La navicella Cassini ha orbitato attorno a Saturno dal 30 giugno 2004, fino al 15 settembre 2017, quando la sonda ha concluso la sua vita con un tuffo nellatmosfera del pianeta inanellato.
Questa immersione mortale intenzionale è stata eseguita per assicurarsi che Cassini non contaminasse mai una luna di Saturno potenzialmente abitabile, come Encelado o Titano.
La missione è nota per scoperte come la ricerca di getti dacqua che eruttano da Encelado e la ricerca di alcune nuove lune per Saturno.
Cassini è un progetto congiunto di diverse agenzie spaziali, che è in contrasto con le grandi sonde della NASA del passato come Pioneer e Voyager. In questo caso, i principali partecipanti sono la NASA, lAgenzia spaziale europea e lAgenzia Spaziale Italiana (lagenzia spaziale italiana).
Storia dello sviluppo
Cassini è stata la prima navicella spaziale dedicata a guardare Saturno e il suo sistema. Prende il nome da Giovanni Cassini, un astronomo del XVII secolo che fu il primo a osservare quattro lune di Saturno: Giapeto (1671), Rea (1672), Teti (1684) e Dione (1684).
Prima che questa navicella spaziale arrivasse diversi flybys di Saturno da Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980) e Voyager 2 (1981). Alcune delle scoperte emerse da queste missioni includevano la scoperta che La superficie di Titano non può essere vista in lunghezze donda visibili (a causa della sua atmosfera densa) e avvistando diversi anelli di Saturno che non erano visibili con i telescopi a terra.
Era poco dopo lultimo sorvolo , nel 1982, che i comitati scientifici negli Stati Uniti e in Europa formarono un gruppo di lavoro per discutere possibili collaborazioni future. Il gruppo suggerì una missione di punta che avrebbe orbitato attorno a Saturno e avrebbe inviato una sonda atmosferica su Titano. Tuttavia, cera un difficile “clima fiscale” allinizio degli anni 80, il Jet Propulsion Laboratory della NASA annotò in una breve storia della missione , che portò lapprovazione di Cassini fino al 1989.
Gli europei e gli americani consideravano entrambi lavorare insieme o lavorare da soli. Un rapporto del 1987 dellex astronauta Sally Ride, ad esempio, sosteneva una missione da solista su Saturno. Denominato “Leadership della NASA e Futuro nello spazio dellAmerica”, il rapporto afferma che lo studio dei pianeti giganti gassosi esterni (come Saturno) aiuta gli scienziati a conoscere la loro atmosfera e la struttura interna. (Oggi sappiamo anche che questo tipo di studio ci aiuta a prevedere la struttura degli esopianeti, ma i primi esopianeti non furono scoperti fino allinizio degli anni 90.)
“Titano è un obiettivo particolarmente interessante per lesplorazione perché il la chimica organica ora in corso fornisce lunico laboratorio su scala planetaria per lo studio dei processi che potrebbero essere stati importanti nellatmosfera terrestre prebiotica “, ha aggiunto il rapporto, il che significa che su Titano cè una chimica che avrebbe potuto essere simile a quella che era presente sulla Terra prima la vita è nata.
Lo sviluppo di Cassini ha comportato almeno due grandi sfide da affrontare. Nel 1993 e nel 1994, la missione aveva un prezzo di 3,3 miliardi di dollari (circa 5 miliardi di dollari nel 2017, o circa la metà del costo del James Webb Space Telescope.) Alcuni critici hanno percepito questo come eccessivamente alto per la missione. In risposta, la NASA ha sottolineato che anche lAgenzia spaziale europea stava contribuendo con fondi e ha aggiunto che le tecnologie di Cassini stavano aiutando f e missioni NASA a basso costo come Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder e Spitzer Space Telescope, secondo JPL.
Cassini ha anche ricevuto critiche da gruppi ambientalisti che erano preoccupati che quando il veicolo spaziale ha volato vicino alla Terra, il suo generatore termoelettrico a radioisotopi (energia nucleare) potrebbe rappresentare una minaccia per il nostro pianeta, ha aggiunto JPL. Questi gruppi hanno presentato un ricorso legale alle Hawaii poco prima del lancio nel 1997, ma il ricorso è stato respinto dal tribunale distrettuale federale delle Hawaii e dalla Corte dappello del Nono Circuito.
Per affrontare le preoccupazioni sul radioisotopo del veicolo spaziale generatori termoelettrici, che sono comunemente usati per le missioni della NASA, la NASA ha risposto rilasciando un documento supplementare sul passaggio ravvicinato e specificando la metodologia dellagenzia per proteggere il pianeta, dicendo che cera meno di una possibilità su un milione di un impatto in corso.
Lancio e crociera
Cassini non è andata direttamente a Saturno Piuttosto, la sua missione prevedeva complicate meccaniche orbitali.Ha superato diversi pianeti, inclusi Venere (due volte), la Terra e Giove, per ottenere un aumento di velocità sfruttando la gravità di ogni pianeta.
La navicella spaziale da quasi 12.600 libbre (circa 5.700 chilogrammi) è stato sollevato al largo della Terra il 15 ottobre 1997. È passato da Venere nellaprile 1998 e giugno 1999, dalla Terra nellagosto 1999 e da Giove nel dicembre 2000.
Cassini si stabilì in orbita attorno a Saturno il 1 luglio 2004 Tra i suoi obiettivi principali cera la ricerca di più lune, per capire cosa causasse gli anelli di Saturno e i colori negli anelli, e capire di più sulle lune del pianeta.
Forse la più di Cassini uno sguardo dettagliato venne dopo aver rilasciato il lander Huygens verso Titano, la luna più grande di Saturno. Il lander prese il nome dallo scienziato olandese Christiaan Huygens, che nel 1654 girò un telescopio verso Saturno e osservò che la sua strana forma simile a un blob: Galileo Galilei laveva vista la forma in un telescopio e lha disegnata nel suo taccuino come qualcosa come le orecchie sul pianeta – è stata infatti causata da r ings.
Il lander Huygens è disceso attraverso la misteriosa foschia che circonda la luna ed è atterrato il 14 gennaio 2005. Ha trasmesso informazioni sulla Terra per quasi 2,5 ore durante la sua discesa, quindi ha continuato a trasmettere ciò che stava vedendo dalla superficie per 1 ora e 12 minuti.
In quel breve lasso di tempo, i ricercatori hanno visto le immagini di un campo roccioso e hanno ottenuto informazioni sul vento e sui gas della luna sullatmosfera e sulla superficie.
Magnifiche lune
Una delle caratteristiche distintive di Saturno è il suo numero di lune. Escludendo i trilioni di tonnellate di piccole rocce che compongono i suoi anelli, Saturno ha scoperto 62 lune a settembre 2012. La NASA elenca 53 lune con nome su uno dei suoi siti web.
In effetti, Cassini ha scoperto due nuove lune quasi subito dopo larrivo (Methone e Pallene) e prima della fine del 2004, ha rilevato Polydeuces.
Mentre la sonda vagava oltre le lune di Saturno, i risultati che ha inviato sulla Terra hanno rivelato nuove cose sul loro ambiente e aspetto. Alcuni dei risultati più importanti includono:
- Trovare prove di acqua liquida su Encelado, una luna ghiacciata che emette getti ghiacciati mentre è deformata dalla gravità di Saturno. Nel 2015, Cassini ha effettuato una serie di sorvoli su Encelado per ottenere maggiori informazioni sul gas e sulla polvere nei pennacchi;
- Scoprire e quindi individuare ulteriori dettagli su un gigantesco lago di metano su Titano;
- Frane di 50 miglia su Giapeto;
- Una vista ravvicinata di Rea, che rivela una superficie butterata;
- Un enorme anello, a 8 milioni di miglia da Saturno, probabilmente realizzato di detriti di Phoebe.
Anche Saturno non è stato ignorato. Ad esempio, nel 2012, uno studio della NASA ha postulato che i flussi a getto di Saturno nellatmosfera possono essere alimentati dal calore interno, invece che dallenergia del sole. Gli scienziati ritengono che il calore faccia salire il vapore acqueo dallinterno del pianeta, che si condensa mentre sale e produce calore. Si ritiene che questo calore sia dietro la formazione della corrente a getto, così come quello delle tempeste.
Estensione e fine della missione
Cassini era originariamente previsto per durare quattro anni a Saturno, fino al 2008, ma la sua missione è stata estesa più volte. La sua ultima e ultima tappa è stata chiamata Cassini Solstice Mission, così chiamata perché il pianeta e le sue lune hanno raggiunto nuovamente il solstizio verso la fine della missione. Saturno orbita attorno al sole ogni 29 Anni terrestri. Con la missione di Cassini della durata di 13 anni, ciò significava che la navicella spaziale ha osservato quasi la metà del cambiamento stagionale di Saturno mentre il pianeta girava intorno alla sua orbita.
Nel 2016, la navicella spaziale è stata impostata su una serie di manovre finali per fornire una vista ravvicinata degli anelli, wi Lobiettivo finale di far precipitare Cassini in Saturno il 15 settembre 2017. Questa strategia è stata progettata per proteggere Encelado e altre lune potenzialmente abitabili dalla (piccola) possibilità che Cassini si scontrasse con la superficie, diffondendo microbi terrestri.
Le principali tappe del finale includevano:
- Orbite che sfiorano gli anelli: ogni settimana tra il 30 novembre 2016 e il 22 aprile , 2017, Cassini ha fatto un giro attorno ai poli di Saturno per osservare il bordo esterno degli anelli, per saperne di più sulle loro particelle, gas e struttura. Ha anche osservato piccole lune in questa regione, tra cui Atlas, Daphnis, Pan e Pandora.
- Il 22 aprile 2017, Cassini ha effettuato il sorvolo finale di Titano.Il sorvolo è stato fatto in modo tale da cambiare lorbita di Cassini in modo che iniziasse 22 immersioni (una volta alla settimana) tra il pianeta ei suoi anelli. Questa era la prima volta che un veicolo spaziale esplorava questa zona e ha comportato qualche rischio perché il lorbita lha portata tra la parte esterna dellatmosfera e la zona interna degli anelli (dove è a rischio di colpire particelle o molecole di gas).
- Il 15 settembre 2017, Cassini ha compiuto un tuffo suicida in Saturno, effettuando misurazioni per tutto il tempo in cui i suoi strumenti potrebbero effettuare comunicazioni di ritorno con la Terra.
Alcune delle scienze eseguite da Cassini durante questo periodo includevano la creazione di mappe della gravità del pianeta e dei campi magnetici , stimando la quantità di materiale presente negli anelli e scattando immagini ad alta risoluzione di Saturno e dei suoi anelli da vicino.
Il veicolo spaziale ha fatto una scoperta interessante dal suo nuovo punto di osservazione. Ha scoperto che il campo magnetico di Saturno è strettamente allineato con lasse di rotazione del pianeta, il che ha sconcertato gli scienziati a causa di come pensano che i campi magnetici siano generati – attraverso una differenza di inclinazione tra il campo magnetico e la rotazione di un pianeta. della fine di luglio 2017, tuttavia, gli scienziati hanno pianificato di raccogliere più dati per vedere se forse i processi interni di Saturno hanno confuso le loro misurazioni.
Leredità di Cassini
Poco dopo la sonda spaziale scomparsa, il pianificatore di missione di Cassini Erick Sturm ha detto ai giornalisti che aveva in programma di scrivere un rapporto su ciò che lui e il suo team hanno imparato dopo aver gestito una missione per così tanto tempo. Mentre lentusiasmo ha spinto gli scienziati a superare lunghi anni (che a volte richiedevano di lavorare durante le vacanze o nel cuore della notte), anche lingegneria era fondamentale.
Kim Steadman, ingegnere del team Cassini da 14 anni anni, ha detto che la ridondanza era essenziale. Ha detto che una ruota di reazione e alcuni dei propulsori della sonda si sono guastati durante la missione, il che avrebbe significato che il veicolo spaziale non poteva puntare i suoi strumenti per raccogliere dati o comunicare con la Terra puntando la sua antenna verso il pianeta. Tuttavia, la missione di Cassini è continuata perché aveva dei backup.
Il team ha in programma di pubblicare il rapporto per aiutare con la futura pianificazione di veicoli spaziali; una di queste raccomandazioni potrebbe includere un indicatore del gas. Cassini è morto con circa l1% del carburante rimasto, ma lingegnere capo della propulsione Todd Barber ha detto a Space.com che aveva difficoltà a stimare la quantità di carburante rimasto a Cassini; doveva farlo attraverso vari metodi indiretti. Ciò significava che durante gli ultimi mesi Barber era leggermente nervoso per le manovre che richiedono propulsione, poiché cera un margine di errore per i suoi calcoli e non sapevo se fosse rimasto abbastanza carburante per eseguirli.
La missione potrebbe essere finita, ma i risultati della scienza lo faranno. continuano a fluire per decenni perché non tutte le informazioni sono state ancora analizzate. La NASA ha anche continuato a rilasciare nuove foto dalla sonda anche dopo la morte di Cassini. Alla fine di settembre 2017, ad esempio, lagenzia ha inviato una foto di Encelado, un obiettivo di grande interesse a causa dei numerosi geyser sulla superficie lunare.
Ci sono anche molte altre missioni in fase iniziale Mentre queste missioni sono lontane anni – se mai verranno approvate – rappresentano un interesse scientifico per Saturno e le sue lune, e il loro progetto è basato sulle scoperte di Cassini. Nello specifico, cinque concetti relativi a Saturno si contendono la prossima missione New Frontiers, un programma che negli anni passati ha prodotto la sonda New Horizons Plutone, lorbiter Juno Jupiter e la sonda OSIRIS-REx di ritorno di asteroidi. Le cinque proposte sono:
SPRITE (Saturn Probe Interior and Atmosphere Explorer), che volerebbe deliberatamente nellatmosfera di Saturno per osservarne la composizione e la struttura per circa 90 minuti. Cassini durò solo un paio di minuti durante il suo tuffo, ma non è stato progettato per questo lavoro.
Oceanus, che è progettato per esaminare il potenziale di abitabilità di Titano esaminando le molecole organiche “attraverso il ciclo metanologico e valutando i processi di scambio tra latmosfera , surface and subsurface “, secondo una descrizione del progetto presentata alla 48th Lunar and Planetary Science Conference a The Woodlands, Texas.
Dragonfly, che compirebbe voli periodici nellatmosfera di Titano per osservare le sostanze organiche su la sua superficie, in diverse posizioni.
Enceladus Life Finder, che volerebbe attraverso pennacchi più volte per raccogliere e caratterizzare le molecole presenti, composti organici particolarmente complessi che potrebbero indicare precursori della vita.
Enceladus Life Signatures and Habitability, di cui poco è stato rilasciato pubblicamente. Potrebbe prendere di mira i pennacchi di Encelado, che sono stati esaminati periodicamente da Cassini durante i flybys.
Verrà selezionato il candidato vincitore tra le 12 missioni New Frontiers proposte (le altre missioni mirano a Venere, la luna o le comete) a metà del 2019 per il lancio entro il 2025.Tuttavia, cè una selezione semifinale; La NASA selezionerà due o tre di queste proposte prima di allora per ulteriori studi, prima di prendere la decisione finale.