Cassini-avaruusalus kierteli Saturnusta 30. kesäkuuta 2004, 15. syyskuuta 2017 asti, jolloin koetin päätti elämänsä syöksymällä rengastetun planeetan ilmakehään.
Tämä tahallinen kuolinsukellus suoritettiin varmistaaksemme, että Cassini ei koskaan saastunut mahdollisesti asuttava Saturnuksen kuu, kuten Enceladus tai Titan.
Tehtävä tunnetaan löytöistä, kuten esimerkiksi Enceladuksesta purkautuvien vesisuihkujen löytämisestä ja muutaman uuden kuun jäljittämisestä Saturnusta varten.
Cassini on useiden avaruusjärjestöjen yhteishanke, joka on kontrasti aikaisemmista NASA-koettimista, kuten Pioneer ja Voyager. Tässä tapauksessa pääosallistujia ovat NASA, Euroopan avaruusjärjestö ja Agenzia Spaziale Italiana (Italian avaruusjärjestö).
Kehityshistoria
Cassini oli ensimmäinen omistettu avaruusalus, jota tarkasteltiin Saturnus ja sen järjestelmä. Se nimettiin 1600-luvun tähtitieteilijälle Giovanni Cassinille, joka havaitsi ensimmäisenä neljä Saturnuksen kuuta – Iapetus (1671), Rhea (1672), Tethys (1684) ja Dione (1684).
Ennen tätä avaruusalusta tuli useita Saturnuksen lentäjiä Pioneer 11: n (1979), Voyager 1: n (1980) ja Voyager 2: n (1981) mukaan. Jotkut näistä tehtävistä löytyneistä löydöistä sisälsivät sen selvittämisen, että Titanin pintaa ei voida nähdä näkyvillä aallonpituuksilla (sen paksun ilmakehän takia) ja useiden Saturnuksen renkaiden havaitsemisessa, joita ei ollut näkyvissä maanpäällisillä kaukoputkilla.
Se tapahtui pian viimeisen lennon jälkeen. , vuonna 1982, että sekä Yhdysvaltojen että Euroopan tiedekomiteat muodostivat työryhmän keskustelemaan mahdollisista tulevista yhteistyöryhmistä. Ryhmä ehdotti lippulaivaoperaatiota, joka kiertäisi Saturnusta ja lähettäisi ilmakehän koettimen Titaniin. ”finanssipolitiikka” 1980-luvun alussa, NASA: n suihkumoottorilaboratorio totesi operaation lyhyessä historiassa , joka sai Cassinin hyväksynnän vuoteen 1989.
Eurooppalaiset ja amerikkalaiset harkitsivat joko työskentelemistä yhdessä tai yksin työskentelemistä. Esimerkiksi entisen astronautin Sally Riden vuonna 1987 julkaisema raportti kannatti soolotehtävää Saturnukseen. ”NASA: n johtajuudeksi ja Amerikan tulevaisuudeksi avaruudessa” kutsutaan raportissa, että ulkoisten kaasujättien (kuten Saturnuksen) tutkiminen auttaa tutkijoita oppimaan ilmakehästä ja sisäisestä rakenteestaan. (Tänään tiedämme myös, että tällainen tutkimus auttaa meitä ennustamaan eksoplaneettojen rakennetta, mutta ensimmäiset eksoplaneettat löydettiin vasta 1990-luvun alussa.)
”Titan on erityisen mielenkiintoinen tutkimuskohde, koska siellä nyt tapahtuva orgaaninen kemia tarjoaa ainoan planeettamittakaavan laboratorion prosessien tutkimiseen, jotka ovat saattaneet olla tärkeitä maan prebioottisessa ilmakehässä ”, raportti lisäsi, mikä tarkoittaa, että Titanilla on kemia, joka olisi voinut olla samanlainen kuin mitä maapallolla oli ennen elämä syntyi.
Cassinin kehitykseen liittyi ainakin kaksi suurta haastetta etenemiseen. Vuosina 1993 ja 1994 tehtävällä oli 3,3 miljardin dollarin hintalappu (noin 5 miljardia dollaria vuonna 2017 dollaria eli noin puolet kustannuksista) James Webbin avaruusteleskooppi.) Jotkut kriitikot kokivat tämän olevan liian korkealla operaation kannalta. Vastauksena NASA huomautti, että myös Euroopan avaruusjärjestö rahoitti varoja, ja lisäsi, että Cassinin teknologiat auttoivat ja edullisemmat NASA-tehtävät, kuten Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder ja Spitzer-avaruusteleskooppi, JPL: n mukaan.
Cassini sai myös hiutaleita ympäristöryhmiltä, jotka olivat huolissaan siitä, että kun avaruusalus lentäisi maapallon kautta, sen radioisotooppinen lämpösähkögeneraattori (ydinvoima) voisi olla uhka planeetallemme, JPL lisäsi. Nämä ryhmät haastoivat oikeudellisen haasteen Havaijiin vähän ennen laukaisua vuonna 1997, mutta Havaijin liittovaltion käräjäoikeus ja yhdeksäs valituslautakunta hylkäsivät haasteen.
Avaruusaluksen radioisotooppiin liittyvien huolenaiheiden ratkaisemiseksi. lämpösähkögeneraattoreita, joita käytetään yleisesti NASA: n tehtävissä, NASA vastasi julkaisemalla täydentävän asiakirjan flybystä ja yksityiskohtaisesti viraston menetelmät planeetan suojelemiseksi sanoen, että vaikutuksen mahdollisuus on alle miljoona. esiintyy.
Käynnistys ja risteily
Cassini ei mennyt suoraan kohti Saturnus: Sen tehtävänä oli pikemminkin monimutkainen kiertoradamekaniikka.Se ohitti useita planeettoja – mukaan lukien Venus (kahdesti), Maan ja Jupiterin – saadakseen nopeuden lisäämiseksi hyödyntämällä kunkin planeetan painovoimaa.
Lähes 12 600 paunan (noin 5700 kiloa) avaruusalus osui maapallon ulkopuolelle 15. lokakuuta 1997. Se kulki Venuksen ohi huhtikuussa 1998 ja kesäkuussa 1999, maapallon elokuussa 1999 ja Jupiterin joulukuussa 2000.
Cassini asettui kiertoradalle Saturnuksen ympärillä 1. heinäkuuta 2004. Sen ensisijaisten tavoitteiden joukossa oli etsiä lisää kuita, selvittää, mikä aiheutti Saturnuksen renkaat ja renkaiden värit, sekä ymmärtää enemmän planeetan kuista.
Ehkä Cassini on eniten Yksityiskohtainen ilme tuli sen jälkeen, kun Huygens-laskeutumislaite oli vapautettu Titaniin, Saturnuksen suurimpaan kuuhun. Laskeutuja nimettiin hollantilaisen tiedemiehen Christiaan Huygensin nimeksi, joka vuonna 1654 käänsi teleskooppia kohti Saturnusta ja huomasi, että sen pariton möykkyinen muoto – Galileo Galilei oli ensin nähnyt muoto kaukoputkessa ja piirtänyt sen muistikirjaansa sellaisena kuin korvat planeetalla – johtui itse asiassa r .
Huygensin laskeutuva laskeutui kuun ympäröivän salaperäisen sumun läpi ja laskeutui 14. tammikuuta 2005. Se lähetti tietoa takaisin maapallolle lähes 2,5 tuntia laskeutumisensa aikana ja jatkoi sitten välittämään näkemäänsä. pinnalta 1 tunti 12 minuuttia.
Tuossa lyhyessä ajassa ikkuna tutkijat näkivät kuvia kivikentästä ja saivat takaisin tietoa kuun tuulesta ja kaasuista ilmakehässä ja pinnalla.
Upeat kuut
Yksi Saturnuksen määrittelevistä piirteistä on kuun lukumäärä. Saturnus on lukenut biljoonia tonnia pieniä kiviä, jotka muodostavat sen renkaat, ja Saturnus on löytänyt kuut 62 syyskuusta 2012 lähtien. NASA listaa yhdellä verkkosivustostaan 53 nimettyä kuuta. melkein heti saapumisensa jälkeen (Methone ja Pallene) ja ennen vuoden 2004 päättymistä se havaitsi polydeukot.
Kun koetin vaelsi Saturnuksen kuiden ohitse, sen takaisin maahan lähettämät löydöt paljastivat uusia asioita heidän ympäristöstään ja esiintymisistään. Joitakin merkittävimpiä löydöksiä ovat:
- Todisteita nestemäisestä vedestä Enceladuksesta, jäätyneestä kuusta, joka ampuu jäisiä suihkukoneita Saturnuksen painovoiman vääntyessä. Vuonna 2015 Cassini teki useita lentoja Enceladuksesta saadakseen lisätietoja höyryjen kaasusta ja pölystä;
- Löytämällä ja kiinnittämällä lisätietoja Titanin jättimäisestä metaanijärvestä;
- 50 meripeninkulman maanvyörymät Iapetuksessa;
- Lähikuva Rheasta, paljastaen leimattu pinta;
- valtava rengas, 8 miljoonan mailin päässä Saturnuksesta, todennäköisesti Phoeben roskat.
Myöskään Saturnusta ei ole jätetty huomiotta. Esimerkiksi vuonna 2012 NASA: n tutkimuksessa oletettiin, että Saturnuksen suihkuvirrat ilmakehässä saattavat toimia sisäisellä lämmöllä aurinkoenergian sijasta. Tutkijat uskovat, että lämpö tuo planeetan sisältä vesihöyryä, joka tiivistyy Kun se nousee ja tuottaa lämpöä. Tämän lämmön uskotaan olevan suihkuvirran muodostumisen takana sekä myrskyjen.
Tehtävän jatkaminen ja loppu
Cassini oli alun perin suunniteltu kestämään neljä vuotta Saturnuksessa, vuoteen 2008 saakka, mutta sen tehtävää on jatkettu useita kertoja. Sen viimeistä ja viimeistä osuutta kutsuttiin Cassini Solstice Missioniksi, joka nimettiin siksi, että planeetta ja sen kuut saavuttivat jälleen päivänseisauksen kohti tehtävän loppua. Maavuodet. Cassinin tehtävän ollessa 13 vuotta tämä tarkoitti sitä, että avaruusalus havaitsi melkein puolet Saturnuksen kausivaihteluista planeetan kiertoradan ympäri.
Vuonna 2016 avaruusalus oli päällä. sarja lopullisia liikkeitä lähikuvien tarjoamiseksi renkaista, wi Lopullinen tavoite upottaa Cassini Saturnukseen 15. syyskuuta 2017. Tämä strategia on suunniteltu suojaamaan Enceladusta ja muita mahdollisesti asuttavia kuita (pieneltä) mahdollisuudelta, että Cassini törmää pintaan levittäen maapallon mikrobeja.
Finaalin tärkeimmät virstanpylväät:
- Rengasmaiset kiertoradat: Joka viikko 30. marraskuuta 2016 – 22. huhtikuuta , 2017, Cassini teki silmukoita Saturnuksen napojen ympäri tarkastellakseen renkaiden ulkoreunaa saadakseen lisätietoja niiden hiukkasista, kaasuista ja rakenteesta. Se havaitsi myös pieniä kuita tällä alueella, mukaan lukien Atlas, Daphnis, Pan ja Pandora.
- 22. huhtikuuta 2017 Cassini suoritti Titanin viimeisen lennon.Lento tehtiin siten, että Cassinin kiertorata muuttui siten, että se aloitti 22 sukellusta (kerran viikossa) planeetan ja sen renkaiden välillä. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun kaikki avaruusalukset tutkivat tätä vyöhykettä, ja se aiheutti jonkin verran riskiä, koska kiertorata toi sen ilmakehän ulomman osan ja renkaiden sisävyöhykkeen väliin (missä on vaarana iskujen tai kaasumolekyylien iskeytyminen).
- 15. syyskuuta 2017 Cassini teki itsemurha-asteen. Saturnukseen mittaamalla niin kauan kuin sen instrumentit voisivat saada yhteyden takaisin maahan.
Osa Cassinin tämän ajanjakson tiedeistä sisälsi karttojen luomisen planeetan painovoimasta ja magneettikentistä. , arvioimalla kuinka paljon materiaalia renkaissa on, ja ottamalla korkean resoluution kuvia Saturnuksesta ja sen renkaista läheltä.
Avaruusalus teki mielenkiintoisen löydön uudesta näkökulmastaan. Se havaitsi, että Saturnuksen magneettikenttä on läheisessä linjassa planeetan pyörimisakselin kanssa, mikä hämmentää tutkijoita sen vuoksi, miten heidän mielestään magneettikenttiä syntyy – magneettikentän ja planeetan pyörimisen välisen kallistuseron kautta. Heinäkuun lopun 2017 tiedemiehet suunnittelivat kuitenkin keräävänsä enemmän tietoja nähdäkseen, ovatko Saturnuksen sisäiset prosessit sekoittaneet mittauksensa.
Cassinin perintö
Pian avaruusaluksen jälkeen kuolema, Cassinin lähetyssuunnittelija Erick Sturm kertoi toimittajille aikovansa kirjoittaa raportin siitä, mitä hän ja hänen tiiminsä oppivat operoidessaan niin kauan. Vaikka innostus piti tutkijoita läpi pitkiä vuosia (mikä joskus vaati työskentelyä lomien aikana tai keskellä yötä), insinööri oli myös avainasemassa.
Kim Steadman, insinööri Cassini-tiimissä 14 vuotta, sanoi, että irtisanominen oli välttämätöntä. Hän sanoi, että reaktiopyörä ja jotkut koettimen potkurit epäonnistuivat tehtävän aikana, mikä olisi tarkoittanut, että avaruusalus ei voinut osoittaa instrumenttejaan keräämään tietoja tai kommunikoida Maan kanssa osoittamalla antenninsa planeetalle. Cassinin tehtävä jatkui kuitenkin, koska sillä oli varmuuskopioita.
Tiimi aikoo julkaista raportin avustamaan tulevaa avaruusalusten suunnittelua; yksi näistä suosituksista saattaa sisältää kaasumittarin. Cassini kuoli noin prosentilla polttoaineesta jäljellä, mutta johtava käyttövoimainsinööri Todd Barber kertoi Space.comille, että hänellä oli vaikea arvioida, kuinka paljon polttoainetta oli jäljellä Cassinissa; hänen oli tehtävä se erilaisilla epäsuorilla menetelmillä. Tämä tarkoitti, että viimeisten kuukausien aikana Barber oli hieman hermostunut työntövoimaa vaativista liikkeistä, koska hänen laskelmissaan oli virhemarginaali eikä hän tiennyt, onko polttoaineita jäljellä tarpeeksi niiden suorittamiseen.
Tehtävä voi olla ohi, mutta tieteen tulokset jatkavat virtaa edelleen vuosikymmenien ajan, koska kaikkia tietoja ei ole vielä analysoitu. NASA jatkoi myös uusien valokuvien julkaisemista avaruusaluksesta myös sen jälkeen, kun Cassini oli kuollut. Esimerkiksi syyskuun lopulla 2017 toimisto lähetti kuvan Enceladuksesta, joka on erittäin kiinnostava kohde kuun pinnan monien geysirien takia.
On myös useita muita alkuvaiheen tehtäviä Vaikka nämä tehtävät ovat vuosien päässä – jos ne koskaan hyväksytään – ne edustavat tieteellistä kiinnostusta Saturnukseen ja sen kuuhun, ja niiden suunnittelu perustuu Cassinin löytöihin. Viisi Saturnukseen liittyvää konseptia kilpailee seuraavaa New Frontiers -operaatiota varten, ohjelmaa, joka on viime vuosina tuottanut New Horizons Pluto -avaruusaluksen, Juno Jupiterin kiertoradan ja asteroidia palaavan avaruusaluksen OSIRIS-REx. Viisi ehdotusta ovat:
SPRITE (Saturn Probe Interior and Atmosphere Explorer), joka lentäisi tarkoituksella Saturnuksen ilmapiiriin katsomaan sen koostumusta ja rakennetta noin 90 minuuttia. Cassini kesti vain pari minuuttia syöksyn aikana, mutta sitä ei ole suunniteltu tätä työtä varten.
Oceanus, joka on suunniteltu tarkastelemaan Titanin potentiaalia asumismahdollisuuksiin tutkimalla orgaanisia molekyylejä metanologisen syklin läpi ja arvioimalla ilmakehän vaihtoprosesseja. , pinta ja maanpinta ”, 48. kuun ja planeetan tiedekonferenssissa Woodsonissa, Texasissa esitetyn projektikuvauksen mukaan.
Sudenkorento, joka tekisi säännöllisiä lentoja Titanin ilmapiirissä katsomaan orgaanisia aineita sen pinta, useissa paikoissa.
Enceladus Life Finder, joka lentäisi höyhenien läpi useita kertoja keräämään ja luonnehtimaan siellä olevia molekyylejä – erityisen monimutkaisia orgaanisia yhdisteitä, jotka voivat osoittaa elämän edeltäjiä.
Enceladus Life Signatures and Habitability, josta vähän on julkaistu julkisesti. Se voi kohdistaa Enceladuksen höyheniin, joita Cassini tutki säännöllisesti lentojen aikana.
Voittajaehdokas 12 ehdotetun New Frontiers -operaation joukosta (muut tehtävät kohdistuvat Venukseen, kuuhun tai komeetoihin) valitaan. vuoden 2019 puolivälissä käynnistettäväksi viimeistään vuonna 2025.Kuitenkin on välierän valinta; NASA valitsee kaksi tai kolme näistä ehdotuksista ennen sitä lopullista tutkimusta varten ennen lopullisen päätöksen tekemistä.