A Cassini űrhajó 2004. június 30-tól keringett a Szaturnusz körül, 2017. szeptember 15-ig, amikor a szonda életét úgy vetette végig, hogy belevetette magát a gyűrűs bolygó légkörébe.
Ezt a szándékos halálbúvárkodást azért hajtották végre, hogy a Cassini soha ne szennyeződjön egy potenciálisan lakható Szaturnusz hold, például Enceladus vagy Titan.
A küldetés olyan felfedezésekről ismert, mint például az Enceladusból kitörő vízsugarak felkutatása és a Szaturnusz néhány új holdjának felkutatása.
A Cassini több űrügynökség közös projektje, amely ellentétben áll a NASA nagy múltbeli próbáival, mint például a Pioneer és a Voyager. Ebben az esetben a fő résztvevők a NASA, az Európai Űrügynökség és az Agenzia Spaziale Italiana (az olasz űrügynökség).
Fejlesztési előzmények
A Cassini volt az első dedikált űrhajó, amely megnézte A Szaturnusz és rendszere. Nevét Giovanni Cassiniről, egy 17. századi csillagászról nevezték el, aki elsőként figyelte meg a Szaturnusz négy holdját – Iapetust (1671), Rhea (1672), Tethyt (1684) és Dionét (1684).
Az űrhajó előtt számos Saturnus repült a Pioneer 11 (1979), a Voyager 1 (1980) és a Voyager 2 (1981) által. Néhány ilyen felfedezésből kiderült, hogy A Titan felülete nem látható látható hullámhosszakon (vastag légköre miatt), és több olyan Szaturnusz-gyűrűt észlelt, amelyek a földi távcsövekkel nem voltak láthatók.
Nem sokkal az utolsó repülés után történt. , 1982-ben, hogy a tudományos bizottságok mind az Egyesült Államokban, mind Európában munkacsoportot hoztak létre az esetleges jövőbeni együttműködések megvitatására. A csoport egy olyan kiemelt missziót javasolt, amely a Szaturnusz körül keringene, és légköri szondát küldene a Titánba. Az 1980-as évek elején a “fiskális éghajlat” a NASA Sugárhajtómű Laboratóriuma megjegyezte a misszió rövid történetében , amely 1989-ben elnyomta Cassini jóváhagyását.
Az európaiak és az amerikaiak egyaránt fontolóra vették, hogy együtt dolgoznak, vagy egyedül dolgoznak. Sally Ride volt űrhajós 1987-es jelentése például egy egyedüli missziót szorgalmazott a Szaturnuszba. A “NASA vezetésének és Amerika jövőjének az űrben” elnevezésű jelentés szerint a külső gázóriás bolygók (például a Szaturnusz) tanulmányozása segít a tudósoknak megismerni légkörüket és belső szerkezetüket. (Ma már azt is tudjuk, hogy ez a fajta tanulmány segít megjósolni az exobolygók szerkezetét, de az első exobolygókat csak az 1990-es évek elején fedezték fel.)
“A Titan különösen érdekes célpont a felfedezéshez, mert a a most ott zajló szerves kémia biztosítja az egyetlen bolygóléptékű laboratóriumot azoknak a folyamatoknak a tanulmányozására, amelyek fontosak lehetnek a prebiotikus földi légkörben “- tette hozzá a jelentés, ami azt jelenti, hogy a Titánon olyan kémia áll rendelkezésre, amely hasonló lehetett a Földön azelőtt felmerült az élet.
Cassini fejlesztése legalább két nagy kihívással járt az eljárás folytatásában. 1993-ra és 1994-re a missziónak 3,3 milliárd dolláros árcédulája volt (nagyjából 5 milliárd dollár 2017-ben, vagyis a költségek fele a James Webb űrtávcső.) Néhány kritikus ezt túlságosan magasnak vélte a misszió szempontjából. Válaszul a NASA rámutatott, hogy az Európai Űrügynökség is hozzájárult az alapokhoz, és hozzátette, hogy a Cassini technológiái alacsonyabb költségű NASA-küldetések, mint például a Mars Global Surveyor, a Mars Pathfinder és a Spitzer Űrtávcső a JPL szerint.
A Cassini kapott pelyheket a környezeti csoportoktól is, akik aggódtak amiatt, hogy amikor az űrszonda elrepült a Föld felett, radioizotópos termoelektromos generátora (atomenergia) veszélyt jelenthet bolygónkra – tette hozzá a JPL. Ezek a csoportok röviddel az 1997-es indítás előtt jogi kérelmet nyújtottak be Hawaiin, de a hawaii szövetségi kerületi bíróság és a Kilencedik Körzeti Fellebbviteli Bíróság elutasította a kihívást.
Az űrhajó radioizotóppal kapcsolatos aggályok kezelésére. termoelektromos generátorok, amelyeket gyakran használnak a NASA küldetéseire, a NASA válaszul egy kiegészítő dokumentumot adott ki a repülésről, és részletezte az ügynökség módszereit a bolygó védelmére, mondván, hogy a becsapódásnak kevesebb, mint egy millió esélye van előforduló.
Indítás és körutazás
Cassini nem haladt egyenesen Szaturnusz: küldetése inkább bonyolult pályamechanikát tartalmazott.Több bolygó – köztük a Vénusz (kétszer), a Föld és a Jupiter – mellett haladt, hogy sebességet növeljen az egyes bolygók gravitációjának kihasználásával.
A közel 12 600 font (körülbelül 5700 kg) űrhajó 1997. október 15-én került a Föld elé. A Vénusz 1998 áprilisában és 1999 júniusában, a Föld 1999 augusztusában és a Jupiter 2000 decemberében ment el.
Cassini 2004. július 1-jén telepedett le a Szaturnusz körüli pályára. . Elsődleges céljai között volt további holdak keresése, annak kiderítése, hogy mi okozta a Szaturnusz gyűrűit és a gyűrűk színeit, valamint a bolygó holdjainak megértése.
Talán Cassini leginkább részletes megjelenés történt, miután a Huygens landert elengedték a Titan, a Szaturnusz legnagyobb holdja felé. A landert Christiaan Huygens holland tudósról nevezték el, aki 1654-ben teleszkópot fordított a Szaturnusz felé, és észrevette, hogy annak furcsa foltszerű alakja – Galileo Galilei először látta a távcső alakját, és a füzetbe rajzolta a füzetbe, mint valami fül a bolygón – valójában r ingek.
A Huygens leszálló leszállt a hold körüli titokzatos ködön keresztül, és 2005. január 14-én landolt. Leereszkedése alatt csaknem 2,5 órán keresztül visszavezette az információkat a Földre, majd továbbadta a látottakat 1 órán 12 percen keresztül a felszínről.
Ebben a rövid idő alatt a kutatók egy sziklamező képeit látták, és információkat kaptak a Hold széléről, valamint a légkörön és a felszínen lévő gázokról. / p>
Csodálatos holdak
A Szaturnusz egyik meghatározó jellemzője a holdak száma. A gyűrűket alkotó ezernyi tonna kőzet kivételével a Szaturnusz 2012 holdját 62 holddal fedezte fel. A NASA 53 megnevezett holdat sorol fel az egyik weboldalán.
Valójában Cassini két új holdat fedezett fel. szinte azonnal az érkezés után (Methone és Pallene) és 2004 vége előtt észlelte a polydeukákat.
Amint a szonda elkalandozott a Szaturnusz holdjain, az általa visszaküldött leletek új dolgokat tártak fel a környezetükkel és a megjelenésükkel kapcsolatban. Néhány figyelemre méltóbb megállapítás a következők:
- Folyékony víz bizonyítékainak megtalálása Enceladuson, egy fagyos holdon, amely jeges sugárokat lövell ki, amikor a Szaturnusz gravitációja megvetemedik. 2015-ben Cassini az Enceladus repülősorozatait hajtotta végre, hogy több információt szerezzen a gőzökről és a porról;
- további részletek felfedezése, majd rögzítése a Titán óriási metán-taváról;
- 50 mérföldes földcsuszamlások az Iapetoszon;
- Rhea közeli képe, felfedve egy lyukacsos felületet;
- egy hatalmas gyűrű, valószínűleg 8 millió mérföldre a Szaturnusztól Phoebe törmelékei.
A Szaturnuszt sem hagyták figyelmen kívül. Például 2012-ben egy NASA tanulmány azt feltételezte, hogy a Szaturnusz légköri sugárfolyamai a belső energiával működhetnek, a nap energiája helyett. A tudósok úgy vélik, hogy a hő a bolygó belsejéből vízgőzt hoz létre, amely kondenzálódik ahogy emelkedik és hőt termel. Úgy gondolják, hogy ez a hő a sugáráram-képződés, valamint a viharok mögött áll.
A küldetés meghosszabbítása és vége
A Cassini eredetileg négyre volt tervezve évig a Szaturnuszban, egészen 2008-ig, de küldetését többször meghosszabbították. Utolsó és utolsó szakaszát Cassini Napforduló Missziónak hívták, mert a bolygó és holdjai a misszió vége felé ismét elérték a napfordulót. Föld-évek. Cassini küldetésének 13 évig tartó küldetésével ez azt jelentette, hogy az űrhajó a Szaturnusz évszakos változásának csaknem felét figyelte meg, amikor a bolygó megkerülte pályáját.
2016-ban az űrhajó elindult az utolsó manőverek sorozata a gyűrűk közeli nézeteinek biztosításához, wi A végső cél, hogy Cassinit a Szaturnuszba sodorják 2017. szeptember 15-én. Ezt a stratégiát arra tervezték, hogy megvédje Enceladust és más potenciálisan lakható holdakat attól a (kis) esélytől, hogy Cassini ütközzen a felszínnel, és szétszórja a Föld mikrobáit.
A finálé főbb mérföldkövei a következők voltak:
- Gyűrűs legelő pályák: 2016. november 30. és április 22. között minden héten , 2017, Cassini hurkokat hajtott végre a Szaturnusz oszlopai körül, hogy megnézze a gyűrűk külső szélét, hogy többet tudjon meg részecskéikről, gázaikról és szerkezetükről. Kisebb holdakat is megfigyelt ebben a régióban, köztük Atlas, Daphnis, Pan és Pandora.
- 2017. április 22-én Cassini megtette a Titan utolsó repülését.A repülést úgy hajtották végre, hogy megváltoztassa Cassini pályáját úgy, hogy 22 merülést kezdett (hetente egyszer) a bolygó és gyűrűi között. Ez volt az első alkalom, hogy bármely űrhajó felfedezte ezt a zónát, és némi kockázattal járt, mert a pálya a légkör külső része és a gyűrűk belső zónája közé hozta (ahol a részecskék vagy gázmolekulák ütközésének veszélye áll fenn).
- 2017. szeptember 15-én Cassini öngyilkos merüléssel végzett a Szaturnuszba, méréseket végezve, amíg műszerei visszakapcsolják a Földet.
A Cassini által ebben az időszakban végzett tudomány egy része magában foglalta a bolygó gravitációs és mágneses terének térképeinek elkészítését. , megbecsülve, hogy mennyi anyag van a gyűrűkben, és nagy felbontású képeket készít a Szaturnuszról és gyűrűiről közelről.
Az űrhajó érdekes felfedezést tett új nézőpontjából. Megállapította, hogy a Szaturnusz mágneses tere szorosan illeszkedik a bolygó forgástengelyéhez, amely zavarba ejtette a tudósokat a mágneses mezők gondolkodásuk miatt – a mágneses tér és a bolygó forgása közötti eltérés miatt. 2017. július végén a tudósok további adatok gyűjtését tervezték, hogy lássák, a Saturnus belső folyamatai esetleg összekeverik-e méréseiket.
Cassini öröksége
Nem sokkal az űrhajó után Erick Sturm, a Cassini missziótervezője újságíróknak elmondta, hogy jelentést tervez írni arról, amit ő és csapata megtanult, miután ilyen hosszú ideig működtetett egy missziót. Míg a lelkesedés folytatta a tudósokat a hosszú évek során (amihez néha az ünnepek alatt vagy az éjszaka közepén kellett dolgozni), a mérnöki munka is kulcsfontosságú volt.
Kim Steadman, a Cassini csapatának mérnöke 14 évig években azt mondta, hogy az elbocsátás elengedhetetlen. Elmondta, hogy a misszió során meghibásodott egy reakciókerék és a szonda néhány hajtóműve, ami azt jelentette volna, hogy az űrhajó nem mutathatta műszereit adatgyűjtés céljából, vagy nem kommunikálhatott a Földdel az antennájával a bolygó felé mutatva. A Cassini küldetése azonban folytatódott, mert biztonsági másolatai voltak.
A csapat azt tervezi, hogy kiadja a jelentést, hogy segítsen az űrhajók jövőbeli tervezésében; ezen ajánlások egyike lehet egy gázmérő is. Cassini körülbelül 1 százalékkal halt meg üzemanyagából maradt, de Todd Barber vezető hajtómérnök elmondta a Space.com-nak, hogy nehéz időket állapított meg, hogy mennyi üzemanyag maradt Cassiniben; ezt különféle közvetett módszerekkel kellett megtennie. Ez azt jelentette, hogy az utolsó hónapokban Barber kissé ideges a hajtást igénylő manőverek miatt, mivel hibája volt a számításokban, és nem tudta, hogy maradt-e elegendő üzemanyag az elvégzéséhez.
Lehet, hogy a küldetésnek vége, de a tudományos eredmények évtizedekig folyamatosan áramlik, mert még nem elemezték az összes információt. A NASA azután is folytatta az űrszonda új fotóinak kiadását, hogy Cassini meghalt. 2017. szeptember végén például az ügynökség küldött egy fotót Enceladusról – amely a Hold felszínén található sok gejzír miatt nagy érdeklődésnek örvend.
Számos más korai stádiumú küldetés is van Bár ezek a küldetések évekre vannak – ha valaha is jóváhagyják őket – tudományos érdeklődést képviselnek a Szaturnusz és holdjai iránt, és megtervezésük Cassini felfedezésein alapszik. Pontosabban öt, a Szaturnuszhoz kapcsolódó koncepció vesz részt a következő New Frontiers misszióban, egy olyan programban, amely az elmúlt években hozta létre a New Horizons Pluto űrhajót, a Juno Jupiter orbitert és az aszteroida-visszatérő űrhajót OSIRIS-REx. Az öt javaslat a következő:
SPRITE (Saturn Probe Interior and Atmosphere Explorer), amely szándékosan repülne be a Szaturnusz légkörébe, hogy nagyjából 90 percig nézze meg összetételét és felépítését. A Cassini csak pár percig tartott zuhanása alatt, de nem erre a munkára tervezték.
Az Oceanus, amelynek célja, hogy a metanológiai cikluson keresztül megvizsgálja a Titan potenciálját az életképességre a szerves molekulák vizsgálatával és a légkör közötti cserefolyamatok értékelésével. , felszín és felszín “, a 48. Hold- és Bolygótudományi Konferencián bemutatott projektleírás szerint a texasi The Woodlands-ben.
Szitakötő, amely időszakos repüléseket indítana a Titan légkörében, hogy az organikus anyagokat megvizsgálja. felülete, több helyen.
Az Enceladus Life Finder, amely többször átrepülne a tollakon, hogy összegyűjtse és jellemezze az ott lévő molekulákat – különösen összetett szerves vegyületek, amelyek jelezhetik az élet prekurzorait.
Enceladus Life Signatures and Habitability, amelyből keveset tettek közzé nyilvánosan. Lehet, hogy az Enceladus tollait célozza meg, amelyeket Cassini rendszeresen megvizsgált a flybys során.
A nyertes jelöltet a 12 javasolt Új Határ misszió közül választják (a többi misszió a Vénuszt, a holdat vagy az üstökösöket célozza meg). 2019 közepén, legkésőbb 2025-ig.Van azonban egy elődöntős szelekció; A NASA ezek közül kettőt vagy hármat választ ki előtte további tanulmányozásra, a végső döntés meghozatala előtt.