У розробці апаратубрали участь багато вчених з NASA та ESA. Він створювався для того, щоб детальніше вивчити Сатурн та його супутники.
Кассіні є найскладнішим, найбільшим і найдорожчим з американських автоматичних міжпланетних кораблів (бюджет проекту понад 3 млрд $). Вага його становила 6 тонн, а висота понад 10 метрів. На його борту було встановлено 12 наукових приладів і штанга для магнітометра, що висувається. Зв'язок із Землею забезпечує 4 метрова італійська антена. У апарату немає сонячних батарей, т.к. на такому величезному віддаленні від Сонця малоефективні. Енергією Кассіні забезпечують 3 радіоізотопних термоелектричних генератора, що містять загалом майже 33 кілограми радіоактивного плутонію. Більше половини стартової ваги Кассіні займало паливо. До Кассіні прикріплений зонд Гюйгенс, призначений для посадки на Титан. Він також призначений для фотографування поверхні Титану.
Політ Кассіні
Старт Кассіні відбувся 15 жовтня 1997 року. Щоб вивести його в космос, була використана американська ракета Титан 4Б. Але цікавий той факт, що при виведенні апарату в космос він був направлений зовсім не в бік Сатурна, а скоріше у бік Венери. Вся річ у тому, що було вирішено користуватися гравітаційними маневрами, тобто. скористатися гравітаційним полем планет. Таким чином у 1998 та 1999 роках Кассіні обернувся навколо Венери, у серпні 1999 року пройшов біля Землі зі швидкістю 69000км/год, взимку 2000 року пролетів повз Юпітер, передавши на Землю його фотографії. У січні 2004 року фахівці почали активізувати апаратуру Кассіні. Ще при підльоті до Сатурна апарат пролетів за 2068 км від одного з його супутників Феби.
Знімки цього дивного супутника, передані на Землю, виявилися сенсаційними. Перед очима вчених з'явився астероїд неправильної форми, усіяний кратерами. При розгляді кратерів на деяких з них були виявлені шари якоїсь білої речовини. Припускали, що це лід.
Щоб нарешті опинитися на орбіті Сатурна Кассіні виконав маневр гальмування. Це маневр був дуже важливим і суттєвим розрахунком, який заздалегідь був розміщений у комп'ютері апарату. День 1 липня 2004 року настав. О 2:11 Грінвічем Кассіні пройшов висхідний вузол траєкторії і подолав площину кілець Сатурна. Через 24 хвилини включився один із двох гальмівних двигунів. Він працював 97 хвилин, за цей час Кассіні пройшов найнижчу точку над хмарами Сатурна (20000 км до хмар). Для дослідження, крім Феби, було заплановано ще 8 супутників: Мімас, Діона, Гіперіон, Тефія, Рея, Енцелад і Титан, який став головним об'єктом дослідження серед супутників Сатурна.
Безумовно, за 4 роки місії також вивчатиметься і сам Сатурн, адже він зберігає ще безліч загадок. Кільця Сатурна також ретельно вивчаються. Вчені хочуть дізнатися про їх склад, гравітаційний та електромагнітний ефект. Велику увагу буде приділено атмосфері планети. Ця планета має найменшу щільність серед планет Сонячної системи. Взагалі проект вивчення розрахований на 4 роки, але енергії Кассіні вистачить ще на 200 років, тож можливо він ще не раз зможе повернутися до Титану та інших супутників. У вчених була ідея, потім відправити апарат у бік пояса Койпера, але швидше за все вони цього зроблять, т.к. і Сатурн та його супутники зберігають ще дуже багато таємниць.
"Кассіні" - космічний апарат, автоматична міжпланетна станція, що досліджує Сатурн, його кільця та планетарну систему. Названа на честь астронома Джованні Кассіні та запущена до гігантської планети у жовтні 1997 року. З того часу зонд працює старанно, роблячи знімки, вимірюючи спектр, магнітосферу, складаючи карти поверхні Сатурна, Титану та інших його супутників, а у 2017 році має загинути, зіткнувшись із предметом своїх вивчень. Разом із «Кассіні» на Сатурн вирушив 320-кілограмовий зонд «Гюйгенс». Сама місія «Кассіні-Гюйгенс» виявилася надзвичайно успішною і дозволила нам розглянути Сатурн та його систему з різних ракурсів.
Земля і Титан, найбільший супутник Сатурна, мають одну чудову подібність - це єдині космічні об'єкти в Сонячній системі, де є рідкі озера і моря. Тоді як на нашій планеті вони заповнені прісною чи солоною водою, на Титані вони складаються з метану та етану температурою близько мінус 170-180 градусів за Цельсієм. Нещодавно дві групи вчених вивчили дані апарату і виявили цікаву особливість Титану - він має не тільки маленькі озера, які швидко висихають, але й глибокі водоймища, сформовані тисячі років тому.
Останні 13 років космічний апарат « » безмовно змінював наше розуміння Сонячної системи. Місія «Кассіні» — спільний проект американського аерокосмічного агентства NASA та Європейського космічного агентства вартістю 3,62 мільярда доларів – полягала у вивченні газового гіганта Сатурна та його численних місяців. Але вже завтра ця місія підійде до свого в буквальному сенсі палаючого кінця. У п'ятницю, о 7:55 за східним часом, Земля перестане отримувати дані від «Кассіні», оскільки апарат зі швидкістю метеора впаде в атмосферу Сатурна і буде цілеспрямовано знищений. На цей момент астрономи готувалися багато років.
Місія Кассіні-Гюйгенс - знаменна віха в історії освоєння космосу, в її ході орбітальна станція Кассіні стала першим штучним супутником Сатурна, а посадковий модуль Гюйгенс здійснив першу м'яку посадку в Зовнішній Сонячній системі на поверхню Титану.
Щоб дізнатися про таємниці «окільцьованої» планети
Про цю сенсаційну космічну місію доктор фізико-математичних наук Л. Ксанфомаліті написав таке: «Досягнення сучасної техніки вражають. Космічний апарат "Кассіні-Гюйгенс", запущений у 1997 році, благополучно подолав 4 млрд кілометрів і прилетів до мети своєї подорожі. Дорогою він робив кольорові знімки поверхні Сатурна, найдальшого його супутника Феби та кілець планети-гіганта. А коли на поверхню Титана, найбільшого місяця в Сонячній системі, опустився дослідницький апарат «Гюйгенс», що відокремився від «Кассіні», люди на Землі почули, як шумить вітер в атмосфері далекої планети, побачили гори, рівнини та річки на її поверхні…»
Перші дослідження далекого загадкового Сатурна були започатковані американською міжпланетною станцією «Піонер-11» і продовжені знаменитими «Вояджерами». В результаті вчені отримали чимало цінної інформації про Сатурна, його кільця і супутників, однак їм так і не вдалося побачити поверхню цієї таємничої планети. Виникла пропозиція розпочати новий проект, що заповнює прогалини у знаннях про Сатурна та його сімейство.
Місія Кассіні-Гюйгенс і стала втіленням цього проекту, в ньому брали участь НАСА, ЕКА (Європейське космічне агентство) та Італійське космічне агентство (ASI). Основні фінансові витрати (2,6 млрд доларів) взяли на себе американці, ЄКА виділило 500 мільйонів, а Італійське космічне агентство – 160. Вчені НАСА створили станцію «Кассіні», Європейське космічне агентство – зонд «Гюйгенс», а італійські інженери сконструювали антену. зв'язку та радарний висотометр (RADAR). Варто зазначити, що загалом у створенні «Кассіні» та «Гюйгенса» брали участь вчені та інженери 17 держав.
Станція «Кассіні» була названа на честь французького вченого XVII століття Джованні Кассіні, який у 1675 році встановив, що кільце Сатурна складається з багатьох концентричних кілець. Зонд «Гюйгенс» назвали на честь нідерландського вченого XVII століття Християна Гюйгенса, він першим 1655 року побачив Титан, а 1656-го виявив кільце Сатурна.
Нові супутники, масштабні бурі та інші відкриття
15 жовтня 1997 року відбувся запуск «Кассіні» із прикріпленим до станції «Гюйгенсом». Апарат було виведено в космос за допомогою спеціальної ракети-носія «Титан-4 Б» та додаткового блоку для розгону «Кентавр». Спочатку "Кассіні" націлився на Венеру, для свого розгону апарат протягом двох років використовував гравітаційні поля трьох планет. До прибуття до Сатурна всі його системи перебували в так званому сплячому режимі, тільки взимку 2000 року «Кассіні» активізувався і почав радувати вчених унікальними даними із глибин Сонячної системи.
30 грудня 2000 року апарат здійснив маневр у гравітаційному полі Юпітера, тоді він наблизився до гігантської планети на мінімальну відстань. Кассіні зробив безліч кольорових знімків Юпітера і провів ряд наукових вимірів. Перед максимальним зближенням із Сатурном 11 червня 2004 року «Кассіні» пройшов повз його супутника – Феба, на Землю були передані унікальні знімки космічного тіла. Виявилося, що цей супутник розміром близько 200 км. має неправильну форму і дуже схожий на астероїд. Вдалося встановити, що супутник здебільшого складається з льоду і швидше ближче за своєю структурою до комет, ніж до астероїдів. Вчені захоплено зустріли ці перші результати місії, але попереду на них чекали ще більш сенсаційні дані.
Найбільш важливим етапом місії став вхід апарату на орбіту Сатурна, проведений 1 липня 2004 за допомогою спеціального маневру гальмування. «Кассіні» навіть примудрився пройти між двома кільцями (F і G), щоправда, не уникнувши кількох зіткнень. На щастя, апарат не втратив працездатність, успішно максимально наблизився до Сатурна та став його супутником. У наступні чотири роки він зробив 74 обороти, досліджуючи поверхню Сатурна та його супутників.
У 2004 році, досліджуючи зображення, отримані від «Кассіні», вчені виявили три нові супутники Сатурна. Звісно, вони мали невеликі розміри, на початку 2005-го їм надали назви Метона, Паллена та Полідевк. 1 травня 2005 року в щілини Кілера було виявлено супутник, який отримав назву Дафніс. Як і у супутника Пана, його орбіта лежала всередині кілець. "Кассіні" також виявив супутники Анфа, Егеон та "S/2009 S 1".
Під час місії було проведено докладну зйомку поверхні Сатурна та його численних супутників: Мімаса, Реї, Феба, Титана, Тефії, Діони та Гіперіона, а також Епіметія. За допомогою Кассіні вчені змогли в подробицях розглянути систему кілець Сатурна і дізнатися багато про природу його супутників. На знімках, отриманих 5 вересня 2005, видно «спиці» в кільцях, вперше виявлені астрономами ще в 1977 році. Пізніше, у 1980-х роках, їхня наявність була підтверджена «Вояджерами». До цього часу вчені ламають голову над механізмом освіти цих «спиць».
За допомогою «Кассіні» вдалося відкрити гарячий шлейф на Енцеладі та наявність водного льоду на цьому супутнику. Відкриття ознак існування водного океану в надрах Енцеладу уможливило пошук життя і на маленьких місяцях планет-гігантів. "Кассіні" допоміг розгадати і загадку дволикості Япета, яка хвилювала вчених тривалий період. Виявилося, що вся справа в темному пилу, який на орбітальній траєкторії Япета покривав передню частину місяця. Темна область поглинала енергію та розігрівалася, а незабруднена залишалася прохолодною. Через тривалий період обертання Япет виникав відповідний візуальний ефект дволикості супутника.
15 квітня 2008 року НАСА оголосило про продовження місії до липня 2010 року. Новий етап місії включав 60 додаткових обльотів навколо Сатурна, 26 зближень з Титаном, 7 з Енцсладом та по одному з Діоною, Реєю та Оленою. «Кассіні» мав продовжити вивчення Сатурна, його кілець та магнітосфери. 3 лютого 2010 року було оголошено про ще одне продовження місії до вересня 2017 року. Другий новий етап місії включає 155 додаткових витків навколо Сатурна, 54 зближення з Титаном і 11 з Енцеладом, який дуже зацікавив учених.
А на Титані знову йдуть дощі.
Ну а тепер настав час згадати про «Гюйгенса», адже не дарма ж «Кассіні» настільки тривалий час «тягнув» на собі цей зонд. У середині грудня 2004 року «Гюйгенс» успішно відокремився від орбітального апарату та розпочав свою самостійну подорож. 14 січня 2005 року він розпочав спуск на поверхню Титану. Звичайно, важко було припустити, як пройде його посадка, тому керівництво проекту «Гюйгенс» говорило, що головне завдання апарату полягає у дослідженні атмосфери супутника, а ось щодо його «прититанювання» – тут пощастить.
Однак все пройшло на диво вдало, три парашути, що розкрилися, сповільнили швидкість спуску апарату, що тривав 2 години 28 хвилин до 4,5 м/с в момент торкання з поверхнею Титану. Під час спуску відбувалися вимірювання параметрів атмосфери та зйомка поверхні супутника Сатурна. На висоті 25 км поверхня була майже не видно, прихована метановим туманом. На висоті 19 км. туман зник, зате з'явилася досить щільна хмарність. А ось нижче 18 км видимість стала цілком пристойною.
«Гюйгенс» став першим земним зондом, що здійснив посадку на супутник однієї з планет, не рахуючи Місяця, а також першим апаратом, що опустився на поверхню небесного тіла на периферії Сонячної системи. 3 години 44 хвилини "Гюйгенс" передавав інформацію на Землю. Зонд зробив майже 350 знімків Титану та його атмосфери, записав звуки бурхливого вітру на місці посадки і навіть пробурив невеликим щупом ґрунт. Як і передбачалося, температура на поверхні Титану виявилася мінус 179 градусів Цельсія, тому зонд, звичайно, не міг працювати довго, але своє завдання він блискуче виконав. Знімок поверхні Титану, переданий «Гюйгенсом», чимось нагадує кам'янисту пустелю Марса.
На Титані виявилися озера розміром від одного до десятків кілометрів у діаметрі, заповнені рідкими вуглеводнями. 13 березня 2007 року керівництво місії зробило сенсаційну заяву про виявлення в північній півкулі Титану справжнісіньких морів, одне з яких за розміром навіть перевищує наше Каспійське море. Багато вчених кажуть, що ландшафт Титана нагадує земний - гори, озера, моря… Дані, отримані «Кассіні» та «Гюйгенсом», дозволяють припустити, що всередині Титану є кам'яне або залізне ядро, а його мантія складається з шару льоду завтовшки кілька сотень. кілометрів.
Дані радіолокатора, звичайно, не дозволяють встановити, які вуглеводні заповнюють озера та моря на Титані, вчені припускають, що ними можуть бути метан та етан, допускають вони і деяку кількість рідкого азоту. На низці знімків проглядаються розгалужені русла, що впадають у місцеві озера і моря, не виключено, що ними могли текти річки або тимчасові потоки.
Цікаво, що окрім Титану та Сонячної системи жоден супутник не має атмосфери. Чому вона має Титан?
Передбачалося, що Титан перспективний виявлення життя; на думку вчених, його щільна атмосфера могла створити парниковий ефект і цілком прийнятну для живих організмів температуру на поверхні. Додайте до цього наявність метану та інших органічних компонентів, і вам стане зрозумілим підвищений інтерес до цього супутника з боку тих, хто зайнятий пошуками життя у Всесвіті.
Як і Землі, головною складовою атмосфери Титану є молекулярний азот (близько 85%), інші 15% представлені аргоном, метаном і більш малими складовими. Для вчених поки що залишається загадкою триразове перевищення, порівняно із Землею, вмісту ізотопу азот-15 в атмосфері Титану по відношенню до азоту-14.
Безсумнівно, місія Кассіні-Гюйгенс увінчалася повним успіхом. Підтвердилося припущення вчених про те, що Титан схожий на Землю, якою вона була до зародження на ній життя, 4 млрд. років тому. Таким чином, вивчаючи Титан, вчені зможуть зазирнути в далеке минуле нашої планети, можна сказати, здійснити своєрідну подорож машиною часу.
У ході своєї місії апарат зробив 293 оберти навколо Сатурна, серед яких виконав 162 проходи поблизу його супутників і відкрив 7 нових із них, передав на Землю 453 048 фотографій у складі 635 Гбайт наукових даних та став джерелом для 3 948 наукових публікацій. Ним було виявлено океан на Енцеладі, а також океан, 3 моря та сотні малих озер на Титані. У даному проекті брало участь близько 5 тисяч осіб з 27 країн, а його загальна вартість склала 3,9 млрд $, в які початкові частки розподілялися як: 2,6 млрд $ від американського агентства NASA, 500 млн $ від європейського ESA і 160 млн $ від італійської ASI.
Конструкція Кассіні
Апарат Кассіні-Гюйгенс у процесі випробувань. Кругла помаранчева частина на передньому фоні - Гюйгенс, який здійснив посадку на Титан, біла частина - 4-метрова антена/радар Кассіні
Схема апарата під різними кутами:
Зонд, названий на честь Джованно Кассіні (який відкрив з 2-го по 5-й супутники Сатурна) має цілих 6,8 м заввишки і 4 м завширшки за сухої ваги 2150 кг (це був третій за масою міжпланетний зонд після пари радянських "Фобосів"). Сатурн досягає лише 1,1% від сонячної енергії, доступної нам на орбіті Землі, тому зонд живиться 3 РІТЕГами таких же величезних розмірів як і сам апарат – вони мають 32,7 кг плутонію-238 (це в 3,6 разів більше, ніж було) у обох Вояджерів на старті, в 6,8 разів більше, ніж є у Кьюріосіті і мабуть найбільше плутонію доступного NASA на даний момент: , ). Апарат має 1630 окремих електронних компонентів і 22 тис. провідних з'єднань за загальної довжини кабелів в 14 км, а управляється - дубльованими 16-бітними комп'ютерами 1750A (ще один такий керував ракета-носієм Titan IV, що виводив апарат на орбіту). Наукове обладнання включає 12 інструментів згруповані в три групи, які призначені для 27 окремих наукових досліджень:
Датчики оптичного діапазону:
1) Композитний інфрачервоний спектрометр, що включає камери 3 діапазонів (CIRS); 2) ширококутна та вузькокутна (діаметром 33 см) камери видимого діапазону з набором з декількох фільтрів для різних кольорів та ПЗЗ-матрицями роздільною здатністю 1024x1024 пікселів. (ISS); 3) ультрафіолетовий спектрометр, що включає 4 телескопи (UVIS); 4) картографуючий спектрометр видимого та інфрачервоного діапазону, що розбиває видиме ним світло на 352 спектральні ділянки (VIMS);
Датчики магнітних полів та заряджених частинок:
Датчики радіохвиль:
11) 4-метровий у діаметрі радар, призначений для картографії супутників Сатурна (Radar); 12) наукова радіо підсистема полягає у використанні основної 4-метрової антени для спостереження Сатурна, його кілець та супутників на просвіт радіохвилями (RSS). Затримка сигналу у Сатурна становить 68-84 хвилини в один бік.
Через терни до Сатурна
Вага орбітального і посадкового зондів була занадто велика щоб їх можна було безпосередньо запустити до Сатурна (з 350 кг Гюйгенса загальна вага апарата становила 2,5 тонни) - навіть з урахуванням того, що Titan IV на якому летів Кассіні-Гюйгенс мала на 40% більшу корисну навантаження ніж Titan IIIE на якому летіли Вояджери. Тому апаратам довелося чимало поблукати Сонячною системою, набираючи швидкість гравітаційними маневрами для зустрічі з Сатурном: після старту 15 жовтня 1997 року, 5,7-тонна зв'язка з двох апаратів заправлених 2978 кг палива вирушили на зустріч з Венерою. Виконавши в неї 2 гравітаційні маневри 26 квітня 1998 року і 24 червня 1999 року (у яких вони пролітали всього в 234 і 600 км від планети відповідно), вони 18 серпня 1999 року повернулися ненадовго до Землі (пролетівши від нас в 1171 км) вирушили вже до Юпітера.
Знімок Місяця зроблений вузькокутною камерою апарату у ближньому ультрафіолеті, з дистанції близько 377 тис. км та витримкою 80 мкс.
Пролітаючи крізь пояс астероїдів, апарат зустрівся 23 січня з астероїдом Мазурським: на жаль дистанція становила 1,6 млн км, та й сам астероїд був розмірами всього 15x20 км, тому фотографія склала менше 10 на 10 пікселів. 30 грудня 2000 року Кассіні-Гюйгенс зустрівся з Юпітером і своїм побратимом - Галілео, місія якого вже наближалася до фіналу (свою місію він завершив майже 14 років тому таким же самовідданим подвигом, який збирається зараз здійснити Кассіні). Цей 4-й за рахунком гравітаційний маневр нарешті надав двом апаратам достатню швидкість для зустрічі з Сатурном 1 липня 2004 року, на той час він уже проплутав 3,4 млрд км.
Щоб не марнувати час - команда місії використовувала радіоантени апарату для уточнення ефекту Шапіро (уповільнення поширення радіосигналу при русі його в полі гравітації важкого об'єкта). Точність вимірювань вдалося збільшити з попередніх результатів у 1/1000 у вікінгів і вояджерів до 1/51000. Опубліковані 10 жовтня 2003 результати повністю збігалися з прогнозами загальної теорії відносності.
На графіку виразно видно піки зустрічей з планетами (після яких у апарату додається швидкість), довгий спуск з невеликим зламом у Юпітера (коли апарат летів на зустріч Сатурну, поступово розмінюючи кінетичну енергію на потенційну, вибираючись із «гравітаційного колодязя» Сонця), і хвиль наприкінці (коли апарат вийшов на орбіту Сатурна, і почав обертатися з його орбіті).
Довгоочікувана зустріч та основна місія
27 травня 2004 року Кассіні вперше з грудня 1998 року включив свій основний двигун для надання апарату імпульсу в 34,7 м/с, який був потрібен для корекції траєкторії, яка провела його 11 червня в 2068 км від Феби - дуже віддаленого супутника Сатурна, який імовірно утворився в поясі Койпера і був надалі захоплений гравітаційним тяжінням Сатурна. Через величезний радіус орбіти цього супутника (що складає в середньому близько 12,5 млн км) - це була єдина зустріч Кассіні з цим супутником.1 липня основний двигун апарату був увімкнений ще раз (вже на 96 хвилин), щоб скинути 626 м/с швидкості для виходу на орбіту Сатурна. У той же день була відкрита Мефона і перевідкрита Паллена, яка була виявлена ще на одному зі знімків Вояджера-2, але так як її не було на інших знімках, орбіту небесного тіла не вдалося встановити і на 25 років воно отримало позначення S/1981 S 14. Вже наступного дня Кассіні виконав перший проліт повз Титан, 24 жовтня було відкрито ще один супутник (Полідевк), а 24 грудня було скинуто посадковий зонд Гюйгенс.
14 січня 2005 року Кассіні виступив у ролі ретранслятора для посадкового зонда (про нього йдеться нижче), а наступного дня апарат максимально зблизився з Титаном і за допомогою свого радара виявив 440-кілометровий кратер на його поверхні. 6 травня був виявлений супутник Дафніс, який мешкає на краю щілини Кілера:
На краях 42-кілометрової щілини були виявлені хвилі, викликані дуже слабким тяжінням Дафніса (вага якого складає всього 77 млрд тонн, що створює тяжіння в 25-100 тис. разів нижче земного):
Екватор Сатурна і площина його кілець нахилені на 27° щодо екліптики, тому ми можемо спостерігати обидва полюси Сатурна так само як і спостерігати його кільця з верхньої та нижньої сторони. Але так як вони спостерігаються під великим кутом і з величезних дистанцій (1,2-1,66 млрд км залежно від взаємного становища Землі та Сатурна) - розглянути там щось було просто неможливо, так що скажімо шестикутник Сатурна - був виявлений тільки пролітаючими повз Вояджери.
Фотографія Сатурна в природних кольорах, що складається з 36 знімків Кассіні, зроблених 19 січня 2007 року трьома фільтрами (червоним, зеленим та синім). Витяг знімків зроблено з розрахунком на видимість темних областей кілець, тому поверхня Сатурна вийшла сильно переекспонованою.
У 2005 році було встановлено, що через гейзери Енцелада його щомиті залишає близько 250 кг водяної пари зі швидкістю до 600 м/с. У 2006 році вченим вдалося встановити, що саме вони є джерелом матеріалу для передостаннього і найширшого - кільця E.
22 липня 2006 року апарат пролетів над північними широтами Титану і на радарній карті, зробленій апаратом, вперше були виявлені темні області, які свідчать про те, що в цих місцях на поверхні знаходяться метанові озера. За виконані апаратом 127 прольотів цього супутника були подробиці вивчені безліч ділянок його поверхні, на деяких з яких спостерігалися динамічні зміни. Серед таких було море Лігеї, що має розміри в 420x350 км і середню глибину близько 50 м з максимумом понад 200 м (максимальна глибина, що реєструється радаром):
Найбільш ймовірною причиною таких вимірювань вважаються хвилі, тверді тіла під або над поверхнею або бульбашки в товщі рідини (які впливають на здатність поверхні, що відбиває).
30 травня 2007 року було виявлено 2-кілометровий супутник Анфа, а 10 вересня апарат пройшов всього за 1600 км від Япета, але вже при передачі знімків до комп'ютера апарату потрапила частка космічних променів, яка викликала його перехід у безпечний режим. На щастя, знімків при цьому втрачено не було. Незадовго до цієї події прийшло відео-вітання Артура Кларка з цією подією (згідно з одним із його найвідоміших романів - «2001: Космічна одіссея» - на поверхні Япета знаходився один з монолітів).
Відео-вітання та його переклад
Вітаю! Це Артур Кларк, що приєднується до вас з мого будинку в Коломбо, Шрі-Ланка.
Я радий бути частиною цієї події прольотом Япета космічним апаратом Кассіні.
Я надсилаю моє вітання всім друзям - відомим і не відомим - які зібралися з приводу цієї важливої події.
Мені шкода, що я не можу бути з вами, тому що я прикутий до інвалідного крісла поліомієлітом і не планую залишати Шрі-Ланку знову.
Завдяки Всесвітньому павутинню я можу стежити за перебігом місії Кассіні-Гюйгенс з моменту його запуску кілька років тому. Як ви знаєте, у мене є щось більше, ніж просто інтерес до Сатурна.
І я був по-справжньому наляканий на початку 2005 року, коли зонд Гюйгенс передав записи звуку з поверхні Титану. Це точно те, що я описав у моєму романі 1975 року «Земна імперія», де мій персонаж слухає вітри, що дмуть над пустельними рівнинами.
Можливо, це було передчуття майбутнього! 10 вересня, якщо все йтиме за планом, Кассіні зробить наш найближчий погляд на Япет - один із найцікавіших супутників Сатурна.
Половина Япета темна як асфальт, тоді як інша половина світла, як сніг. Коли Джованні Кассіні відкрив Япет у 1671 році, він міг бачити лише світлу сторону. Ми зробили свій найкращий побіжний погляд, коли Вояджер-2 пролетів повз нього в серпні 1981 року - але це було майже в мільйоні кілометрів.
З іншого боку, Кассіні збирається пройти трохи більше тисячі кілометрів від Япета.
Це особливо захоплюючий момент для шанувальників «2001: Космічна одіссея» - тому що виявлений самотнім астронавтом Девідом Боуменом моноліт Сатурна став брамою до зірок.
35-й розділ роману озаглавлений як «Око Япета» містить наступний фрагмент:
«Діскавері» наближався до Япету так повільно, що рух майже не відчувався і не можна було помітити ту мить, коли відбулася невловима зміна і космічне тіло раптом стало ландшафтом за якихось вісімдесят кілометрів під кораблем. Надійні верньєри дали останні поштовхи і замовкли назавжди. Корабель вийшов на свою останню орбіту: час обороту – три години, швидкість – лише тисяча триста кілометрів на годину. Більшої швидкості у цьому слабкому гравітаційному полі не потрібно. "Діскавері" став супутником супутника.Понад 40 років по тому, я не можу згадати чому помістив моноліт Сатурна на Япет. В ті часи початку Космічної ери наземні телескопи не могли розглянути деталей цього небесного тіла. Але в мене завжди була дивна зачарованість Сатурном та сім'єю його супутників. До речі ця «родина» зростала вельми значними темпами: коли Кассіні був запущений – ми знали лише про 18 із них. Я розумію, що їх зараз 60 штук, і їх число продовжує збільшуватися. Я не можу утримати себе від спокуси сказати:
Бог мій, там повно супутників!
Однак у фільмі Стенлі Кубрик вирішив помістити всю дію в систему Юпітера, а не Сатурна. Чому така зміна? Ну, з одного боку, це зробило сюжет прямолінійнішим. І важливіше, що відділ спецефектів не зміг зробити модель Сатурна, яку Стенлі знайшов би переконливою.
Це було зроблено правильно, бо інакше фільм застарів би з прольотом місії Вояджерів, які представили кільця Сатурна в такому вигляді, який ніхто навіть не міг собі уявити.
Я бачив безліч прикладів того, як Нептун зображували в мистецтві, так що я триматиму пальці схрещеними коли Кассіні пролітатиме повз Япета.
Я хочу подякувати всім пов'язаним з місією та всім проектом. Можливо, йому не вистачає гламуру пілотованої космонавтики, але науковий проект надзвичайно важливий для нашого розуміння Сонячної системи. І хто знає – можливо одного разу наше виживання на Землі виявиться залежним від того, що ми там виявимо.
Це Артур Кларк, бажаю вам успішного прольоту.
Карта Япета з роздільною здатністю 400 м на піксель (оригінал 5 Мбайт):
Приблизно 40% поверхні цього супутника займають темні області, що мають альбедо в 10 разів менше світлих областей. Зараз джерелом настільки великої різниці вважається ефект поділу пилу і льоду, коли лід випаровується з темних областей і тримає в облозі світлі, тим самим світлі області - стають ще світлішими, а темні - темнішими. Причиною того, що інші супутники поводяться «нормально» полягає в тому, що вони мають меншу тривалість дня, за яку поверхня не встигає достатньо прогрітися.
Продовження та місія «Касіні - рівнодення»
З 1 липня 2008 року розпочалася розширена 27-місячна місія Кассіні, до якої включили 21 додатковий проліт Титану, 8 Тефії, 7 Енцеладу, 6 Мімаса та по одному прольоту Діони, Реї та Олени.15 серпня 2008 року було відкрито Егеон, який хоч і був названий на честь чудовиська зі 100 руками і 50 головами, але був практично невинним «камінцем» 500 м у діаметрі (він був настільки малий, що його розміри довелося встановлювати за яскравістю, так що точну форму цього супутника ми знаємо). А 9 жовтня Кассіні виконав свій найнебезпечніший маневр - проліт всього за 25 км від Енцеладу (і це на швидкості 17,7 км/с!). На такий ризикований крок команда місії пішла заради прямого аналізу складу водяної пари його гейзерів.
У ході своїх 23-х прольотів Енцелада за весь час місії (у 10-ти з яких апарат наближався на дистанцію менше 100 км) було встановлено, що підповерхневий океан становить 11-12 одиниць (що є малопридатним для земних форм життя), але в виділеннях гейзерів також були виявлені азот (4±1%), вуглекислий газ (3,2±0,6%), метан (1,6±0,6%), а також сліди аміаку, ацетилену, синильної кислоти та пропану (що говорить про активну освіту під поверхнею Енцеладу (органічних речовин). На жаль апарат не містить спеціальних приладів для реєстрації складної органіки (оскільки про перебування такий апаратом під час планування місії навіть не могли припустити), так що відповідь на питання «чи можливе існування життя під поверхнею Енцеладу?» Кассіні залишив для своїх послідовників.
До 26 липня 2009 року був відкритий останній з виявлених Кассіні супутників - 300-метровий S/2009 S 1 , який був виявлений завдяки 36-кілометровій тіні, яку він відкидає на далекий край кільця B, по якому пролягає його орбіта.
Друге продовження та місія «Касіні – сонцестояння»
У лютому 2010 року було ухвалено рішення про додаткове продовження місії, яке розпочалося вже у вересні, і мало продовжитися до травня 2017 року, коли мала вирішитись остаточна доля апарату. До неї були включені ще 54 прольоти Титану та 11 прольотів Енцеладу.Зусилля Кассіні та його команди, що зуміла домогтися виділення додатково близько 400 млн $ на наступні 7 років місії (що довели вартість програми майже до 4 млрд $) виявилися не марними: вже в грудні 2010 року в ході прольоту Енцелада апарат встановив наявність у нього океану під північним полюсом (надалі було встановлено, що океан не обмежується тільки полярною областю). У тому ж році на поверхні Сатурна знову з'явилася велика біла пляма - величезний шторм, який з'являється в атмосфері Сатурна приблизно кожні 30 років (Кассіні з цим дуже пощастило, і такі шторму йому вдалося зареєструвати двічі - у 2006 та 2010 роках). 25 жовтня 2012 року апарат зафіксував потужний розряд усередині нього, який підняв температуру стратосферних шарів атмосфери на 83°C вище норми. Таким чином цей вихор став найгарячішим серед штормів у Сонячній системі, обійшовши навіть Велику червону пляму Юпітера.
«День коли Земля посміхнулася»- проект організований 19 липня 2013 року керівником команди візуалізації Кассіні, в ході якого Кассіні зробив знімок усієї системи Сатурна, в яку також потрапили Земля, Місяць, Венера та Марс. Усього було зроблено 323 фотографії, з яких 141 далі було використано для складання мозаїки:
Земля знаходиться у нижньому правому кутку, а оригінал без підписів – (4,77 Мбайт).
Паралельно з цим у NASA стартувала кампанія «Помахай Сатурну»в ході якої було зібрано 1600 фотографій, з яких 12 листопада була зібрана мозаїка, яка в той же день вийшла на обкладинці газети Нью-Йорк таймс (обережно, оригінал важить 25,6 Мбайт):
З 2012 по 2016 рік апарат фіксував зміни кольору шестикутника Сатурна (фото від 2013 та 2017 року, оригінал 6 Мбайт):
«Гюйгенс»
Посадковий зонд, названий на честь Християна Гюйгенса (який відкрив Титан у 1655 році, на який зонд здійснив посадку), є 318-кілограмовим апаратом діаметром 2,7 метра з 6 наборами інструментів:
1) передавач постійної частоти призначений для вимірювання швидкості вітру за доплерівським ефектом (Doppler Wind Experiment – DWE);
2) датчики фізичних властивостей атмосфери, що вимірюють щільність, тиск і електричний опір атмосфери, а також датчики прискорень по всіх трьох осях, що дозволяє в поєднанні з попереднім приладом встановлювати щільність атмосфери (Huygens Atmospheric Structure Instrument - HASI);
3) камери видимого та інфрачервоного спектрів, паралельно з отриманням картинок, що займаються вимірюванням спектру та освітленості на поточній висоті апарата (Descent Imager/Spectral Radiometer - DISR);
4) піролізер аерозольних частинок виконує нагрівання проб взятих з двох різних висот, і перенаправляв їх у наступний прилад (Aerosol Collector and Pyrolyser - ACP);
5) газовий хромато-мас-спектрометр, що вимірює склад і концентрацію окремих складових атмосфери Титану, а на останньому етапі - ще й випареного нагрівачем верхнього шару ґрунту (Gas Chromatograph Mass Spectrometer - GCMS);
6) набір приладів для вимірювання властивостей поверхні, в які входить акустичний датчик, що вимірює щільність/температуру атмосфери на останніх 100 м спуску за властивостями відбитого поверхнею звуку (Surface-Science Package - SSP).
Гюйгенс відокремився від Кассіні 24 грудня 2004 року, і до 14 січня дістався атмосфери Титану. Спуск в атмосфері зайняв 2 години і 27 хвилин, в ході якого в дію послідовно вступали тепловий захист апарату і три його парашути, а після посадки він ще 72 хвилини передавав дані з поверхні (поки зонд Кассіні виконував роль ретранслятора сигналу не пішов за горизонт).
Міжнародна кооперація зонда Гюйгенс
"Грандіозний фінал"
У травні 2017 року вирішувалася подальша доля апарату: до завершення другої продовженої місії у нього залишилося дуже мало палива, і було розглянуто 19 можливих варіантів завершення місії, серед яких були зіткнення з Сатурном, його основними кільцями або крижаними супутниками, відведення з орбіти Сатурна на геліоцентр. орбіту чи стабільну орбіту навколо Титана/Фебы (і навіть варіант зіткнення з Меркурієм). У результаті було ухвалено рішення направити апарат в атмосферу Сатурна, щоб у такий спосіб убезпечити супутники Сатурна від можливого біологічного забруднення. Для здійснення цього завдання апарат виконав 22 квітня маневр поблизу Титану, який перенаправив його у 2000-кілометровий проміжок між Сатурном та його найближчим кільцем.З того часу він здійснив 21 виток на дистанції всього в 1600-4000 км від сатуріанських хмар, весь час наближаючись до атмосфери Сатурна, і на даний момент знаходиться на своєму останньому 22-му витку. Апарат зробить свої останні знімки за до входження в атмосферу, після чого розгорне свою 4-метрову антену до Землі, і буде передавати дані про склад сатуріанської атмосфери зі своїх спектрометрів доти, доки зможе парирувати атмосферні обурення. Незабаром після втрати з ним зв'язку він зруйнується, і згорить у щільних шарах атмосфери Сатурна – десь там, у сузір'ї Змієносця за 1,4 млрд км від нас.
Завдяки космічній станції ми отримали можливість майже наживо побачити Сатурн та його супутники
Москва. 15 вересня. - У п'ятницю о 14:54 за московським часом завершилася майже 20-річна місія космічного зонда "Кассіні". Після кількох завершальних обльотів міжпланетну станцію направили до атмосфери Сатурна, у щільних шарах якого вона згоріла.
Зонд передавав дані про атмосферу другої за розміром планети Сонячної системи до свого кінця. Зібраної інформації вистачить на багато років досліджень: апарат за своє життя передав на Землю 453048 фотографій, це 635 Гб наукових даних. Всі нові знімки, зроблені "Кассіні" представлені на спеціальній сторінці сайту NASA. Загальна вартість проекту становила $3,9 млрд.
У станції "Кассіні", що показала завидне довголіття і витривалість, солідний послужний список: 293 оберти навколо Сатурна, з них 162 проходи біля його супутників, 7 відкритих нових супутників планети: Мефона, Полідевк, Паллена, Дафніс, Анфа, Егеон і S/2 Зонд виявив океан на шостому за розміром супутнику Сатурна-Енцеладі, а також океан, три моря та сотні малих озер на Титані.
Зонд був названий на честь італійського астронома та інженера Джованно Кассіні. Його місія розпочалася 15 жовтня 1997 року із запуску ракети TitanIVB/Centaur. Вона несла апарат НАСА "Кассіні" та прикріплений до нього зонд Європейського космічного агентства Гюйгенс, призначений для вивчення Титана – найбільшого супутника Сатурна.
2004 року "Кассіні" долетів до газового гіганта і розділився з Гюйгенсом - той попрямував у бік Титану. Місія Гюйгенса тривала до 14 січня 2005 року і завершилася за годину після посадки на Титан, однак і він за цей порівняно невеликий час зробив чимало відкриттів.
До завдань "Кассіні" входило вивчення структури кілець, а також динаміки атмосфери та магнітосфери Сатурна.
9 жовтня 2008 року "Кассіні" змусили зробити найнебезпечніший маневр - пролетіти на швидкості 17,7 км/с за 25 км від Енцеладу. Це було необхідно для того, щоб зробити аналіз складу водяної пари його гейзерів.
За весь час місії зонд здійснив 23 прольоти Енцеладу. У десяти їх апарат наближався на відстань менше 100 км. Він встановив, що підповерхневий океан супутника є малопридатним для земних форм життя, проте у виділеннях гейзерів виявив хімічні елементи, які можуть свідчити про утворення під поверхнею супутника органічних речовин.
Місія зонда неодноразово продовжувалася – спочатку після завершення основної місії у 2008 році, та ще раз – у 2010 році. Проте ресурс апарату таки добіг кінця, на ньому майже закінчилися запаси палива. 4 квітня 2017 року було оголошено про завершення місії 15 вересня 2017 року.
Вчені вважали, що у разі падіння апарату на Енцелад на супутник можуть потрапити земні бактерії. Тому було ухвалено рішення направити "Кассіні" до Сатурна.
Фінальна місія зонда отримала назву Grand Finale ("Великий фінал"). Вона є керованим падінням в атмосферу планети після декількох завершальних обльотів. За цей час станція йшла спіралеподібною траєкторією і зробила 22 "нирки" у 2000-кілометровому просторі між поверхнею планети та її кільцями.
Свої останні знімки зонд зробив за кілька годин до входження в атмосферу. При зближенні з планетою розгорнута убік Землі антена станції передавала зібрані спектрометрами інформацію про атмосфері Сатурна. В результаті фінальної місії вченим дістанеться велика кількість інформації про саму планету та систему її кілець.