Миссия к сатурну: кассини-гюйгенс – все о космосе

Титанический проект «Кассини-Гюйгенс». Есть что вспомнить…

Автор: Юрий Романов  14 января 2014

Девять лет назад, 14 января 2005 года, спускаемый аппарат «Гюйгенс», отделившись от межпланетной космической станции «Кассини», произвел посадку на поверхность Титана – самого крупного из спутников Сатурна.

До полного разряда бортовых батарей шла активная исследовательская работа, начавшаяся еще во время парашютного спуска «Гюйгенса» и далее на планете, словом, полный успех миссии, продлившейся почти 8 лет! 

Экспедиция являлась совместным проектом американского NASA, Европейского космического агентства (ESA) и Итальянского космического агентства.

Каждое из агентств формировало обширную научно-техническую кооперацию для разработки и создания космических аппаратов и их бортовых систем. Проект «затянул» на $3,3 млрд. 

Станция «Кассини» в сборе с отделяемым аппаратом «Гюйгенс» и при полной заправке всеми видами топлива имела массу около 6 т. Ее продольный размер достигал 10 м. Электропитание аппаратуры обеспечивали плутониевые термоэлектрические генераторы, само наличие которых на борту космического аппарата вызвало в свое время много протестов «зеленых» в США и Европе.

Сегодня самое время вспомнить этапы этого впечатляющего проекта и те удивительные открытия, которым мы обязаны, в первую очередь, создателям бортового комплекса автоматического управления «Кассини-Гюйгенс», продемонстрировавшего филигранную технику пилотирования на удалении более светового часа от Земли. 

Дела и люди. Осуществление столь масштабного проекта, где помимо множества технических проблем необходимо было решать уйму сложнейших организационных вопросов, было бы невозможно без участия талантливых организаторов, принявших на себя колоссальную ответственность.

Ими стали:

Руководитель проекта «Кассини» Роберт Митчел из Лаборатории реактивного движения NASA.

Научный руководитель проекта «Кассини» от NASA Деннис Мэтсон.

Руководил проектом «Гюйгенс» Жан-Пьер Лебретон из Европейского космического агентства.

Хотелось бы отметить еще одного ключевого участника программы. Доктор Кэролин Порко, руководитель группы разработчиков Института космической науки в Боулдере (США), отвечавшей за создание комплекса фотоаппаратуры.

 

Благодаря характеристикам аппаратуры (объект размером в 2,4 см камеры различают на удалении до 4 км), мы получили возможность, буквально, оказаться рядом с Сатурном. Как выразилась однажды сама Кэролин Порко: «Мы – глаза «Кассини»… Свойства нашей аппаратуры позволяют передать ощущение приключения.

Эффект присутствия оказался выше всякого ожидания. Все это дает мне возможность почувствовать себя немного Стивеном Спилбергом».

«Туда и обратно»: Земля-Венера-Земля и далее… Комплекс «Кассини-Гюйгенс» был выведен на орбиту вокруг Земли 15 октября 1997 года ракетой-носителем Титан-IVВ, которая явилась последней в истории этих носителей.

Отказ от дальнейшего применения ракет этого типа в немалой степени объяснялся высокой токсичностью использкемого топлива (гидразин-гептил) и чрезвычайной дороговизной ($400 млн. без стоимости полезного груза).

После доразгона, космическая станция отправилась… нет, не к Сатурну, а совершенно в другую сторону – к Солнцу.

26 апреля 1998 года «Кассини», приблизилась к Венере на расстояние, позволяющее совершить ускоряющий гравитационный маневр в ее поле тяготения, и этот маневр успешно выполнила.

Повторно такой же «трюк» вблизи Венеры станция совершила 24 июня 1999 года, после чего, приобретя необходимую скорость и «сэкономив» условные 68 тонн топлива, отправилась обратно к Земле. 

Вблизи Земли 18 августа 1999 года «Кассини» выполнила еще один гравитационный маневр, после чего взяла курс на Юпитер, к торому станция приблизилась в середине 2000 года. Выполнив в поле тяготения «Джупа» еще один ускоряющий маневр, «Кассини» пошла в расчетную точку встречи с Сатурном.

Основная часть бортовой аппаратуры была отключена, станция «уснула».

Красоту решений межпланетных навигаторов и колоссальную вычислительную работу ими проделанную, трудно оценить неспециалистам, однако дело обстоит именно так – оказалась блестяще, «с отличием», решена труднейшая баллистическая задача. Браво!

Сатурн на расстоянии вытянутой руки. В январе 2004 года началось «пробуждение» бортовых систем станции. Так получилось, что первым встречным на пути к Сатурну оказалась Феба – небольшая сатурнианская «луна», диаметром около 200 километров.

11 июня «Кассини» прошла на расстоянии всего 2068 км от Фебы. 
Дальнейшие операции по сближению с Сатурном, управление пролетом сквозь зазоры между кольцами и торможением выполнял самостоятельно бортовой компьютер «Кассини».

Радиоуправление в реальном времени было невозможно – станция находилась на удалении почти 1,5 световых часа от Земли. 

А сделать надо было мно чего: правильно сориентировать станцию, включить на 38 секунд главные тормозные двигатели с тем, чтобы «прицелить» траекторию подхода точно в зазор между кольцами F и G Сатурна (на фото внизу), снова развернуть станцию таким образом, чтобы конструктив остронаправленной антенны стал своеобразным «щитом», защищающим станцию от твердых частиц, находящихся в зоне колец (как «барабанила» космическая пыль по корпусу можно было услышать своими ушами – эти звуки фиксировались микрофоном и передавались на Землю). 

После прохождения плоскости колец, нужно было вновь сориентировать сопло торможного двигателя станции для второго этапа торможения, длившегося 97 минут, обеспечившего выход «Кассини» на орбиту вокруг Сатурна с минимальным удалением 20 тыс. км от его внешнего слоя облаков. Затем вновь рассчитать ориентацию станции и совершить второй «нырок» между кольцами, выстраивая траекторию, с которой может быть осуществлен сброс «Гюйгенса» на Титан. И это все полностью в автоматическом режиме.
Во время этого полета «Кассини» делала и один за другим слала на Землю потрясающие снимки сатурнианских колец, структуру которых лишь сейчас стало возможно рассмотреть в деталях.

К Титану! 2 июля 2004 года, через 30 часов после «прибытия» к Сатурну, «Кассини» первый раз приблизилась к Титану на расстояние 339 тыс. км. Первые инфракрасные спектры атмосферы выявили наличие целого «букета» органики – метан, этан, диацетилен, бензол, синильная кислота, пропан… 26 октября состоялось второе сближение с Титаном, до которого теперь оставалось всего 1200 километров. 25 декабря 2004 года была выполнена расстыковка станции «Кассини» и спускаемого аппарата «Гюйгенс», который отправился в самостоятельный полет в заранее рассчитанную точку встречи с Титаном.

Титан. 14 января 2005 года руководители и ведущие специалисты программы «Кассини-Гюйцгенс» собрались в Дармштадте (Германия) в Европейском центре космических операций (ESOC). В этот день, согласно расчетам, спускаемый аппарат войет в атмосферу Титана, после чего должна будет запуститься сложная программа управления торможением и парашютным спуском с одновременным фотографированием и измерением параметров окружающей среды. Первые сигналы с борта «Гюйгенса», принятые радиотелескопом Грин-Бэнк в Западной Вирджинии (США), свидетельствовали о том, что спускаемый аппарат цел и снижается на парашюте. На специально созванной прессконференции генеральный директор ESA Жан-Жак Дорден торжественно объявил: «Мы – первые посетители Титана!» Всеобщие овации, поздравления…

Тем временем «Гюйгенс» шел на посадку. Он влетел в атмосферу Титана на скорости 6,1 км/с, его тепловой экран нагрелся до 3500⁰С. На высоте 170-190 км и скорости 400 м/с раскрывается первый тормозной парашют, через 2,5 секунды – второй, основной. Через 42 секунды включается весь комплекс научной аппаратуры зонда и начинается фотосъемка. На высоте 700 м загорается посадочная фара… Посадка оказалась не слишком мягкой (скорость составила примерно 4,5 м/с), но аппаратура выдержала.

«Кассини» принимала и ретранслировала на Землю сигналы «Гюйгенса» в течение 147 мин 13 секунд на участке спуска и 72 минуты 13 секунд – с поверхности. На Земле сигналы зонда удалось принимать 17 радиотелескопам по всему миру. По их данным, через 3 часа 10 мин. после посадки передатчик «Гюйгенса» еще работал.

В восемь вечера журналистам были представлены первые три снимка, присланные с борта «Гюйгенса» — вид на район посадки с высоты 16 км; красивая боковая панорама с высоты около 8 км, горы, метановое море, прибрежный туман… и фотография непосредственно с поверхности Титана.

Удивительный мир, погруженный в оранжевые сумерки и скованный 179-градусным морозом…
 

Источник: http://www.computerra.ru/

Источник: https://cosmos.mirtesen.ru/blog/43542866438

NASA попрощалось с Cassini: Каким был путь космического аппарата, изменившего представление человечества о Сатурне

Сигнал с Cassini был потерян, как предполагали специалисты Лаборатории реактивного движения в Пасадене – в 5:55 по тихоокеанскому времени

22:4015.09.2017

Космический аппарат Cassini NASA

Космическая миссия Cassini по исследованию Сатурна пришла к зрелищному концу. Специалисты NASA приказали зонду самоуничтожиться, окунувшись в атмосферу планеты. Об этом говорится в сообщении на сайте управления.

Как отмечается, космический аппарат “прожил” около минуты, прежде чем его разорвало на куски. Сигнал с Cassini был потерян, как предполагали специалисты Лаборатории реактивного движения в Пасадене – в 5:55 по тихоокеанскому времени (14:55 по Киеву).

Ликвидация космического аппарата Cassini NASA

“Это заключительная глава удивительной миссии, а также начало новой”, – заметил помощник администратора Дирекции научных миссий NASA Томас Зубучен в штаб-квартире управления в Вашингтоне.

Потеря сигнала с Cassini (об этом свидетельствует отсутствие зеленого пика справа) NASA

В помещении раздались сдержанные аплодисменты и начались объятия.

Сотрудника NASA после самоликвидации космического аппарата Cassini NASA

Долгий путь к Сатурну

Саѕѕіпі запустили в космос 15 октября 1997 года. К Сатурну он добирался семь лет по очень сложной орбите.

Траектория полета “Кассини – Гюйгенс” к Сатурну The Guardian

Весь проект имел название “Кассини – Гюйгенс” и состоял из двух аппаратов общим весом около 2,5 тонн. Саѕѕіпі был предназначен для изучения Сатурна и его спутников, а Huygens – для приземления на Титане, одном из крупнейших спутников газового гиганта.

Чтобы доставить оба аппарата до самой отдаленной планеты Солнечной системы, которую видно невооруженным глазом, пришлось сэкономить на топливе. Для этого ученые использовали гравиметрическое ускорение от других планет.

Космический аппарат Cassini NASA

Аппараты дважды пролетели мимо Венеры, один раз мимо Земли и еще раз – мимо Юпитера. Их будто раскручивали и запускали дальше, как камень в пращу.

В общем Cassini пролетел не менее 8 млрд км в космосе.

Потрясающие исследования

За 13 лет изучения Сатурна Cassini изменил наше понимание о шестой планете Солнечной системы.

Аппарат следил, как планету окружают бури-монстры; был свидетелем щекотливой взаимодействие частиц льда, которые движутся сквозь сложную систему колец планеты; он открыл новую поразительную информацию о потенциальной возможности жизни на спутниках Сатурна.

Одно из фото, сделанных Cassini. Шторм на Сатурне. NASA

Читайте также:  Галактика вертушка m101 - все о космосе

Выдающимися вехами этого исследования стали Титан и Энцелад.

Первый спутник – это причудливое место, где жидкие метановые дожди идут с оранжевого неба и впадают в огромные озера.

Одно из фото, сделанных Cassini. Сатурн и его спутники NASA

В 2005 году Cassini доставил на поверхность Титана небольшой европейский робот, как уже отмечалось, аппарат Huygens. Он сделал превосходный снимок округлых камней, сглаженных течению жидкого метана.

Исследования Энцелада были не менее потрясающими.

Cassini зафиксировал, как этот спутник извергал из трещин на южном полюсе водяной пар в космос. Эта вода происходила из океана под ледяной оболочкой Энцелада.

Последний взгляд Cassini на Энцелад, который проплывает возле северной части Сатурна NASA

Когда Cassini пролетел через водяной пар, это показало, что в подземном океане, вероятно, есть условия для жизни.

Сейчас ученые уже обдумывают, как вернуться туда с другим, более совершенным зондом, чтобы полнее исследовать эту теорию.

Кроме этого, Cassini сфотографировал некоторые из 62 спутников Сатурна:

Спутники Сатурна, сфотографированные Cassini NASA

  1. Двухцветный Япет с высоким горным хребтом, который опоясывает Япет по экватору;
  2. Мимас, у которого есть гигантский кратер, похожий на “Звезду смерти” из фильмов “Звездные войны”;
  3. Гиперион, на котором видно скопление причудливых отверстий, похожих на губку или гнездо осы;
  4. Атлас, напоминающий летающую тарелку;
  5. “Картофельный” Прометей;
  6. и Пан, который имеет форму пельменя.

Совместный проект

Заметим, миссия “Кассини-Гюйгенс” – это совместный проект NASA, а также Европейского и Итальянского космических агентств.

https://www.youtube.com/watch?v=Mlf-yvB9EFo

Один из последних снимков Cassini NASA

В целом его стоимость составила около 4 млрд долл. Из них чуть более 3 млрд долл. выделило NASA, еще 500 млн долл. – ЕКА. Также к проекту присоединилось Космическое агентство Италии, их вклад составил 160 млн долл. NASA построило аппарат Cassini , ЕКА – зонд Huygens, а итальянцы предоставили антенны дальней связи и радарный высотомер.

Назван проект в честь двух выдающихся астрономов 17-го века – голландца Христиана Гюйгенса и итальянца Джованни Доменико Кассини. Первый открыл спутник Сатурна Титан и кольца вокруг планеты. Второй – еще четыре спутника.

Источник: https://112.ua/obshchestvo/nasa-poproshhalos-s-cassini-kakim-byl-put-kosmicheskogo-apparata-izmenivshego-predstavlenie-chelovechestva-o-saturne-411512.html

Космический аппарат “Кассини” сгорит за Сатурн и науку

Космический аппарат “Кассини” вышел на уникальную орбиту и движется между кольцами Сатурна и самой планетой.
Подобные маневры в самом конце многолетней миссии “Кассини-Гюйгенс” обеспечат ученых огромным количеством уникальных данных.

Их с нетерпением ждут в лаборатории космических исследований в Южной Англии: Астрофизик Джерайнт Джоунс рассказывает, как программируются маневры, позволяющие “Кассини” как можно глубже изучить планету: “Кассини” не первый год вращается на орбите вокруг Сатурна, аппарат использует притяжение спутника Сатурна, Титана, для коррекции траектории. В конце апреля орбита была в очередной раз скорректирована, и сегодня мы наблюдаем потрясающие маневры: “Кассини” проходит между кольцами Сатурна и атмосферным слоем планеты. До конца сентября аппарат пройдет этим путем 22 раза. А затем миссия завершится”.

Доступ к телу…Сатурна

Одно из крупнейших открытий “Кассини” на сегодняшний день касается свойств пространства между кольцами и основным “телом” Сатурна: там, судя по всему – пустота, без ожидаемого присутствия частиц материи.

Профессор физики Мишель Доэрти поясняет, каких именно данных о Сатурне не хватает ученым: “Мы все еще плохо представляем себе внутренний состав планеты.

Предполагаем, что там есть какое-то жестокие ядро, но, возможно, есть и пласты жидкости, которые как раз и обеспечивает планетарное магнитное поле… И еще одна вещь.

Неловко признаться, но за 13 лет исследований мы так и не поняли, сколько длится день на Сатурне”.

Сатурн принято описывать как гигантскую газообразную планету без твердой поверхности, состоящую главным образом из водорода и гелия. Ученые считают, что газообразные облака планеты вполне могут скрывать еще какие-то интересны элементы. Миссия “Кассини” призвана прояснить, так ли это.

Мишель Доэрти, физик: “Самые лучшие снимки Сатурна сделаны со стороны его северного полюса: там обнаружено шестиугольное устойчивое атмосферное образование. Наблюдая за ним, за его изменениями с течением времени, мы пытаемся делать выводы об атмосферном составе Сатурна. У нас есть инструменты, которые могут дистанционно определить молекулярный, материальный состав атмосферного слоя”.

Титаны-метаны

А начиналась эта Одиссея в далеком 1997 году, когда космический аппарат “Кассини” с зондом “Гюйгенс” на борту был запущен европейскими и американскими исследователями. В 2005 “Гюйгенс” отделился и сел на поверхность спутника Сатурна, Титана. Обнаружилось, что на Титане часто идут дожди.

Жан-Пьер Лебретон, исследователь: “Температура на поверхности Титана – минус 180 градусов, то есть там очень холодно. Пейзажи этой луны очень напоминают земные; там есть и реки, и озера, и огромные моря, даже океаны, состоящие из метана. И дожди там идут – тоже метановые, а иногда из смеси метана и этана.

На Титане существует то, что мы называем погодой, там очень высока метеоактивность, только вместо воды на Титане – газы”.

Другая не менее интересная луна Сатурна – Энцелад, шестой по величине спутник планеты. Энцелад намного меньше Титана (его диаметр – всего 500 километров), но при этом чрезвычайно динамичен.

Астроном Шейла Канани поясняет: “Благодаря миссии “Кассини” мы выяснили, что Энцелад покрыт ледяной коркой. На южном полосе в этой корке образовались трещины, из которых бьют фонтаны, состоящие из целого набора частиц.

Аппарат “Кассини” пролетел там в 2008 году и зафиксировал в фонтанах присутствие соленой воды, аммиака, силикатов и углеводородов. Речь идет об элементах, теоретически пригодных для поддержания жизни… С помощью огнетушителя я покажу вам, на что похожи тамошние фонтаны.

Смотрите, из трещин действительно бьют струи. Видите? Это подтверждает, насколько Энцелад активен. Струи, оседая на его поверхности, каждый раз обновляют ее верхний слой за счет свежевытоклкнутых частиц. Это и делает Энцелад самым ярким телом в Солнечной системе.

К тому же он находится точно в центре кольца E Сатурна – отсюда важность Энцелада для исследований”.

До последнего сигнала

13-летняя Одиссея “Кассини” к Сатурну подходит к концу 15 сентября. Ученые сообщили, что для уничтожения аппарата направят его на столкновение с Сатурном.
Джерайнт Джоунс, астрофизик: “Финал этой многолетней миссии будет очень печальным, но что ж… Мы заберем на Землю все полученные аппаратом данные. Главное ведь в этом.

“Кассини” будет идти на снижение у поверхности Сатурна, специальные инструменты продолжат сканировать его атмосферу, что позволит нам немедленно расшифровать ее состав. На самом последнем этапе аппарат начнет как бы спотыкаться, а затем упадет и сгорит, навсегда став частью Сатурна.

Вот таким будет конец этой чрезвычайно успешной миссии”.

Антенны “Кассини” будут передавать данные на Землю до последнего “вздоха” аппарата…

Источник: http://ru.euronews.com/2017/05/25/cassini-huygens-s-extraordinary-journey-around-saturn

20 лет в космосе. Главные открытия зонда «Кассини»

Космос Автор: Кристина Чернова |  17 августа 2017, 10:40

14 августа «Кассини» совершил первый подлет к Сатурну из пяти запланированных, приблизившись к нему на рекордно близкое расстояние в 1600 км, чтобы собрать данные о химическом составе планеты. Через месяц космический аппарат, исчерпавший свой ресурс, сгорит в атмосфере планеты, как метеор. Какие открытия совершил зонд за два десятилетия и что он должен успеть сделать в последний месяц своей жизни, рассказывает «Футурист».

1. Кольца Юпитера – неровные

Автоматическая станция «Кассини-Гюйгенс», состоящая из зонда «Гюйгенс» и орбитального аппарата «Кассини», отправилась к Сатурну 15 октября 1997 года.

По пути аппарат подлетел к Юпитеру, чтобы совершить гравитационный маневр, и провел ряд научных измерений. «Кассини» отправил на Землю 26 тыс. фотографий планеты и ее спутников.

Одним из главных открытий на Юпитере стал состав колец планеты: зонд обнаружил, что они имеют неправильную форму и, вероятно, состоят из пыли микрометеоритов.

2. Эйнштейн был прав

В 2003 году итальянские астрофизики с помощью «Кассини» подтвердили предсказания общей теории относительности Эйнштейна с точностью, которая примерно в 50 раз превосходила предыдущие измерения.

Бруно Бертотти из Университета Павии и его коллеги из Рима и Болоньи воспользовались случайным выравниванием Земли, Солнца и «Кассини» и измерили, как радиоволны, посылаемые с Земли на зонд и обратно, были отклонены Солнцем.

В общей теории относительности ткань пространства-времени изогнута большими массами. Эта кривизна отклоняет и задерживает любые фотоны, проходящие вблизи массивных тел, таких как Солнце.

Ученые планировали повторить измерения с более высокой точностью, чтобы проверить отклонения от общей теории относительности, которые предсказаны некоторыми космологическими теориями.

Однако их последующий эксперимент сорвался из-за неисправности «Кассини».

3. Лед на Фебе

В 2004 году «Кассини» изучил спутник Феба. Из-за особенностей движения небесного тела, у зонда была всего одна попытка приблизиться к нему. Этот спутник не похож на обычный астероид: он скорее напоминает объекты из пояса Койпера. Поверхность Фебы очень темная, на ее фоне выделяются светлые кратеры. Предполагается, что на их дне – водяной лед.

4. Семь новых спутников Сатурна

S/2009 S 1 – самый маленький из известных спутников Сатурна и самый близкий к нему: на фотографии он виден как яркая точка с длинной тенью на фоне колец

В 2004 году «Кассини» подлетел к Сатурну.

Там он обнаружил семь новых лун – в том числе и Паллену, которую до этого сфотографировал «Вояджер-2», но чью орбиту долгое время не могли определить из-за того, что она была только на одном фото.

Читайте также:  Гелиоцентрическая система мира - все о космосе

Эти спутники очень малы, поэтому они не сразу получили имена. Один из них, Дафнис, стал вторым спутником после Пана, чья орбита лежит внутри колец Сатурна.

5. Возможность жизни на Титане

В 2005 году зонд «Гюйгенс» сел на поверхности спутника Титан в области Ксанаду и стал первым объектом, приземлившимся во внешней Солнечной системе. Входя в атмосферу спутника, аппарат сделал множество проб и выяснил, что температура и давление резко меняются на разных высотах.

Неожиданностью для ученых стал мертвый штиль на высоте 80 км: там нет ни ветров, ни турбулентности. Также оказалось, что Титан полностью окутан желтой метановой дымкой, хотя считалось, что она присутствует только на больших высотах, а нижние слои атмосферы прозрачны.

Гюйгенс» отправил на Землю 700 фотографий, но из-за технических проблем дошло только 350.

Но самое главное, что показал 2-часовой и 27-минутный спуск зонда: Титан был удивительно подобен Земле до того, как на ней эволюционировала жизнь.

Его поверхность покрыта озерами и морями из жидкого метана и этана, испещрена эрозионными и дренажными каналами, а в небе парят метановые облака. В атмосфере Титана «Гюйгенс» обнаружил бульон из сложных углеводородов – в их числе бензол. Именно они формируют дымку, окутывающую Титан.

Ближе к поверхности метан, этан и другие органические вещества конденсируются и падают на поверхность, где вероятна другая пребиотическая химия.

Единственное крупное отличие Титана от ранней Земли – отсутствие в атмосфере паров воды.

Ученые, проанализировав данные «Кассини» предположили, что под поверхностью Титана скрывается океан из жидкой воды, однако она настолько соленая, что возможность формирования там жизни практически исключена.

И все же исследователи не сдаются и разрабатывают гипотезы, согласно которым жизнь возможна и в метане: обитатели Титана могли бы дышать водородом и питаться ацетиленом.

6. Энцелад – еще один потенциально обитаемый объект

В 2005 году «Кассини» начал изучать Энцелад. Зонд пролетел гейзерный шлейф в южной полярной области спутника и обнаружил, что тот богат водой. Из-за этой находки команда «Кассини» решила перекроить планы. Поиск жизни внезапно распространился на эту маленькую яркую луну.

Открытие признаков подземного океана из жидкой воды делает Энцелад одним из самых захватывающих направлений для изучения в Солнечной системе. В 2011 году учёные NASA заявили, что Энцелад — «наиболее пригодное для такой жизни, какую мы знаем, место в Солнечной системе за пределами Земли».

Предполагается, что подобные ледяные фонтаны сформировали ледяное кольцо Е.

7. Гигантский гексагон

Проводя исследования в инфракрасном диапазоне, «Кассини» обнаружил гигантский шестиугольный вихрь на северном полюсе Сатурна. Этот атмосферный феномен заметили еще «Вояджеры», однако из-за низкого качества фотографий серьезного изучения шестиугольника не последовало.

Но кадры, сделанные «Кассини», возродили интерес к этому атмосферному явлению: ведь они позволяли рассмотреть внутреннюю структуру гексагона. Запечатлеть шестиугольник в видимом диапазоне зонд смог только после равноденствия, наступившего в августе 2009 г. Судя по всему, это образование довольно устойчиво.

Причины возникновения вихря по-прежнему не ясны.

Воронка урагана в видимом диапазоне (псевдоцветное изображение)

В 2013 году ученые получили детальные изображения центральной области урагана – «глаза», в котором, как и в земных ураганах, практически нет облаков. Скорость ветра в стене глаза более чем в четыре раза выше, чем скорость ураганных ветров на Земле.

8. Образования в кольцах Сатурна

В 2005 году «Кассини» запечатлел странные вертикальные структуры на краях колец Сатурна, напоминающие спицы в колесе. Впервые их обнаружили еще в 1977 году при помощи наземных наблюдений, затем их существование подтвердили «Вояджеры». Механизм образования «спиц» до сих пор не ясен.

А в 2014 году «Кассини» зафиксировал образование на внешнем краю одного из самых активных и хаотических колец Сатурна (F). По предположениям ученых, зонд мог стать свидетелем рождения новой луны.

9. Крупные ураганы

В конце 2010 года относительно спокойная атмосфера Сатурна разразилась бурей гигантских масштабов. В течение нескольких месяцев она опутала планету кружащейся лентой. «Кассини» зафиксировал молекулы, никогда ранее не наблюдавшиеся в верхних слоях атмосферы Сатурна. Буря утихла спустя год, вскоре после того, как ее «голова» столкнулась с «хвостом».

10. “Великий финал”

В качестве заключительной фазы своего «Великого финала» зонд начал серию подлетов к Сатурну. Текущая орбита «Кассини» пролегает высоко над полюсами и между внутренним кольцом и верхними слоями атмосферы. С каждым разом аппарат будет все глубже и глубже погружаться в атмосферу планеты.

14 августа «Кассини» совершил первый подлет к Сатурну из пяти запланированных и собрал первые пробы атмосферы. Косвенные измерения составляющих атмосферы Сатурна, колец и магнитосферы были сделаны ранее.

Однако во время «Великого финала» зонд сможет непосредственно изучить газы, вытекающие из верхних слоев атмосферы в космос, что даст возможность понять ее состав. Команда зонда боялась, что у верхних слоев атмосферы «Кассини» столкнется с пылевыми частицами, которые уничтожат аппарат раньше времени.

Однако измерения «Кассини» показали, что пылевых частиц в промежутке между кольцами и атмосферой удивительно мало – и это стало загадкой для исследователей.

Кроме того, ученые все еще надеются вычислить точную длину дня Сатурна. Для этого им необходимо измерить смещение между осью вращения и осью магнитного полюса. Однако последние наблюдения зонда демонстрируют , что эти две функции практически на 100% выровнены. Ученые надеются, что вблизи планеты «Кассини» сможет определить наклон полюса магнитного поля.

11 сентября «Кассини» попрощается с Титаном в гравитационном маневре, который изменит траекторию движения зонда – и полетит навстречу своей гибели. 15 сентября легендарный аппарат сгорит в атмосфере Сатурна.

  Поделиться   Поделиться

Источник: https://futurist.ru/articles/1113

NASA уничтожит сатурнианский зонд, чтобы спасти чужой мир

Космический аппарат «Кассини», который был запущен в сторону Сатурна в 1997 году, почти исчерпал запасы своего топлива.

Чтобы избежать случайного столкновения и загрязнения ближайшей луны, на которой может быть жизнь, NASA решило уничтожить роботизированный аппарат.

Но прежде чем «Кассини» исчезнет, она будет летать между Сатурном и его кольцами и добывать, добывать данные, сколько это будет возможно.

Но прежде чем Кассини погибнет, он пролетит между Сатурном и его кольцами и запишет как можно больше новых данных.

В течение почти трех десятилетий исследователи работали над проектированием, созданием, запуском и эксплуатацией беспрецедентной миссии по исследованию Сатурна.

«Кассини-Гюйгенс» — или «Кассини», если коротко — золотистый космический аппарат с ядерным двигателем — отправился в космос в октябре 1997 года, вышел на орбиту газового гиганта в июле 2004 и с тех пор документировал планету и ее многообразие спутников.

Но все хорошее должно подойти к концу. И дата конца зонда NASA стоимостью 3,26 миллиарда долларов уже известна: 15 сентября 2017 года.

4 апреля на пресс-конференции, проведенной американским космическим агентством, исследователи объяснили, почему решили убить свой драгоценный космический аппарат в «Великим финале». Этот маневр задействует мизерные запасы топлива «Кассини» и направит аппарат к столкновению с Сатурном.

«Собственные открытия «Кассини» стали его кончиной», говорит Эрл Майз, инженер Лаборатории реактивного движения NASA (JPL), который руководит миссией «Кассини».

Майз имеет в виду теплый соленый океан, который «Кассини» нашел скрытым под ледяной коркой Энцелада, большой луны Сатурна, извергающей воду в космос. В октябре 2015 года зонд NASA пролетел через эти воздушные струи пара и льда, «попробовал на вкус» это вещество и косвенно обнаружил состав подземного океана. Оказалось, что в нем вполне могла бы гнездиться другая жизнь.

«Мы не можем рисковать непреднамеренным контактом с этим девственным телом», говорит Майз. «Кассини» должен был безопасно уйти. И поскольку мы хотели остаться у Сатурна, единственным способом стало уничтожить его управляемым образом».

Но Майз и исследователи из 19 стран не хотят отдавать свой отважный зонд без боя.

Они планируют выжать каждый последний байт данных, которые удастся снять с робота, вплоть до того момента, когда «Кассини» превратится в блестящую радиоактивную комету над кружащимися бурями Сатурна.

Мы войдем и не выйдем

Задолго до того, как «Кассини» вышел на орбиту Сатурна в 2004 году, руководители миссии тщательно планировали его орбиты, чтобы сделать максимально много облетов газовой гигантской планеты, ее спутников и ее гигантских ледяных колец.

В их задачах было: сделать максимум новых беспрецедентных снимков, забрать гравитационные данные и магнитные считывания, не помещая космический аппарат во вредные для него условия и не выжигая слишком много его драгоценного топлива.

Но через 13 лет эксплуатации на расстоянии почти полутора миллиардов километров от Земли, бак «Кассини» почти опустел.

«Мы подходим к концу. По мере того, как у него заканчивается топливо, все, что можно сделать, будет ограничено — пока мы не определимся», говорит Джим Грин, руководитель планетарной научной программы NASA.

NASA могло бы отправить «Кассини» на другие планеты — возможно, Уран или Нептун. В 2010 году, впрочем, руководители миссии решили оставить аппарат у Сатурна, резонно предположив, что лучше извлечь больше научных данных. Но это обрекло аппарат на огненную смерть.

Смертельная спираль «Кассини» официально начнется 22 апреля 2017 года. Именно тогда зонд в последний раз облетит Титан: ледяную луну Сатурна, которая больше нашей, имеет густую атмосферу, моря из жидкого метана и даже дождь.

Гравитация Титана выбросит «Кассини» на Сатурн, на его атмосферу, и — 26 апреля — аппарат направится через узкую пустоту между планетой и внутренним краем ее колец.

«Последний поцелуй на прощание поместит «Кассини» в Сатурн», говорит Майз. «Это катание на американских горках. Мы войдем и не выйдем, это путь в один конец».

Читайте также:  Из чего состоит меркурий? - все о космосе

Пустота между Сатурном и его кольцами шириной в 2000 километров.

«Когда мы приблизимся к планете, у нас будет шанс получше рассмотреть полюсы планеты», говорит Линда Спилкер, научный сотрудник проекта «Кассини». «Мы увидим гигантские ураганы на северном и южном полюсах».

Во время последних витков над Сатурном «Кассини» также сделает последние снимки шестиугольной особенности северного полюса Сатурна, которая, по словам, Спилкер, имеет в поперечнике «две Земли», но очень плохо изучена.

Возможно, аппарат сможет ответить на вопрос, что удерживает шестиугольник в такой форме.

Также зонд сфотографирует полярные сияния полюсов Сатурна и измерит, насколько массивны кольца планеты, возьмет образцы ледяного материала и прощупает глубокие слоя густых облаков.

Источник: https://hi-news.ru/space/nasa-unichtozhit-saturnianskij-zond-chtoby-spasti-chuzhoj-mir.html

Большой финал «Кассини»

Пятнадцатого сентября 2017 года, около 14:55 по московскому времени, завершил свою многолетнюю миссию «Кассини», космический аппарат, составивший самую детальную на сегодняшний день картину Сатурна.

Теперь благодаря «Кассини» мы знаем о новых мирах-лунах, где могла возникнуть жизнь, об устройстве огромных и удивительных колец, а также о колоссальных штормах, существующих на газовом гиганте. Аппарат собрал огромный объем данных о единственном спутнике в Солнечной системе, обладающем собственной атмосферой, — Титане.

В память об одной из самых сложных, дорогостоящих и успешных межпланетных миссий мы предлагаем вспомнить ее главные результаты.

Двадцать лет назад

Разработка миссии «Кассини-Гюйгенс» началась в 1982 году объединенной рабочей группой Национальной академии наук США и Европейского научного фонда. В создании аппарата участвовало 19 стран и три космических агентства (NASA, ESA и Итальянское космическое агентство).

К тому моменту окольцованную планету уже посетили три аппарата — «Пионер-11» (1979), «Вояджер-1» (1980) и «Вояджер-2» (1981).

Одним из главных открытий предыдущих миссий стало то, что крупнейший спутник Сатурна, Титан, обладает чрезвычайно плотной атмосферой, которая не позволяет напрямую исследовать его поверхность.

Кроме того, стало понятно, что полюса магнитного поля планеты удивительно точно совпадают с географическими — эта необычная находка сильно осложнила, казалось бы, простую задачу: выяснить продолжительность суток на Сатурне.

Новая объединенная миссия должна была подробнее рассказать об особенностях системы Сатурна. Изначально она должна была продлиться около трех лет, а основное внимание ученых было обращено на атмосферу Титана и Сатурна, магнитосферу газового гиганта, геологию его спутников и анализ состава системы колец.

Пятнадцатого октября 1997 года аппарат стартовал с мыса Канаверал. Путешествие к Сатурну продлилось больше шести лет — «Кассини» сделал гравитационные маневры вблизи Венеры (дважды), Земли и Юпитера и лишь летом 2004 года достиг цели.

Последующие открытия стали поводом к тому, чтобы трижды продлевать миссию: сначала на два года в связи с сатурнианским равноденствием, затем еще на шесть лет во время смены сезонов и, в конце концов, на «Большой финал» (Grand Finale) — заключительный четырехмесячный этап.

Посадка на Титан

Одним из самых впечатляющих результатов миссии стала посадка спускаемого зонда «Гюйгенс» на Титан 14 января 2005 года. Это уникальный спутник, обладающий плотной атмосферой (в полтора раза плотнее земной), единственный подобный объект во всей Солнечной системе.

При разработке зонда исследователи учитывали ряд теорий о том, что Титан может быть покрыт метановым океаном, «Гюйгенс» был готов как к приводнению, так и к посадке на твердую почву.

Как оказалось впоследствии, на Титане и правда есть резервуары с жидкостью — аммиачно-метановые моря, но они занимают сравнительно небольшую часть спутника.

«Гюйгенс» не только изучил состав атмосферы (вблизи поверхности доля метана доходит до пяти процентов, в остальном она состоит из азота), но и измерил скорость ветров вблизи поверхности спутника — она оказалась порядка нескольких метров в секунду, что сопоставимо с несильными земными ветрами. Также зонд передал снимки с поверхности Титана и даже записал звуки, окружавшие его при спуске. Последующий совместный анализ данных с «Гюйгенса» и «Кассини» позволил предположить, что под поверхностью спутника находится огромный водный океан.

Ученые также показали, что на Титане есть свой аналог круговорота воды в природе, только роль воды в нем играет метан. Точно так же как на Земле бывают водные дожди, на Титане периодически происходят метановые дожди, а рельеф и форма камней на поверхности спутника указывают на существование потоков жидкости.

Деятельность «Гюйгенса» на Титане на сегодня является примером единственной успешной посадки во внешней Солнечной системе.

Облака над Сатурном издалека похожи на мазки космической кистью — это эффект взаимодействия жидких составляющих в атмосфере планеты NASA

Гейзеры Энцелада

В 2005 году по фотографиям и другим данным, собранным «Кассини», стало понятно, что как минимум одна из лун Сатурна геологически активна.

Ранее считалось, что это невозможно, поскольку спутники остыли и располагаются слишком далеко от Солнца, однако над южным полюсом Энцелада аппарат «увидел» явные следы гейзеров — 250-километровые шлейфы воды, бьющие из под поверхности.

Их источниками оказались длинные разломы на ледяной поверхности спутника — так называемые «тигровые полосы».

В последующие годы изучению этих шлейфов была посвящена значительная часть усилий миссии. Сначала исследователи доказали, что их источник — это не изолированный резервуар, наподобие подледного озера, а глобальный океан, покрывающий весь спутник. Его глубина оценивается в 45 километров, толщина льда над ним колеблется от двух до двадцати километров.

Почти два года назад аппарат совершил опасный маневр, пролетев сквозь водные шлейфы на высоте всего 49 километров над поверхностью спутника. Его масс-спектрометры зафиксировали большое количество водорода в выбросах, а также метан и углекислый газ.

Их концентрации, как и сам факт наличия, указывают на то, что на дне океана идут гидротермальные процессы, которые вполне могут обеспечить энергией живые организмы.

Сегодня Энцелад считается одним из самых перспективных мест Солнечной системы для зарождения внеземной жизни.

Рождение колец

Кольца — пожалуй, самая узнаваемая деталь Сатурна. Это растянувшаяся на сотни тысяч километров система из пылевых колец, толщина которой местами составляет лишь десятки метров. До сих пор неизвестен ни возраст колец, ни их точное происхождение. Астрономы рассматривают эту систему как прообраз молодой Солнечной системы, в которой только начинали формироваться планеты.

«Кассини» показал необыкновенную сложность и изменчивость этой системы. Так, многочисленные луны Сатурна вызывают своей гравитацией различные завихрения в кольцах, как это происходит в F-кольце под действием Пандоры и Прометея. Некоторые из колец по-прежнему формируются, как, например, E-кольцо, материал которого выбрасывают гейзеры Энцелада.

Благодаря «Кассини» был открыт новый объект в этой системе — кольцо Януса-Эпиметея, образованное из пыли и частиц породы, выброшенной в столкновениях Януса и Эпиметея с различными небесными телами. Также снимки с аппарата позволили обнаружить удивительные структуры на границе B-кольца — своеобразные «горы», поднимающиеся над плоскостью колец на 2,5 километра.

Кроме того аппарат открыл, по меньшей мере, восемь новых спутников Сатурна, изучая кольца. Среди них Полидевк, Паллена, Мефона, Анфа, Эгеон и Дафнис. Диаметр этих небесных тел не превышает нескольких километров.

Сезоны Сатурна

Одно из главных достоинств «Кассини» — большая длительность миссии. За 13 лет пребывания неподалеку от Сатурна аппарат увидел несколько смен сезонов планеты — от зимы до лета в северном полушарии (сатурнианский год длится почти 30 земных лет).

Несмотря на то, что гигант находится в десять раз дальше от Солнца, чем Земля, изменения в освещенности все равно приводят к значительным изменениям в атмосфере газового гиганта. Например, гигантский гексагон, шторм правильной шестиугольной формы, который бушует на северном полюсе, сменил за время миссии свой цвет с синего на золотистый.

Ученые связывают это с химическими превращениями, происходящими в атмосфере под действием увеличивающегося количества солнечного света в связи с наступлением лета.

Северный полюс Сатурна в лучах Солнца. Гигантский шестиугольник над полюсом — шторм NASAС сезонами связано еще одно явление на газовом гиганте — образование «спиц» в кольцах Сатурна.

Это продолговатые клиновидные объекты, вращающиеся вместе с кольцами, но располагающиеся на некоторой высоте над ними.

«Спицы» были обнаружены еще «Вояджерами», но благодаря «Кассини» стало понятно, что это, по всей видимости, периодическое явление, которое наблюдается в конце сатурнианской зимы.

Через год после сатурнианского равноденствия, с приходом весны в северное полушарие гиганта, исследователи обнаружили на снимках «Кассини» огромный шторм. Его площадь в восемь раз превосходила площадь поверхности Земли. Согласно показаниям приборов, в шторме вспыхивало до десяти молний в секунду. Его движущей силой также оказалось изменяющееся освещение.

Магнитное поле

Одна из задач, стоявших перед «Кассини», оказалась ему все же «не по зубам».

По суточным изменениям в магнитном поле Сатурна аппарату предстояло выяснить, какова истинная продолжительность суток на планете.

Обычно такие колебания наблюдаются, когда магнитное поле немного отклонено от оси вращения планеты. Но в случае Сатурна отклонение между магнитным полем и полюсами оказалось меньше 0,06 градуса.

Прямые попытки измерить скорость вращения по колебаниям магнитного поля дали довольно большой разброс — от 10,6 до 10,8 часа, в зависимости от сезона измерений и полушария, над которым находился аппарат. Ряд дополнительных измерений запланирован на «Большой финал» миссии.

И, конечно, нельзя не упомянуть сотни тысяч снимков, сделанных «Кассини» (часть из них мы уже публиковали ранее — здесь и здесь), и гигабайты переданных научных данных, еще ожидающих обработки. В последнем акте миссии аппарат сделал ряд опасных измерений, недоступных ранее.

В тесных (всего несколько тысяч километров над облаками) сближениях минувших четырех месяцев зонд детально исследовал гравитационное и магнитное поля Сатурна, собрал информацию о материале, из которого состоят внутренние кольца.

До потери сигнала «Кассини» продолжал передавать в режиме реального времени информацию с масс-спектрометра, позволяющего определить, какие вещества окружают аппарат.

На их анализ уйдет еще немало времени, и вполне возможно, что его результаты принесут новые открытия — например, наконец разрешится загадка возраста колец Сатурна. Нам же остается ждать новых публикаций от команды миссии и надеяться на скорое продолжение исследований в системе окольцованной планеты.

Владимир Королёв

Источник: https://nplus1.ru/material/2017/09/15/cassinis-grand-finale

Ссылка на основную публикацию