La nave espacial Cassini orbitó Saturno desde el 30 de junio de 2004, hasta el 15 de septiembre de 2017, cuando la sonda terminó su vida con una inmersión en la atmósfera del planeta anillado.
Esta inmersión intencional de muerte se realizó para asegurarse de que Cassini nunca contaminase una luna de Saturno potencialmente habitable, como Encelado o Titán.
La misión es conocida por descubrimientos como el hallazgo de chorros de agua en erupción de Encelado y el rastreo de algunas lunas nuevas para Saturno.
Cassini es un proyecto conjunto entre varias agencias espaciales, que contrasta con las grandes sondas de la NASA del pasado, como Pioneer y Voyager. En este caso, los principales participantes son la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agenzia Spaziale Italiana (la agencia espacial italiana).
Historia del desarrollo
Cassini fue la primera nave espacial dedicada a observar Saturno y su sistema. Recibió su nombre de Giovanni Cassini, un astrónomo del siglo XVII que fue el primero en observar cuatro de las lunas de Saturno: Japeto (1671), Rea (1672), Tetis (1684) y Dione (1684).
Antes de esta nave espacial vinieron varios sobrevuelos de Saturno por Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980) y Voyager 2 (1981). Algunos de los descubrimientos que surgieron de estas misiones incluyeron descubrir que La superficie de Titán no se puede ver en longitudes de onda visibles (debido a su atmósfera espesa), y detecta varios anillos de Saturno que no eran visibles con telescopios terrestres.
Fue poco después del último sobrevuelo. , en 1982, que los comités científicos tanto en los Estados Unidos como en Europa formaron un grupo de trabajo para discutir posibles colaboraciones futuras. El grupo sugirió una misión insignia que orbitaría Saturno y enviaría una sonda atmosférica a Titán. Sin embargo, hubo una dificultad «clima fiscal» a principios de la década de 1980, señaló el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en una breve historia de la misión , que llevó la aprobación de Cassini hasta 1989.
Los europeos y los estadounidenses consideraron trabajar juntos o solos. Un informe de 1987 de la ex astronauta Sally Ride, por ejemplo, abogó por una misión en solitario a Saturno. Llamado «El liderazgo de la NASA y el futuro de Estados Unidos en el espacio», el informe dice que el estudio de los planetas gigantes gaseosos exteriores (como Saturno) ayuda a los científicos a aprender sobre sus atmósferas y estructura interna. (Hoy, también sabemos que este tipo de estudio nos ayuda a predecir la estructura de los exoplanetas, pero los primeros exoplanetas no se descubrieron hasta principios de la década de 1990).
«Titán es un objetivo de exploración especialmente interesante porque el La química orgánica que ahora se lleva a cabo allí proporciona el único laboratorio a escala planetaria para estudiar procesos que pueden haber sido importantes en la atmósfera terrestre prebiótica «, agregó el informe, lo que significa que en Titán hay una química que podría haber sido similar a la que estaba presente en la Tierra antes. surgió la vida.
El desarrollo de Cassini vino con al menos dos desafíos importantes para continuar. Para 1993 y 1994, la misión tenía un precio de $ 3.3 mil millones (aproximadamente $ 5 mil millones en dólares de 2017, o aproximadamente la mitad del costo del telescopio espacial James Webb.) Algunos críticos percibieron esto como demasiado alto para la misión. En respuesta, la NASA señaló que la Agencia Espacial Europea también estaba contribuyendo con fondos, y agregó que las tecnologías de Cassini estaban ayudando a f y misiones de la NASA de menor costo como Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder y el Telescopio Espacial Spitzer, según JPL.
Cassini también recibió críticas de grupos ambientalistas que estaban preocupados de que cuando la nave espacial sobrevoló la Tierra, su generador termoeléctrico de radioisótopos (energía nuclear) podría representar una amenaza para nuestro planeta, agregó el JPL. Estos grupos presentaron una impugnación legal en Hawái poco antes del lanzamiento en 1997, pero la impugnación fue rechazada por el tribunal de distrito federal de Hawái y la Corte de Apelaciones del Noveno Circuito.
Para abordar las preocupaciones sobre el radioisótopo de la nave espacial generadores termoeléctricos, que se utilizan comúnmente para las misiones de la NASA, la NASA respondió emitiendo un documento complementario sobre el sobrevuelo y detallando la metodología de la agencia para proteger el planeta, diciendo que había menos de una posibilidad entre un millón de impacto
Lanzamiento y crucero
Cassini no se dirigió directamente a Saturno, más bien, su misión involucró complicadas mecánicas orbitales.Pasó por varios planetas, incluidos Venus (dos veces), la Tierra y Júpiter, para obtener un impulso de velocidad al aprovechar la gravedad de cada planeta.
La nave espacial de casi 12,600 libras (aproximadamente 5,700 kilogramos) fue sacado de la Tierra el 15 de octubre de 1997. Pasó por Venus en abril de 1998 y junio de 1999, la Tierra en agosto de 1999 y Júpiter en diciembre de 2000.
Cassini se puso en órbita alrededor de Saturno el 1 de julio de 2004 . Entre sus principales objetivos estaba buscar más lunas, averiguar qué causó los anillos de Saturno y los colores en los anillos, y comprender más sobre las lunas del planeta.
Quizás las más importantes de Cassini La mirada detallada se produjo después de soltar el módulo de aterrizaje Huygens hacia Titán, la luna más grande de Saturno. El módulo de aterrizaje recibió su nombre del científico holandés Christiaan Huygens, quien en 1654 giró un telescopio hacia Saturno y observó que su extraña forma de gota: Galileo Galilei había visto por primera vez la forma en un telescopio y la dibujó en su cuaderno como algo así como orejas en el planeta, de hecho fue causada por r ings.
El módulo de aterrizaje Huygens descendió a través de la misteriosa neblina que rodea la luna y aterrizó el 14 de enero de 2005. Transmitió información a la Tierra durante casi 2,5 horas durante su descenso, y luego continuó transmitiendo lo que estaba viendo. desde la superficie durante 1 hora y 12 minutos.
En ese breve período de tiempo, los investigadores vieron imágenes de un campo de rocas y obtuvieron información sobre el viento y los gases de la luna en la atmósfera y la superficie.
Magníficas lunas
Una de las características que definen a Saturno es su número de lunas. Excluyendo los billones de toneladas de pequeñas rocas que forman sus anillos, Saturno tiene 62 lunas descubiertas en septiembre de 2012. La NASA enumera 53 lunas con nombre en uno de sus sitios web.
De hecho, Cassini descubrió dos lunas nuevas casi inmediatamente después de su llegada (Methone y Pallene) y antes de que terminara el 2004, detectó Polydeuces.
Mientras la sonda vagaba más allá de las lunas de Saturno, los hallazgos que envió de regreso a la Tierra revelaron cosas nuevas sobre sus entornos y apariencias. Algunos de los hallazgos más notables incluyen:
- Encontrar evidencia de agua líquida en Encelado, una luna congelada que dispara chorros de hielo cuando es deformada por la gravedad de Saturno. En 2015, Cassini hizo una serie de sobrevuelos de Encelado para obtener más información sobre el gas y el polvo en las columnas;
- Descubriendo y luego precisando más detalles sobre un lago de metano gigante en Titán;
- Deslizamientos de tierra de 50 millas en Iapetus;
- Una vista de cerca de Rea, revelando una superficie picada;
- Un enorme anillo, a 8 millones de millas de distancia de Saturno, probablemente de los escombros de Phoebe.
Saturno tampoco ha sido ignorado. Por ejemplo, en 2012, un estudio de la NASA postuló que las corrientes en chorro de Saturno en la atmósfera pueden ser impulsadas por el calor interno, en lugar de la energía del Sol. Los científicos creen que el calor genera vapor de agua desde el interior del planeta, que se condensa a medida que aumenta y produce calor. Se cree que ese calor está detrás de la formación de la corriente en chorro, así como de las tormentas.
Extensión y fin de la misión
La Cassini originalmente estaba programada para durar cuatro años en Saturno, hasta 2008, pero su misión se ha extendido varias veces. Su último y último tramo se llamó Misión Cassini Solstice, llamada así porque el planeta y sus lunas alcanzaron el solsticio nuevamente hacia el final de la misión. Saturno orbita alrededor del Sol cada 29 Años terrestres. Con la misión de Cassini que duró 13 años, esto significó que la nave espacial observó casi la mitad del cambio estacional de Saturno a medida que el planeta giraba alrededor de su órbita.
En 2016, la nave espacial se puso en una serie de maniobras finales para proporcionar vistas de cerca de los anillos, wi El objetivo final de hundir a Cassini en Saturno el 15 de septiembre de 2017. Esta estrategia fue diseñada para proteger a Encelado y otras lunas potencialmente habitables de la (pequeña) posibilidad de que Cassini colisione con la superficie, propagando microbios de la Tierra.
Los principales hitos de la final incluyeron:
- Órbitas de pastoreo de anillos: todas las semanas entre el 30 de noviembre de 2016 y el 22 de abril , 2017, Cassini hizo bucles alrededor de los polos de Saturno para observar el borde exterior de los anillos y aprender más sobre sus partículas, gases y estructura. También observó pequeñas lunas en esta región, incluidas Atlas, Daphnis, Pan y Pandora.
- El 22 de abril de 2017, Cassini hizo el sobrevuelo final de Titán.El sobrevuelo se hizo de tal manera que cambió la órbita de Cassini de modo que comenzó 22 inmersiones (una vez a la semana) entre el planeta y sus anillos. Esta fue la primera vez que una nave espacial exploró esta zona, y conllevó cierto riesgo porque el La órbita lo llevó entre la parte exterior de la atmósfera y la zona interior de los anillos (donde está en riesgo de chocar contra partículas o moléculas de gas).
- El 15 de septiembre de 2017, Cassini hizo una inmersión suicida en Saturno, tomando medidas mientras sus instrumentos pudieran establecer comunicaciones con la Tierra.
Parte de la ciencia que Cassini realizó durante este período incluyó la creación de mapas de los campos magnéticos y de gravedad del planeta , estimando cuánto material hay en los anillos y tomando imágenes de alta resolución de Saturno y sus anillos de cerca.
La nave espacial hizo un descubrimiento interesante desde su nuevo punto de vista. Encontró que el campo magnético de Saturno está estrechamente alineado con el eje de rotación del planeta, lo que desconcertó a los científicos debido a cómo creen que se generan los campos magnéticos, a través de una diferencia de inclinación entre el campo magnético y la rotación de un planeta. a fines de julio de 2017, sin embargo, los científicos planearon recopilar más datos para ver si quizás los procesos internos de Saturno confundían sus mediciones.
El legado de Cassini
Poco después de que la nave espacial desaparición, el planificador de la misión Cassini, Erick Sturm, dijo a los periodistas que planeaba escribir un informe sobre lo que él y su equipo aprendieron después de operar una misión durante tanto tiempo. Si bien el entusiasmo mantuvo a los científicos durante largos años (que a veces requirieron trabajar durante las vacaciones o en medio de la noche), la ingeniería también fue clave.
Kim Steadman, ingeniero del equipo Cassini durante 14 años, dijo que la redundancia era fundamental. Ella dijo que una rueda de reacción y algunos de los propulsores de la sonda fallaron durante la misión, lo que habría significado que la nave espacial no podría apuntar sus instrumentos para recolectar datos o comunicarse con la Tierra apuntando su antena al planeta. Sin embargo, la misión de Cassini continuó porque tenía copias de seguridad.
El equipo planea publicar el informe para ayudar con la planificación futura de la nave espacial; una de esas recomendaciones podría ser incluir un medidor de gas. Cassini murió con alrededor del 1 por ciento de su combustible quedaba, pero el ingeniero de propulsión principal Todd Barber dijo a Space.com que le costaba calcular cuánto combustible quedaba en la Cassini; tuvo que hacerlo a través de varios métodos indirectos. Esto significó que durante los últimos meses, Barber estaba un poco nervioso por las maniobras que requieren propulsión, ya que había un margen de error para sus cálculos y no sabía si quedaba suficiente combustible para llevarlas a cabo.
La misión puede haber terminado, pero los resultados científicos continúan fluyendo durante décadas porque aún no se ha analizado toda la información. La NASA también continuó publicando nuevas fotos de la nave incluso después de la muerte de Cassini. A fines de septiembre de 2017, por ejemplo, la agencia envió una foto de Encelado, un objetivo de gran interés debido a la gran cantidad de géiseres en la superficie de la luna.
También hay varias otras misiones en etapas iniciales. en los trabajos para volar a Saturno. Si bien estas misiones están a años de distancia, si alguna vez se aprueban, representan un interés científico en Saturno y sus lunas, y su diseño se basa en los descubrimientos de Cassini. Específicamente, cinco conceptos relacionados con Saturno compiten por la próxima misión New Frontiers, un programa que en los últimos años produjo la nave espacial New Horizons Pluto, el orbitador Juno Jupiter y la nave espacial de retorno de asteroides OSIRIS-REx. Las cinco propuestas son:
SPRITE (Saturn Probe Interior and Atmosphere Explorer), que volaría deliberadamente a la atmósfera de Saturno para observar su composición y estructura durante aproximadamente 90 minutos. Cassini duró solo un par de minutos. durante su inmersión, pero no fue diseñado para este trabajo.
Oceanus, que está diseñado para observar el potencial de habitabilidad de Titán examinando moléculas orgánicas «a través del ciclo metanológico y evaluando los procesos de intercambio entre la atmósfera , superficie y subsuelo «, según una descripción del proyecto presentada en la 48ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria en The Woodlands, Texas.
Dragonfly, que realizaría vuelos periódicos en la atmósfera de Titán para observar la materia orgánica en su superficie, en varios lugares.
Enceladus Life Finder, que volaría a través de plumas varias veces para recolectar y caracterizar las moléculas que están allí, compuestos orgánicos particularmente complejos que podrían indicar precursores de la vida.
Firmas de vida y habitabilidad de Encelado, de las cuales poco se ha publicado públicamente. Puede estar apuntando a las columnas de Encelado, que fueron examinadas periódicamente por Cassini durante los sobrevuelos.
Se seleccionará el candidato ganador entre las 12 misiones propuestas de Nuevas Fronteras (las otras misiones tienen como objetivo Venus, la luna o los cometas) a mediados de 2019 para su lanzamiento a más tardar en 2025.Sin embargo, hay una selección semifinal; La NASA seleccionará dos o tres de estas propuestas antes de esa fecha para un estudio adicional, antes de tomar la decisión final.