet zou kunnen gaan en deze gedurende meerdere jaren zou kunnen verkennen.
In 1982 begonnen wetenschappers van NASA en ESA met het eerste overleg over een gezamenlijke langdurige missie naar het Saturnussysteem. Het zou bestaan uit een orbiter en een lander die op Titan zouden landen en zouden zien wat er op het oppervlak gebeurde. De missie is vernoemd naar Giovanni Cassini, de beroemde 17e-eeuwse astronoom die de vier manen van Saturnus en de opening in de ringen ontdekte.
De onderhandelingen waren niet gemakkelijk. Destijds werden de betrekkingen tussen NASA en ESA bemoeilijkt door de annulering van een aantal gezamenlijke projecten. Maar in 1988 werden de partners het uiteindelijk eens over de verdeling van de verantwoordelijkheden. NASA zou de Cassini-orbiter bouwen, ESA zou de Huygens-afdalingssonde voor Titan bouwen. Het is vernoemd naar Christiaan Huygens, die de ringen van Saturnus en Titan zelf ontdekte.
Model van het Huygens-apparaat
Cassini's problemen hielden daar niet op. Het totale budget van het project bedroeg meer dan drie miljard dollar (80% van de middelen werd toegewezen door NASA), en het Amerikaanse Congres heeft herhaaldelijk gedreigd het project van financiering te beroven. Zelfs bij NASA steunde niet iedereen de missie. Maar Cassini overleefde het, niet in de laatste plaats dankzij de inspanningen van ESA-lobbyisten. Het ging zelfs zo ver dat er brieven aan de Amerikaanse vice-president Al Gore werden gestuurd waarin hem werd gevraagd het programma niet te sluiten. Als gevolg hiervan kreeg de missie, hoewel met moeite, de nodige financiering.
De nieuwste bedreiging voor Cassini zijn de groene. Kort voor de lancering begonnen milieuactivisten met demonstraties op Cape Canaveral en spanden ze een rechtszaak aan waarin ze een verbod op de lancering eisten. Oorzaak? 32 kilogram plutonium-238 aan boord van het station. Feit is dat de omgeving van Saturnus 100 keer minder zonlicht bereikt dan de aarde. Om energie op te wekken, werd Cassini daarom uitgerust met een radio-isotoopgenerator.
Milieuactivisten verklaarden dat er in het geval van een ongeval sprake zou zijn van radioactieve besmetting en eisten van Cassini dat ze “de aarde zouden redden”. En hoezeer NASA-experts ook uitlegden dat het plutonium zelfs in het geval van een ongeluk in een beschermde container zou blijven, dit kon de ‘groenen’ niet overtuigen. Gelukkig hield de rechtbank geen rekening met de horrorverhalen over het milieu en annuleerde de lancering niet.
Lancering van de Centaur-raket met Cassini aan boord
Zeven jaar op de vlucht
Cassini werd op 15 oktober 1997 gelanceerd en was op weg naar... Venus. Er is hier geen sprake van een fout. De massa van het station bedroeg bijna zes ton, waardoor het een van de grootste interplanetaire voertuigen in de geschiedenis was: alleen de Sovjet-Phobos wogen meer. De kracht van de raket was niet genoeg om zo'n gevaarte rechtstreeks naar Saturnus te sturen. Dus ingenieurs maakten gebruik van de zwaartekracht. Cassini vloog twee keer langs Venus, vervolgens langs de aarde en ten slotte langs Jupiter. Door deze zwaartekrachtmanoeuvres kon het voertuig de vereiste snelheid bereiken.
Terwijl hij langs Jupiter vloog, slaagde Cassini erin deze gasreus te bestuderen. Hij ontdekte verschillende nieuwe stormen in de atmosfeer en maakte destijds foto's van de hoogste kwaliteit van de planeet. Tegelijkertijd controleerden ingenieurs de functionaliteit van de instrumenten van het station.
"Portret" van Jupiter gemaakt van verschillende Cassini-foto's
In de vroege zomer van 2004 bereikte Cassini de omgeving van Saturnus. Op 11 juni passeerde het ruimtevaartuig Phoebe, een van de verste satellieten van de planeet, die op bijna 13 miljoen kilometer van de gasreus draait (dat is 36 keer de afstand tussen de aarde en de maan). Cassini had slechts één kans om deze ongewone maan te bezoeken, en het traject ervan was speciaal ontworpen voor een korte vlucht.
Op 1 juli voerde Cassini een uiterst moeilijke manoeuvre uit, waarvan het lot van de hele missie afhing. Het was succesvol. Cassini zette de hoofdmotor 96 minuten aan en ging langzamer rijden zodat de zwaartekracht van de planeet hem kon oppikken. Het werd dus de eerste kunstmatige satelliet van Saturnus in de geschiedenis.
Dit is hoe Cassini Saturnus zag
Dertien jaar voor Saturnus
"Ik heb dingen gezien die jullie mensen niet zouden geloven..." Als Cassini kon praten, zou het zeker Blade Runner citeren. Vanaf het allereerste begin van zijn werking begon het apparaat ontdekkingen te doen, de een nog ongelooflijker dan de ander. Laten we voor liefhebbers van statistiek zeggen dat het station tijdens de dertien jaar van zijn verblijf op Saturnus ongeveer 400.000 foto's heeft gemaakt en meer dan 600 gigabyte aan informatie naar de aarde heeft gestuurd. Op basis van hun resultaten zijn er al ongeveer 4.000 wetenschappelijke artikelen geschreven – en dit aantal zal nog groeien, omdat Cassini-gegevens nog vele jaren zullen worden geanalyseerd. Om alle prestaties van de missie te beschrijven zou een hele verzameling essays nodig zijn. We noemen slechts kort de belangrijkste mijlpalen.
Een van de prioritaire doelen van de missie was Titan. In januari 2005 scheidde de Huygens-sonde zich af van Cassini en maakte een historische landing op het oppervlak. De Huygens-beelden lieten complex terrein zien met gebieden die leken op rivierbeddingen kustlijn. Foto's van het oppervlak tonen ronde stenen met sporen van blootstelling aan vloeistoffen.
Titan van beide kanten op de Cassini-foto
Vervolgens voltooide Cassini meer dan honderd flybys van Titan. Het apparaat scande het oppervlak van de satelliet met een radar en door in het infraroodbereik te schieten, werd het mogelijk om onder de nevel te kijken. Het bleek dat Titan meren, rivieren, zeeën en zelfs regens heeft. Maar niet uit water, maar uit vloeibare koolwaterstoffen - een mengsel van ethaan en methaan. De temperatuur op Titan is zodanig dat deze stoffen in drie toestanden tegelijk kunnen voorkomen (vloeistof, gas, vast) en dezelfde rol kunnen spelen als water op onze planeet. Dit is het enige lichaam in het zonnestelsel naast de aarde waar er een volledige vloeistofcyclus is en er permanente watermassa's op het oppervlak voorkomen. Om precies te zijn, koolwaterstoffen.
Huygens landt op Titan, concept art
Opname van atmosferische wind op Titan gemaakt door Huygens tijdens de landing
Over het geheel genomen lijken de omstandigheden op Titan sterk op de vroege aarde in het pre-zuurstoftijdperk. De satelliet bleek een soort tijdmachine: hij maakte het mogelijk om de processen te bestuderen die zouden kunnen leiden tot het ontstaan van leven op onze planeet. Sommige wetenschappers gaan er zelfs voorzichtig van uit dat, ondanks de lage temperaturen, de eenvoudigste levensvormen misschien al bestaan op Titan.
Mercatorplateau gefotografeerd door Huygens
Video van de landing op basis van foto's van het apparaat
Maar in het Saturnussysteem was er een nog aantrekkelijker doelwit voor astrobiologen: Enceladus. Vóór de Cassini-missie werd het simpelweg beschouwd als een van de vele ijzige manen van Saturnus die van weinig belang waren. Maar na Cassini’s eerste bezoek aan Enceladus moesten deze ideeën radicaal herzien worden.
Enceladus, planeet van gigantische geisers
Het bleek dat Enceladus, ondanks zijn relatief kleine formaat (de diameter van de satelliet is 520 kilometer, bijna zes keer kleiner dan die van de maan), een van de meest geologisch actieve lichamen in het zonnestelsel is. De zuidpool is dicht bezaaid met geisers die voortdurend water de ruimte in stoten. Dit water vormt een aparte ring rond Saturnus. De ontdekking van de Enceladus-geisers is een wetenschappelijke sensatie geworden. Het Cassini-programma werd dringend gewijzigd en in de daaropvolgende jaren bezocht het apparaat de satelliet meer dan eens. Verschillende keren vloog Cassini rechtstreeks door zijn emissies en analyseerde de chemische samenstelling ervan.
Geisers van Enceladus
Gegevens verzameld door Cassini toonden aan dat onder het ijskoude oppervlak van Enceladus een mondiale oceaan van vloeibaar water ligt. De diepte wordt geschat op 10 kilometer, de dikte van het ijs erboven varieert van 2 tot 30 kilometer. Chemische analyse van het uitgeworpen water bracht zouten, organische verbindingen en stoffen aan het licht, wat erop wijst dat er actieve hydrothermische processen plaatsvinden in de oceaan van Enceladus. Nu wordt deze satelliet beschouwd als de meest geschikte plaats voor leven in het zonnestelsel buiten de aarde.
Cassini slaagde erin het mysterie van de ‘ondergeschilderde’ Iapetus op te lossen. Het bleek dat de verschillen in de kleur van de satelliet te wijten zijn aan stof: meteorietinslagen slaan hem uit de verre manen van Saturnus, en hij nestelt zich op het leidende halfrond van Iapetus (dit is het halfrond waarmee hij "vooruit" beweegt). in zijn baan). Met stof bedekte gebieden warmen meer op dan aangrenzende gebieden. Als gevolg hiervan verdampt en condenseert het ijs daar waar de oppervlaktetemperatuur lager is: aan de achterzijde en in de circumpolaire gebieden. Er wordt een positieve feedback gevormd: donkere gebieden worden nog donkerder en omgekeerd.
Cassini ontdekte er ook nog een unieke eigenschap Iapetus is een ringvormige bergketen, de "muur van Iapetus", die zich uitstrekt langs de evenaar. Ongewoon onderwijs heeft een hoogte tot 13 kilometer, een breedte tot 20 kilometer en een totale lengte van ongeveer 1.300 kilometer. Volgens één theorie had Iapetus ooit een ring en vielen de deeltjes ervan naar het oppervlak en vormden een muur.
Zwart-witte Iapetus in Cassini-afbeeldingen
Maar natuurlijk bestudeerde Cassini niet alleen de satellieten van Saturnus, maar ook de planeet zelf. Gedurende de jaren van de missie heeft het apparaat verschillende seizoenswisselingen vastgelegd. Ze manifesteerden zich vooral duidelijk in de zeshoek - dit is de naam die wordt gegeven aan de verbazingwekkende zeshoekige vortex die zich op de noordpool van de planeet bevindt. De breedte van deze formatie is 25 duizend kilometer, ongeveer twee diameters van de aarde. Cassini legde vast hoe, met de komst van de zomer, Noordelijk halfrond De zeshoek van Saturnus veranderde van kleur van donkerblauw naar goudkleurig. Intensiteit ultraviolette straling Toen dit toenam, veroorzaakte dit fotochemische reacties en begonnen verbindingen (tholinen) te worden gesynthetiseerd op de noordpool, waardoor de kleur van de storm veranderde.
De zeshoekige vortex van Saturnus in 2016
Cassini heeft het ringsysteem van Saturnus vele malen gefotografeerd. De beelden toonden hun buitengewone complexiteit en variabiliteit. Talloze satellieten van Saturnus oefenen hun zwaartekracht uit op de ringen van de planeet, en daarom worden er wervels, golven, knikken, lussen en andere structuren in gevormd. Sommige kleine manen draaien direct in de ringen. Hun zwaartekracht versnelt de deeltjes van de ringen, waardoor er scheuren in ontstaan. Andere satellieten spelen de rol van “herders”. De banen van Prometheus en Pandora lopen bijvoorbeeld binnen en buiten de F-ring. De zwaartekracht van een paar satellieten houdt de deeltjes van de ringen in dezelfde baan, waardoor ze zich niet in verschillende richtingen kunnen verspreiden.
De hoogste kwaliteit foto van de ringen van Saturnus
We mogen Cassini’s doel, namelijk het populariseren van ruimteonderzoek, niet vergeten. Het bleek gemakkelijk te zijn. Saturnus is misschien wel de meest prachtige planeet Het zonnestelsel en zijn foto's hebben waarschijnlijk veel mensen geïnspireerd om hun leven met de ruimte te verbinden.
Een van Cassini's beroemdste foto's werd gemaakt op 19 juli 2013. Op die dag maakte het apparaat panoramische fotografie van de planeet en haar omgeving. Op het moment van fotograferen stond de zon precies achter Saturnus, waardoor de ringen effectief werden benadrukt. Op één van de foto’s was ook onze planeet te zien. Vanaf een afstand van 1,5 miljard kilometer ziet het eruit als een lichtblauwe stip.
“The Day the Earth Smiled”: de beroemde foto onderging een uitgebreide kleurcorrectie om de planeten beter zichtbaar te maken. De aarde is een nauwelijks waarneembaar punt rechtsonder onder de ringen
Cassini's laatste avontuur
Cassini wordt vaak de ideale ruimtemissie genoemd. Het apparaat functioneerde ruimschoots langer dan de nominale levensduur van vier jaar en voltooide alle taken zonder grote incidenten. Maar helaas heeft elke technologie een factor die de bedrijfstijd beperkt. In het geval van Cassini waren dit de brandstofreserves die nodig waren voor koerscorrecties. Zonder dit zou de controle over het apparaat onmogelijk zijn geworden. Een ongecontroleerd station zou op een van de manen van Saturnus kunnen botsen en daar terrestrische microben kunnen vervoeren. Om een dergelijk scenario uit te sluiten, besloot NASA Cassini in de atmosfeer van de planeet te verbranden.
Maar daarvoor moest het apparaat het laatste avontuur overleven: 20 banen aan de buitenrand van de ringen van Saturnus, en vervolgens nog eens 22 banen tussen de atmosfeer van de planeet en de binnenrand van de ringen. Geen enkel voertuig is ooit in dit gat gedoken. De manoeuvre werd als zeer gevaarlijk beschouwd, maar aangezien de missie al bijna voltooid was, besloot NASA het risico te nemen.
Artist's impression van Cassini's laatste vlucht
Net als voorheen voltooide Cassini op briljante wijze al zijn taken. Hij verzamelde gegevens die dit mogelijk zouden moeten maken het belangrijkste mysterie Saturnus - leeftijd en oorsprong van zijn ringen. Volgens één versie vormden ze zich samen met de planeet. Volgens een ander zijn de ringen veel jonger en verschenen ze als gevolg van de recente (naar kosmische maatstaven) vernietiging van een van de manen van Saturnus. Cassini-gegevens zullen nog vele maanden worden geanalyseerd, maar de voorlopige resultaten tot nu toe spreken in het voordeel van de tweede versie.
Cassini moest nog een laatste taak voltooien. Tijdens de terugkeer gebruikte het voertuig stuwraketten om de antenne zo lang mogelijk op de aarde gericht te houden. Cassini was al uit elkaar gevallen en bleef gegevens verzenden over de samenstelling van het gasomhulsel en het magnetische veld van Saturnus. Zelfs hier slaagde het apparaat erin het plan te overtreffen en daarin stand te houden extreme omstandigheden 30 seconden langer dan de simulaties voorspelden. Om 11 uur 55 minuten en 46 seconden universele tijd ontving NASA's deep space-communicatiecomplex in Canberra het laatste signaal van Cassini. Tegen die tijd was het apparaat zelf al in fragmenten uiteengevallen en veranderd in een vlammende meteoor.
NASA nam zonder rouw afscheid van Cassini. Toch is dit geen ramp, maar het einde van een succesvolle missie (NASA/Joel Kowsky)
Het einde van de missie riep tegenstrijdige emoties op: trots, bewondering, verdriet en leegte. Cassini is al zo lang in bedrijf dat het moeilijk is om zich een tijd te herinneren dat het er niet was. Je kunt je voorstellen wat de deelnemers aan de missie, die al sinds de jaren tachtig aan het project werkten, ervaarden toen ze het signaal van het apparaat zagen verdwijnen.
Het wordt nog droeviger als je beseft dat je minstens tien jaar zult moeten wachten op de volgende expeditie naar de verre planeten van het zonnestelsel. Helaas is ruimteverkenning een langzame aangelegenheid en staat er geen missie aan de horizon die vergelijkbaar is met de ambitie van Cassini. Men kan alleen maar troost putten uit het feit dat, gebaseerd op verzameld door het station Uit deze gegevens zullen veel nieuwe ontdekkingen worden gedaan.
Cassini's nalatenschap zal nog heel lang voortleven. De foto's die hij van Saturnus en zijn manen maakte, zullen voor altijd bij ons blijven. Dankzij Cassini konden we deze kosmische lichamen, die voorheen voor ons slechts stipjes aan de hemel waren, in al hun glorie zien.
Het Amerikaanse ruimtevaartuig Cassini, gelanceerd in oktober 1997, is ontworpen om Saturnus en zijn maan Titan te bestuderen. Het station passeerde ook Jupiter en arriveerde op 30 juni 2004 bij Saturnus. en de eerste kunstmatige satelliet van deze planeet worden.
Cassini neemt de Europese sonde Huygens mee aan boord, die in januari 2005 werd gelanceerd. zou voor het eerst op Titan moeten landen - de enige satelliet in het zonnestelsel met een dichte atmosfeer. Tijdens zijn missie zal Cassini minstens 76 banen rond de gigantische planeet maken en 45 benaderingen van Titan.
Cassini is ontwikkeld en geassembleerd in het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van NASA. De Huygens-sonde is gemaakt door de European Space Agency. Het hele project kostte ruim 3,4 miljard dollar, waarvan 75% door de Verenigde Staten werd toegekend. Opgemerkt moet worden dat momenteel alleen NASA elektrische generatoren voor radio-isotopen maakt, en daarmee een monopolist is in de productie van apparaten die zijn ontworpen om verre planeten te bestuderen. Cassini moet minimaal vier jaar in de baan van Saturnus verblijven en 76 banen rond de planeet maken, waaronder 45 benaderingen van Titan, 3 van Enceladus en één van Phoebe, Hyperion, Dione en Rhea.
Het is mogelijk dat de missie voor een langere periode wordt verlengd. Eerder vlogen Pioneer 11 en Voyagers langs Saturnus. Cassini's missie omvat het bestuderen van: de atmosfeer van Saturnus, inclusief de dynamiek, structuur, wolken, wind, bliksem, temperatuur en chemische samenstelling; ionosfeer en magnetisch veld van de planeet; De ringen van Saturnus, inclusief kaarten chemische samenstelling en ringdeeltjesgrootte; interacties van de ringen met satellieten, de ionosfeer en magnetisch veld Saturnus; de chemische samenstelling en structuur van de atmosfeer van Titan; Het oppervlak van Titan, inclusief de fysieke toestand (vloeistof/vast), chemische samenstelling, topografie en geologie; andere satellieten van Saturnus. Het is met name de bedoeling om beelden van het oppervlak van Titan te verkrijgen van het Huygens-bord, en om een kaart van Titan samen te stellen met behulp van de Cassini-radar. De vliegroute van Cassini werd berekend om de brandstofkosten te minimaliseren. Als gevolg hiervan passeerde het apparaat tweemaal Venus (in 1998 en 1999), één keer langs de aarde, en ook langs Jupiter. De missie van het station omvatte dus taken om Venus en Jupiter te bestuderen (inclusief gezamenlijke experimenten met Galileo).
Het gewicht van de Cassini bij de lancering was 5.710 kg, inclusief de Huygens van 320 kg, 336 kg aan wetenschappelijke instrumenten en 3.130 kg brandstof. De afmetingen van het station zijn 6,7 m hoog en 4 m breed. De magnetometer is gemonteerd op een mast van 11 meter; er zijn ook drie op afstand gelegen structuren van 10 meter die fungeren als antennes voor het opnemen van golven in het plasma. Het apparaat bevat 14 km aan draden en kabels. De Cassini-orbitale module bevat 12 wetenschappelijke instrumenten, Huygens – nog eens 6, wat 27 verschillende instrumenten mogelijk maakt. wetenschappelijke experimenten. Het apparaat bevat indrukwekkende computerhardware.
In feite is elk wetenschappelijk instrument uitgerust met zijn eigen microcomputer, en zo technische systemen- twee (om de betrouwbaarheid te vergroten). De door IBM vervaardigde hoofdcomputer heeft een geheugen van twee “megawoorden”. De computer is ontworpen voor gebruik in de luchtvaart en heeft zijn hoge betrouwbaarheid al eerder bewezen onder extreme bedrijfsomstandigheden. Het computersysteem heeft een meerfasig systeem voor bescherming tegen fouten en storingen. De opslag van wetenschappelijke en officiële informatie wordt uitgevoerd door een speciaal apparaat dat geen bewegende delen heeft (eerdere apparaten gebruikten magneetband). Elektriciteit wordt opgewekt door drie radio-isotoop thermo-elektrische generatoren. Cassini heeft meer dan 30 kg plutonium-238 aan boord, dat tijdens het verval warmte vrijgeeft die wordt omgezet in elektriciteit.
Het apparaat is uitgerust met twee hoofdstraalmotoren met een vermogen van 445 Newton (de motor wordt gedupliceerd in geval van pech). Cassini is ook uitgerust met 16 stuwraketten, die worden gebruikt om het voertuig te stabiliseren en tijdens kleine orbitale manoeuvres.
Cassini wordt in drie vlakken gestabiliseerd dankzij de werking van motoren, evenals speciale schijfapparaten (precies gerichte stabilisatie van het apparaat wordt bereikt door de schijven te draaien uitgevoerd door elektromotoren) en gyroscopen. De navigatie wordt uitgevoerd door de sterren; de coördinaten van 5000 sterren worden in de computer opgeslagen.
Het apparaat is uitgerust met één hoofd- en twee laagvermogenantennes. De hoofdantenne wordt gebruikt om op 8,4 GHz met de aarde te communiceren, om gegevens van Huygens te ontvangen en ook als radar. De antenne wordt ook gebruikt bij het uitvoeren van experimenten met de doorgang van radiosignalen (in verschillende bereiken) door de atmosfeer van Saturnus en Titan en de ringen, waardoor het mogelijk wordt de druk in de atmosfeer, de deeltjesgrootte van de ringen en andere zaken te bepalen. parameters. Voordat Cassini een aanzienlijke afstand van de zon af vloog, werd de 4 meter lange schotel van de hoofdantenne gebruikt om het apparaat tegen zonnestraling te beschermen. Omdat de antenne niet naar de aarde gericht was, werden voor de communicatie twee antennes met laag vermogen gebruikt (in principe is één antenne met laag vermogen voldoende voor communicatie met de aarde).
Cassini is uitgerust met twee camera's: voor overzichtsbeelden en voor beelden van kleine ruimtes hoge resolutie. De camera's opereren niet alleen in het zichtbare bereik, maar vangen ook een deel van het infrarode en ultraviolette spectrum op. Met het elektronische camerasysteem kunt u beelden direct comprimeren. Dankzij de cameraresolutie kun je een munt met een diameter van 1,5 cm vanaf een afstand van 4 km zien. Het is de bedoeling om honderdduizenden afbeeldingen te ontvangen.
De op Cassini geïnstalleerde infraroodspectrometer is ontworpen om de temperatuur en samenstelling van de atmosfeer of het oppervlak van een object te bepalen. Met het apparaat kunt u met name de verdeling van temperatuur en druk diep in de atmosfeer, de samenstelling van gassen en de structuur van wolken en dampen bepalen. Het apparaat werkt in het nabije en middenbereik infrarood straling, de gevoeligheid is 10 keer hoger dan die van Voyagers. Een andere infraroodspectrometer, die in het zichtbare en infrarode deel van het spectrum werkt, voert dezelfde taken uit, waardoor u de hoeveelheid gegevens kunt vergroten. Daarnaast is er een extra spectrometer ontworpen om complexe organische (“prebiotische”) stoffen te detecteren. Met een ultraviolette spectrometer kunt u gedetailleerde beelden in het ultraviolet verkrijgen, wat zal helpen bij het bepalen van de structuur van atmosferen, temperatuur en de structuur van aerosolen in atmosferen. Cassini's radar (met behulp van de hoofdantenne) zal het mogelijk maken om het oppervlak van Titan in kaart te brengen en radio-emissies te detecteren over een breed scala aan frequenties (inclusief frequenties die niet toegankelijk zijn vanaf de aarde).
Daarnaast beschikt het station over een apparaat voor het opnemen van radiogolven, evenals golven in plasma. Cassini heeft instrumenten bij zich voor het bestuderen van magnetische velden, de magnetosfeer, het opnemen van geladen deeltjes en het opnemen van stofdeeltjes.
De Huygens-lander heeft een diameter van 2,7 m en bestaat uit twee delen: een beschermende module en een afdalingsmodule. De beschermende module bevat apparatuur voor het bewaken van het apparaat na scheiding van Cassini, evenals een krachtige beschermende laag die de vernietiging van het apparaat als gevolg van verwarming tijdens het binnendringen in de atmosfeer voorkomt. Tijdens de afdaling worden drie parachutes gebruikt.
De lander bevat wetenschappelijke instrumenten, waaronder: een structuuranalysator en fysieke kenmerken atmosfeer (hetzelfde apparaat zal na de landing de “geluiden van Titan” opnemen), een spectrale radiometer (die als camera kan werken en foto’s kan maken, en ook de temperatuurverdeling in de atmosfeer en op het oppervlak kan registreren), gaschromatograaf en massa spectrometer voor het analyseren van de chemische samenstelling van de atmosfeer, analysator van de structuur en chemische samenstelling van wolkendeeltjes en suspensie, analysator van fysieke kenmerken van het oppervlak. Het is de bedoeling dat Huygens in januari 2005 op het vaste of vloeibare oppervlak van Titan zal landen. en zal enkele tientallen minuten werken (een korte gebruiksduur is te wijten aan het ontladen van de batterij onder extreme omstandigheden lage temperaturen, evenals de agressiviteit van de omgeving).
Laden...
