Cassini - Huygens
organizasyon |
NASA ( Cassini ) ESA ( Huygens ) ASI ( Anten Cassini ) |
---|---|
Alan | Arasında Çalışma Satürn sisteminin |
Görev türü |
Mekik : Cassini uzay aracı : Huygens |
Durum | Görev tamamlandı |
Başlatıcı | Titan IV-Centaur |
COSPAR tanımlayıcısı | 1997-061A |
sitesi | saturn.jpl.nasa.gov |
Tasarımın başlangıcı | 1988 |
---|---|
Başlatmak | 15 Ekim 1997 |
Jüpiter üzerinde uçmak | 30 Aralık 2000 |
Satürn'ün etrafındaki yörüngeye yerleştirme | 1 st Temmuz 2004 |
İniş ve Huygens üzerine Titan | 14 Ocak 2005 |
Görevin sonu | 15 Eylül 2017 |
Lansman sırasında kitle |
Cassini : 5.712 kg Huygens : 320 kg |
---|---|
Kitle aletleri |
362 kg ( Cassini ) 48 kg ( Huygens ) |
tahrik | Sıvı iticiler |
Ergöller | hidrazin |
itici kütle | 3.267 kg |
Δv | ~ 2 km/s |
tutum kontrolü | 3 eksende stabilize |
Enerji kaynağı | RTG |
Elektrik gücü | 885 watt |
yörünge | 2004'ten 2017'ye Satürn yörüngesi |
---|
ISS | Kamera |
---|---|
UVIS | Ultraviyole Görüntüleme Spektrografı |
VIMS | Kızılötesi / görünür spektrometre |
CIRS | Kızılötesi spektroskopi |
x | Radar |
MIMI | Haritalama manyetosfere |
INMS | kütle spektrometresi |
BÜYÜK HARF | spektrometre |
MAG | manyetometre |
RPWS | Çalışma plazma dalgaların |
CDA | Kozmik toz analizi |
RS | radyo bilimi |
Cassini-Huygens bir olan uzay araştırmaları misyon ait Satürn sisteminin bir vasıtası ile uzay sondası Amerikan uzay ajansı tarafından geliştirilen, NASA , önemli katkılarıyla Avrupa Uzay Ajansı (maliyetinin% 15) ve ' İtalyan Uzay Ajansı . lansman tarihi15 Ekim 1997Makine yörüngesinde yer alıyor Satürn , 2005 yılında 2004 yılında Avrupa lander Huygens anne sondadan 2004 yılı sonunda müstakil edildikten sonra, toprakları uydunun yüzeyinde Titan ve iletebilir bilgi iniş sırasında ve sonrasında toplanan iniş. Cassini uzay aracı, daha sonra Satürn etrafında döner ve bilimsel çalışma devam ediyor dev gaz gezegen onun kısa mesafe geçitlerin yararlanarak kendi uyduları üzerlerinde verileri ayrıntılı toplamak için. Başlangıçta dört yıl olarak planlanan misyon iki kez uzatıldı: 2008'den 2010'a ekinoks misyonu ( Equinox Mission ) ile, ardından 2010'dan 2017'ye gündönümü görevi ( Gündönümü Misyonu ) ile uzatıldı . Amacıyla gezegenin uyduları korumak , uzay sondası dalan tarafından yolculuğuna biter Satürn'ün atmosferi üzerinde15 Eylül 2017.
1982'de, Amerikan ve Avrupa bilim toplulukları, Satürn'ü incelemek için bir görev gönderilmesini bağımsız olarak incelediler. Ayrı projeler üzerinde çalıştıktan sonra, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı, 1980'lerin sonlarında ortak bir görevin geliştirilmesini başlattı: NASA , Titan'a inecek olan yörünge aracını ve ESA'yı geliştirdi . NASA'nın bütçe zorluklarını takiben proje defalarca iptal edilmeye yaklaştı. Çevresel hareketler, uzay sondasına enerji sağlamak için gemide bulunan plütonyum nedeniyle uzay sondasının fırlatılmasını yasaklamaya çalışıyor . Sonunda uzay sondası fırlatıldı.15 Ekim 1997ağır fırlatıcı Titan IV -B tarafından.
(Görev özellikle de iddialı ve pahalı 3,26 milyar arasında ABD Doları ), Cassini için gibi bağlı olduğu bir program Flagship NASA. Onun toplam kütlesi ile 5.7 ton (dahil 3,267 ton arasında yakıt ve için 320 kilogram Huygens lander ), bu doğru başlattığı en büyük gemisi mi dış gezegenler . Orbiter, bir radar da dahil olmak üzere on iki bilimsel araç taşırken, Huygens altı tane taşıyor. Cassini , üç eksende stabilize edilmiştir ve enerjisi, plütonyum kullanan üç radyoizotop termoelektrik jeneratöründen (RTG'ler) gelir .
Cassini-Huygens misyonu , Satürn, manyetosferi , halkaları , Titan ve dev gezegenin diğer uyduları hakkında zengin veriler sağlayarak tüm bilimsel hedeflerini yerine getiriyor . Yörünge aracının kameraları da Güneş Sistemi'ndeki en güzel görüntülerden bazılarını sağlar. Cassini özellikle (Titan bizim bilgi rafine olanak sağlıyor göl arasında sıvı metan , tepeleri, atmosferin bileşiminin, keşfetmek için, vs.) sıcak su kaynakları arasında Enceladus , belki de barındıran bir yeraltı okyanus işaretleri yaşam formu için, '' Phoebe'nin ilk ayrıntılı görüntülerini elde etmek, Satürn'ün halkalarının yapısını ayrıntılı olarak analiz etmek , dev gezegenin atmosferinin kuzey kutbu seviyesindeki şaşırtıcı oluşumlarını gözlemlemek ve bir düzine küçük ( 10'dan az) yeni doğal uydu keşfetmek için. kilometre ), bugüne kadar bilinen toplam Satürn uydusu sayısını 200'den fazla (2019) hale getirdi. Son yörüngeleri sırasında Satürn'ün halkaları hakkında toplanan veriler, onların görünümlerini tarihlendirmeyi mümkün kılıyor: 100 milyon yıldan daha kısa bir süre önce yaratıldılar ve 100 milyon yıldan daha kısa bir süre içinde ortadan kaybolmaları gerekiyor .
Dev gezegenin yörüngesine yerleştirilmiş bir uzay sondası ile Satürn ve sistemini (halkaları ve ayları) keşfeden ilk Amerikan projeleri , 1970'lerin başına kadar uzanıyor . Bu sırada Pioneer 11 , Satürn'ün ilk uçuşu için yoldaydı ve onun izini sürecek olan Voyager program sondaları geliştiriliyordu. 1973 yılında, NASA'nın araştırma merkezi Ames , Satürn'ün Pioneer Venüs ve gelecekteki sonda Galileo için geliştirilen teknolojileri yeniden kullanma misyonu üzerinde çalışıyor . 1975'te, Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Araştırma Konseyi'nin Uzay Bilimleri Ofisi, Satürn, halkaları ve Titan da dahil olmak üzere uydularının çalışmasına adanmış bir sonda gönderilmesini tavsiye etti . Güneş sisteminde Ganymede'den sonra en büyük ikinci uydu olan bu ayın Dünya'dan yapılan gözlemleri, içinde metan ve şüphesiz karmaşık hidrokarbonların izlerinin bulunduğu ve onu erken Dünya'ya benzeten bir atmosferin varlığını tespit etmeyi mümkün kılıyor . Ames araştırma merkezi Titan keşif aracı için bir çalışma görevlendirilir. Atmosferin özellikleri ve özellikle yoğunluğu hakkında çok az şey bilindiği için birkaç uzay aracı türü düşünülmektedir. 1976 yılında, JPL merkezi NASA onun bir parçası olarak, öngörülen Mor güvercinler programı , bir eş zamanlı olarak sevk düzgün yönlendirmez makine Titan yüzeyi üzerinde uygun yörüngeye gitmek gerekir prob. Satürn civarında, habercisi Cassini- Huygens'in görevi . Bu set , Satürn gezegenine ulaşmasına izin veren itici gücü vermekten sorumlu bir Centaur sahnesi ile Amerikan uzay mekiğinden başlatılmalıdır . İniş aracının tasarımı için, Titan'ın atmosferinin Dünya atmosferinin %20 ila %100'ü arasında bir yoğunluğa sahip olduğu ve hidrokarbon göllerinin yüzeyine bir iniş olduğu varsayılmıştır . Tarafından Satürn sisteminin uçuşlar yapmaktan sonuçları Voyager 1 , 1980 yılında daha sonra Voyager 2 1981 yılında dev gezegenin keşfini adanmış bir misyon ilgi arttı. Voyager programının ana hedeflerinden biri olan Titan ile ilgili olarak, toplanan bilgiler sınırlıdır, çünkü uydunun yüzeyi tamamen kalın bir bulut tabakasıyla maskelenmiştir . Bu engeli ancak bir radar veya bir iniş aracı geçebilir. Ayrıca Voyager sondaları ile Satürn sistemi üzerinden uçuş , yüksek hızda ( saniyede 30 kilometre ) yapılıyor . Bu koşullar altında, veri toplama, üst uçuş süresi, yaklaşık iki hafta ve takip edilen yörünge ile sınırlıdır. Bu bağlamda NASA, Galileo'dan türetilen bir uzay sondasının fırlatılmasını inceliyor ve Satürn ve Titan'ın atmosferlerini incelemekten sorumlu iki makine taşıyor.
1980'lerin başında, NASA'nın önümüzdeki on yıl için hedeflerini belirleyen NASA'nın Güneş Sistemi Keşif Komitesi'nin raporu, dört görevin geliştirilmesini önerdi: Venus Radar Mapper , Mars Geoscience / Climatology Orbiter , Comet Rendezvous Asteroid Flyby (CRAF) ve bir yörünge aracı. Satürn'ü incelemek için. Aynı zamanda, Meudon Gözlemevi'nden Daniel Gautier ve Max-Planck Enstitüsü'nden ( Almanya ) Wing-Huan Ip, Satürn'ün keşfi için Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri arasında bir ortaklık geliştirmeyi önerdiler. Alman-Amerikan Galileo misyonu . İle birlikte 27 diğer Avrupa araştırmacılar, iki erkek gelen uygulamalar için bir çağrı yanıt olarak, Cassini denilen 1982 yılında bir proje önerdi Avrupa Uzay Ajansı . Avrupa yörünge aracını geliştirmeli, NASA ise iniş aracının geliştirilmesinden sorumlu , çünkü sadece gerekli uzmanlığa sahip. Hawaii Üniversitesi'nden Tobias Owen aracılığıyla Amerikalı araştırmacılarla temaslar kurulur . Aynı yıl 1982, Avrupa Bilim Vakfı ve Amerikan Ulusal Bilimler Akademisi birlikte Güneş Sistemi'nin keşfi için ortak projeler belirlemek üzere bir çalışma grubu oluşturdu . Bu grup, hem bir yörünge aracı hem de bir iniş aracından oluşan Satürn sistemini keşfetme görevinin geliştirilmesini önererek Cassini önerisini ele alıyor. Orbiter , Galileo sondası için geliştirilen ve bir iniş aracını taşımaya ve birçok bilimsel bilgi toplamaya izin veren çok karmaşık platformu yeniden kullanmalıdır . ESA'nın iniş aracını geliştirmesi beklenirken, NASA yörünge aracını sağlayacak. Bununla birlikte, NASA, çalışmalarında, maliyet nedenleriyle, Mariner programının makinelerinden türetilen Mariner Mark II adı verilen daha basit bir platform geliştirmeyi seçti . Bu, önce CRAF misyonu, ardından Satürn'e doğru başlatılan misyon tarafından uygulanmalıdır. Ancak, karar verme on yılın sonuna kadar ertelendi. 1984'ten 1985'e kadar NASA ve ESA, proje üzerinde teknik fizibilite çalışmaları yaptı. 1986'da, Amerikan akademik otoriteleri ( National Academy of Sciences ) tarafından yayınlanan Güneş Sistemi'nin on yıllık keşif raporu , Satürn'ün ve sisteminin keşfini önceliklerin en üstüne yerleştirdi. ESA, projeyle ilgili çalışmalarına 1986 yılında devam ederken, 1987 yılında astronot Sally Ride , konuyla ilgili bir raporda NASA ve ESA arasında ortak bir proje fikrini savundu.
Avrupa Uzay Ajansı seçerek dalma almak için ilk25 Kasım 1988, bilimsel programı Horizon 2000 çerçevesinde , Titan'a inişten sorumlu Huygens iniş aracı dört teklif arasında. Aynı yıl NASA , aynı platformu kullanan ancak Kasım 1989'a kadar daha düşük bir bütçeyle finansal yeşil ışık almayan Cassini yörünge aracı ve CRAF uzay sondasını gruplandıran bir projeyi bütçesine dahil etti. İlk planlara göre, görev ilk olarak 1994 yılında Amerikan uzay mekiği tarafından başlatılacak . Ancak Centaur sahnesinin alınmasını yasaklayan uzay mekiği Challenger'ın kazasının ardından askeri fırlatıcı Titan IV'e geri dönmek gerekiyor . Aralık 1995, Nisan 1996 ve 1997'de üç başlatma penceresi belirlendi ve 1996'nınki korundu. Uzay sondası kullanmak beklenmektedir yerçekimi yardımı Venüs, Dünya ve içinde Jüpiter bu asteroit üzerinde kısa bir uçuş gerçekleştirir, (66) Maia . Satürn 2002 yılında, ve sistemde ulaşmasını yükü seçilir Eylül 1990'da iki uzay ajansı tarafından eşzamanlı olarak. Cassini yörünge aracının operasyonlarının NASA'nın JPL merkezi tarafından kontrol edilmesi , Huygens'in ise Darmstadt'ta bulunan ESA merkezinden uçması bekleniyor . Cassini yörünge aracı tarafından kullanılan Mariner Mark II veriyolu , uzaktan algılama cihazlarının işaret edilmesini sağlayan yönlendirilebilir bir modül ve alan ve parçacık ölçüm cihazları için ikinci bir sürekli dönen modül içermelidir.
Evre | Hizmet | Maliyet | Ajans |
---|---|---|---|
Geliştirme (1988-1997) |
aletleri ile Cassini | 1.422 milyar ABD doları | NASA |
Enstrümanlı Huygens | 500 milyon ABD Doları | ESA | |
Cassini anteni | 160 milyon ABD Doları | GÜÇ KAYNAĞI | |
Lansman (1997) | Titan IV Başlatıcı | 422 milyon ABD Doları | NASA |
Operasyonlar (1997-2017) |
Operasyonlar | 710 milyon ABD Doları | NASA |
Telekomünikasyon ağı | 54 milyon ABD Doları | NASA |
İlk planların ilk modifikasyonu 1991'de yapıldı: fırlatma 1995'e getirildi. Uzay sondası, geçişi sırasında yerçekimi yardımını iki kez (Venüs sonra Dünya) kullanmalı ve asteroit (302) Clarissa üzerinde uçmalıdır . Ancak bu planlar, NASA'nın maruz kaldığı bütçe kesintileri nedeniyle hızla alt üst oldu ve bu da fırlatmayı 1997'ye erteledi. Birkaç ay sonra, NASA ve Alman uzay ajansı tarafından ortaklaşa yürütülen ikiz CRAF misyonunun geliştirilmesi, izin vermek için iptal edildi. hayatta kalmak için Cassini projesine. Ancak bu yeni bağlamda artık haklı çıkmayan ortak Mariner Mark II platformunun geliştirilmesi bu iptalden sağ çıkamıyor. 1992 yılında, projenin artan maliyetleriyle yüzleşmek için yönlendirilebilir bir modülün geliştirilmesinden vazgeçildi ve yönlü anten sabitlendi. Bu önlemler , uzay sondasının operasyonel yeteneklerinin ciddi bir şekilde bozulması pahasına 250 milyon ABD Doları tasarruf sağlıyor. Artık hem bilimsel veri toplayamaz hem de gerçek zamanlı olarak Dünya'ya iletemez. Yeni konfigürasyonda, belirli araçların kullanımı gibi veri aktarımı, tüm uzay sondasının yeniden yönlendirilmesini gerektirir. Açısal hızı 18 kat daha yavaş daha fazla olduğu uzay aracının yönlendirilebilir modülleri için, bu değişiklikler alan prob çeviklik ve bu nedenle işletme esnekliği azaltır öngörülen Cassini . Maliyetleri dağıtmak için NASA, uzay aracını eksik yazılımla başlatmaya karar verir . Bu koşullar altında, geçiş sırasında artık bir asteroidin üzerinden uçulması planlanmamaktadır. Ayrıca maliyetleri azaltmak için, bir anlaşma NASA ve aralarında varılan İtalyan Uzay Ajansı ikincisi desteklerin için (ASI) bir parçası gelişimini telekomünikasyon sisteminin , radar ve spektrometre için görünür ışık ve kızılötesi uzay aracının. 1994 yılında, yine bütçe baskısı altında kalan NASA, projeyi iptal etmeyi düşündü. NASA yöneticisi Daniel Goldin , gezegenler arası görev programını daha hızlı, daha ucuz, daha iyi ( "Daha hızlı, daha ucuz, daha iyi" ) sloganıyla düşük maliyetle başlattı . ki Cassini ona mükemmel bir temsilci gibi görünüyordu. Avrupa Uzay Ajansı zaten yatırım yaptı, 300 milyon yılında dolar Huygens , yönetmeni aracılığıyla bir mektup gönderir Jean-Marie Luton Birleşik Devletleri başkan yardımcısına, Al Gore'un iptali yol açtığı risklere onu uyarmak için, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri arasındaki ortak bilimsel projeler için Cassini-Huygens , Amerikalı ortağın güvenilmezliğinin bir kez daha altını çizdi. Avrupa Uzay Ajansı'ndan gelen bu baskı, o yılki iptalin ve ayrıca ABD Kongresi'nin 1995'teki yeni girişiminin ertelenmesine yardımcı oldu . Diğer maliyet tasarrufu önlemleri alındı: yörünge aracı tarafından Huygens'i iletmek için kullanılacak olan ek anten ' radyo yayınları kesilir ve Voyager program yedek parçaları geniş açılı kamera sağlar. Tersine , termoelektrik radyoizotop jeneratörleri (RTG) tarafından kullanılan plütonyum tipinin üretimi, sivil uygulama eksikliği nedeniyle terk edildiğinden, görev için gerekli yakıtı sağlamak için üretim hattının büyük bir masrafla yeniden başlatılması gerekir.
Son olarak, misyon için toplam bütçenin 3,27 milyar ABD Doları olduğu tahmin edilmektedir . Katkısı NASA ise 2,6 milyar iken, dolar ESA hakkında katkıda milyon 500 ve UPS için 160 milyon . NASA için ana harcama kalemleri, Cassini sondası ve aletlerinin yanı sıra plütonyum üretimi, Titan IV fırlatıcı ve fırlatma operasyonları ( 1.422 milyar dolar ), yörünge içi operasyonlar ( 710 milyon ) ve telekomünikasyon operasyonlarının geliştirilmesidir. NASA Derin Uzay Ağı tarafından desteklenen ( 54 milyon ):
Uzay sondası, Satürn'ün sisteminin çalışmasında önemli bir rol oynayan iki astronomun adını almıştır: Eski Cenova Cumhuriyeti'nde Perinaldo'da doğan İtalyan gökbilimci Giovanni Domenico Cassini , dört uydu ve Satürn halkasının bölünmesini keşfeder. kendi adını taşıyan ve Hıristiyan Huygens , Titan keşfeder aynı yüzyılın Hollandalı astronom.
Sonda Güneş'ten çok uzaklaştığından , sonda için gerekli enerjiyi sağlamak için güneş panelleri kullanmak mümkün değildir. Bu nedenle gemide üç GPHS-RTG jeneratörü bulunur : bu radyoizotop termoelektrik jeneratör (RTG) modelleri , plütonyum 238'in doğal bozunmasıyla üretilen ısıdan doğrudan elektrik üretir . RTG jeneratörleri, 11 yıllık görevi çok aşan bir ömre sahiptir . Cassini-Huygens sondası 32,8 kilogram plütonyum (çoğunlukla 238 Pu , çok radyoaktif) taşıyor ve bu da çevreciler , fizikçiler ve NASA'nın eski üyeleri arasında tartışmalara neden oluyor . Kirlenme riskleri ile ilgili olarak, resmi tahminler şu şekildedir: ilk 210 saniyede bir plütonyum sızıntısı olasılığı 1.400'de 1, fırlatıcının yükselişi sırasında sızıntı olasılığı 476'da 1, müteakip toprak kirliliği olasılığı 1'de 1'dir. bir milyon, böyle bir olay meydana gelirse 50 yılda 120 ölüm riskiyle. Birçok gözlemci başka tahminler veriyor. Örneğin fizikçi Michio Kaku , fırlatma yolu büyük metropollerden uzağa geçecek şekilde planlanmış ve RTG bu şekilde tasarlanmış olsa bile, atmosferik dağılım nedeniyle plütonyum kentleşmiş bir alanı kirletirse 200.000 ölüm öngörüyor. fırlatıcı arızası durumunda plütonyum dağılma riskleri. Aynı şekilde, Dünya'ya yakın ikinci geçitten de ek bir risk doğar.18 Ağu 1999. NASA, RTG jeneratörüyle ilişkili riskler hakkında kapsamlı ve güven verici olması amaçlanan bilgileri yayınlar.
Cassini-Huygens görevi geliştirilirken, üç uzay sondası - Pioneer 11 , Voyager 1 ve Voyager 2 - zaten Satürn'ü incelemişti . Pek çok bilgi sağlarlar ve Titan'ın bilimsel önemini keşfetmemizi sağlarlar . Ancak kısa bir bakış, Satürn dünyasının karmaşıklığına sadece bir bakış sağlar. Derinlemesine bir araştırma yapılması gerekiyor. Ayrıca Cassini-Huygens görevi için belirlenen hedefler çoktur. Hem Satürn sisteminde bulunan gök cisimlerinin her türüyle - Satürn, halkaları , Titan , Satürn'ün buzlu uyduları ve dev gezegenin manyetosferi - ve bu farklı bileşenler arasındaki etkileşimlerle ilgilidir.
Tarihli | Etkinlik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
15 Ekim 1997 | Uzay sondasının fırlatılması | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1997 - 2004 |
Satürn'e geçiş
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 Haziran 2004 - 30 Haziran 2008 |
Birincil görev
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 Temmuz 2008 - eylül 2010 |
İlk genişleme: Ekinoks görevi
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
eylül 2010 - 15 Eylül 2017 |
İkinci genişleme: Gündönümü görevi
|
Titan, görevin ana konusudur. Bu her ikisine de öğretilmektedir etmektir Huygens lander ve Cassini uydusunun . Bununla ilgili bilimsel hedefler şunlardır:
Görevin ikincil hedefleri arasında bazıları gaz devinin manyetosferi ile ilgilidir; bu :
Satürn'ün halkalarının keşfinden bu yana, güneş sistemindeki en çok incelenen nesnelerden biri oldular; bu misyon söz konusu olduğunda, bu:
Satürn'ün uyduları geride bırakılmamalıdır; bu :
Son olarak, Satürn'ün kendisiyle ilgili olarak:
Cassini-Huygens görevini yerine getirmek için NASA ve Avrupa Uzay Ajansı, Güneş Sistemine şimdiye kadar fırlatılan en ağır uzay sondasını geliştirdi. Fırlatıldığında 5.712 kg kütle ile Jüpiter'i (1995-2003) çevreleyen Galileo sondasının iki katı ağırlığındadır . Bu gemi, Cassini yörünge aracını ve Huygens iniş aracını içerir . Cassini Orbiter , Satürn'ün gezegen sistemini incelemekten sorumlu bir uzay sondasıdır ve toplam 12 bilimsel araçla donatılmıştır. Bu yörünge aracı Huygens iniş aracını taşıyor . Satürn'ün en büyük uydusu Titan'ın yanına bırakılan iniş aracı, yere inmeden önce onu inceleyerek atmosferinden geçmek zorunda.
Cassini uzay aracı, NASA'nın tarafından geliştiriliyor JPL uzay merkezinden gelen katılımıyla, ESA PSE (için Probe Destek Ekipmanları ) modülü ile bir röle olarak görev Huygens ve ASI yüksek iletişim anteni. Kazanç için. Uzay sondası 6,7 metre yüksekliğinde ve 4 metre genişliğinde. Uzay sondası 4 bölmeden oluşan bir yığından oluşur. Yukarıdan aşağıya 4 metre çapında uydu çanağı, üst donanım modülü, tahrik modülü ve alt donanım modülünü buluyoruz. Bu sete, yanlarda, kameralar gibi bilimsel uzaktan algılama araçlarını bir araya getiren bir palet, alanlar ve parçacıkların incelenmesine adanmış bilimsel araçları bir araya getiren bir palet ve Huygens arazi aracı eklenmiştir . Bir 11 metre patlaması , manyetometre sensörleri ve plazma üzerinde çalışmak için üç anten destek alan sonda eksenine dikey, yörüngede dağıtılır.
Cassini'nin boş kütlesi 2.125 kilogram olup buna 3.267 kilogram yakıt ve 320 kilogram ağırlığındaki Huygens sondası eklenir . Yakıt, Satürn'e geçiş sırasında rota düzeltmeleri ve Satürn sistemindeki görevi sırasında yörünge değişiklikleri için, uydular üzerindeki üst uçuşları optimize etmek için kullanılır. Yakıt kütlesinin çoğu, uzay sondasını Satürn'ün yörüngesine yerleştirmek için kullanılır. Yörünge, adını Satürn'ün halkalarını ayrıntılı olarak inceleyen ve dev gezegenin bazı büyük uydularını ( Japet , Rhea , Tethys ve Dione ) keşfeden gökbilimci Giovanni Domenico Cassini'den almıştır .
Ana tahrik, yaklaşık 445 Newton'luk sabit ve yönlendirilemez bir itiş gücüne sahip sıvı iticilere sahip iki roket motoru tarafından sağlanır . Bu yeniden başlatılabilir itici gazlar , helyum ile basınçlandırılmış bir monometilhidrazin (MMH) ve nitrojen peroksit karışımını yakar .
Sonda, görevin tüm aşamalarında 3 eksende sabitlenir . Durum kontrol sistemi, uzay sondasının yönünü korumaktan sorumludur. Orbiter'ın neredeyse tüm ekipmanı sabitlendiğinden, hedeflerine yönlendirilmelerini sağlamak bu sisteme bağlıdır. Bu, telekomünikasyon oturumları için antenlerin Dünya'ya doğru çevrilmesini, yüksek kazançlı antenin bir radar alıcı-vericisi olarak veya radyo bilim oturumları için kullanılmasını, havayı yönlendirmeyi içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir. ve ana iticiler etkinleştirildiğinde oryantasyonun korunması. Oryantasyon kontrolü, esas olarak, bir arıza ile başa çıkabilmek için tümü çift olarak bulunan yıldız manzaraları , güneş sensörleri ve atalet birimi yardımıyla gerçekleştirilir . Politika değişiklikleri, bir kabartma dahil olmak üzere dört reaksiyon çarkı ve hidrazin yakan dört küçük itici monopropellanttan oluşan dört grup kullanılarak yapılır .
Üç radyoizotop termoelektrik jeneratörü , plütonyumun radyoaktivitesi tarafından üretilen ısıyı elektriğe dönüştürerek elektrik enerjisi sağlar. Bu sistem uyduyu, Satürn'ün yörüngesinde Dünya yörüngesinden yüz kat daha zayıf olan güneş ışığından bağımsız hale getirir. Üç RTG birlikte, görevin başlangıcında 885 watt ve 2008'de nominal görevin sonunda 630 watt sağlar . Elektrik, 30 voltta doğru akım şeklinde dağıtılır.
Dünya ile telekomünikasyon için Cassini üç farklı anten kullanır: dört metre çapında sabit bir yüksek kazançlı parabolik anten ve iki düşük kazançlı anten. 100 kg kütleli parabolik anten , alüminyumdan yapılmış petek yapılı ve büyük termal streslerle başa çıkacak şekilde tasarlanmıştır: yörüngedeki Satürn , görevin başlangıcında 180 ° C'ye yükseltildikten sonra -200 ° C sıcaklıkta çalışmalıdır. Güneşlik olarak kullanıldığı Venüs'ün yörüngesi seviyesinde dolaştığında . Satürn ve Dünya'nın yörüngelerindeki konumuna bağlı olarak, sinyalin Dünya'ya ulaşması 68 ila 84 dakika sürer . Telekomünikasyon, 20 watt iletim gücü ile X bandında ( iletimde 8.4 GHz , alımda 7.2 GHz ) yapılır. Satürn düzeyinde yüksek kazançlı anten kullanılması mümkün bir ulaşılmasını sağlar aşağıya doğru akışını 116 kilobit Dünya'da resepsiyonu ile yapılırsa saniyede parabolik anten arasında 60 metre arasında bir anten ile çapı (ama sadece 36 kilobit 34 metre ).
Bilimsel aletlerin ve ana ekipmanların bulunduğu Cassini sondasının diyagramı
| ||
1 MAG manyetometresi , 2 VIMS görünür ve kızılötesi spektrometresi , 3 RPWS plazma ve radyo dalgası analizörü , 4 ISS kamerası , 5 CIRS kızılötesi spektrometresi , 6 UVIS ultraviyole spektrografı , 7 MIMI manyetosfer görüntüleyicisi , 8 CAPS plazma spektrometresi , 9 İyon ve atom kütle spektrometresi nötr INMS , 10 Radar , (kozmik toz dedektörü ve bilim radyo kutusu bu görüntülerde görünmez) . |
Cassini yörünge aracı on iki alet taşır. Bunlardan dördü uzaktan algılama araçları yani uzaktan gözlem. Bunlar, hareket etmeyen bir sahneye sabitlenir ve optik eksenleri birlikte hizalanır. Belirli bir noktayı hedeflemek için, tüm sonda yeniden yönlendirilmelidir. Bu araçlar şunlardır:
Diğer altı araç, alanların ve parçacıkların incelenmesine ayrılmıştır ve ölçümlerini yerinde , yani sensörlerini çevreleyen ortamda gerçekleştirir. Farklı yerlere monte edilirler. CAPS, INMS ve MIMI sensörlerinden ikisi aynı sabit plaka üzerine yerleştirilmiştir. MIMI cihazı, uzaktan algılama cihazlarıyla aynı sahneye monte edilmiştir ve görüş hattı bu cihazlarınkiyle aynı hizadadır. Bu araçlar şunlardır:
Cassini ayrıca şunları da içerir :
Müzik aleti | Tür | Ölçümler | Teknik özellikler | Performanslar | kitle | tüketim | Maksimum akış | Bilim görevlisi |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CIRS | Fourier dönüşümü kızılötesi spektrometresi. | Kızılötesi emisyonların ölçümü. | Teleskop 508 mm açıklık | • Dalga boyları: 7 ila 1000 µm arası orta ve uzak kızılötesi • Uzamsal çözünürlük:? μrad / piksel • Spektral çözünürlük: • Görüş alanı: 0.273 mrad 2 |
39,4 kg | 26,7 watt | 6 kilobit / s |
Virgil G. Kunde Goddard Uzay Uçuş Merkezi |
ISS | Geniş açı ve telefoto kamera | Görünür, yakın kızılötesi ve ultraviyole görüntüler | Geniş açılı kamera WAC: Diyafram 200 mm • Dalga boyları: 380-1.100 nm • Uzamsal çözünürlük:? μrad / piksel • Görüş alanı: NAC telefoto kamera: Diyafram 2 m • Dalga boyları: 200-1 100 nm • Uzamsal çözünürlük:? μrad / piksel • Görüş alanı: |
57,83 kg | 55,9 watt | 366 kilobit / s |
Colorado Carolyn C. Porco Üniversitesi |
|
UVIS | Spektrograf görüntüleyici ultraviyole | Ultraviyole görüntüler ve spektrumlar | Dalga boyları: 56-190 nm | 14,6 kg | 11.83 watt | 32 kilobit / s |
Colorado Larry L. Esposito Üniversitesi |
|
VIMS | Görüntüleme spektrometresi | Görünür ve kızılötesi ışık görüntüleri ve spektrumları | Dalga boyları: 350-5,100 nm | 37,4 kg | 27,2 watt | 183 kilobit / s |
Robert H. Brown Colorado Üniversitesi |
|
BÜYÜK HARF | Elektron ve protonların elektrik enerjisi ve yükü | 37,4 kg | 27,2 watt | 183 kilobit / s |
David T. Young Güneybatı Araştırma Enstitüsü |
|||
CDA | Dedektör kozmik toz | 16,36 kg | 18,38 watt | 0,5 kilobit / sn |
Eberhard Grün Enstitüsü Max-Planck |
|||
INMS | spektrometre | İyonların ve nötr parçacıkların bileşiminin ve yapısının belirlenmesi | 9,25 kg | 27,7 watt | 1.5 kilobit/sn |
Hunter Waite Güneybatı Araştırma Enstitüsü |
||
MAG | manyetometre | Yerel manyetik alanın vektörü ve yoğunluğu | 3 kg | 3,1 watt | 3,6 kilobit / sn |
David J. Southwood Imperial College Londra |
||
MIMI | Yüklü ve nötr parçacık dedektörleri | 16 kg | 14 watt | 7 kilobit / s |
Stamatios M. Krimigis Johns Hopkins Üniversitesi |
|||
RPWS | Radyo dalgası ve plazma dedektörü | 6,8 kg | 7 watt | 0.9 kilobit/sn |
Iowa Donald A. Gurnett Üniversitesi |
|||
RADAR | Sentetik açıklıklı radar | Haritacılık, topografya, sıcaklık ölçümü | Ku Band Radar 13,78 GHz • Altimetre Ku bandı 13,78 GHz • Ku-band radyometre 13,78 GHz |
Uzamsal çözünürlük: 0,5 ila 1,7 km • Yatay doğruluk: 24 ila 27 km dikey: 90 ila 150 m . • Çözünürlük: 7 ila 310 km |
41,43 kg | 108 watt | 365 kilobit / s |
Charles Elachi Jet Tahrik Laboratuvarı |
RSS | radyo bilimi | Radyo dalgalarının deformasyonunun ölçülmesi | Radyo verici dalga boyu 14 cm . S bandı • Dalga boyu 4 cm . X bandı • Dalga boyu 1 cm . Ka grubu |
14,38 kg | 81 watt | Uygulanamaz |
Arvydas J. Kliore Jet Tahrik Laboratuvarı |
Cassini uzay sondası , Avrupa Uzay Ajansı tarafından geliştirilen 318 kilogramlık küçük bir uzay aracı olan Huygens'i taşıyor . Uzay aracı Satürn'ün yörüngesine girdiğinde , Huygens fırlatılır ve Titan'ın atmosferine düşer , özelliklerini analiz eder ve ardından yüzeyinde pürüzsüz bir şekilde yükselir ve ardından veri toplama işlemini tamamlar. Huygens'in ömrü , hem yenilenemeyen enerji kaynağı (piller) hem de yörüngesi bu rolü yerine getirmesine izin vermeyen Cassini yörünge aracı tarafından oluşturulan bir röleden geçme ihtiyacı nedeniyle sınırlıdır, sadece birkaç saatliğine. Uzay aracı, 25 Mart 1655'te Titan uydusunu keşfeden astronom Christian Huygens'in adını almıştır .
Huygens iki alt gruptan oluşur: atmosferik yeniden giriş modülü ( Entry Assembly veya ENA) ve iniş modülü ( Descent Module veya DM). Birincisi, Cassini ile ayrılmadan Titan'a ikincisinin taşınmasını sağlar, Titan atmosferine yeniden giriş sırasında sıcaklıktaki muazzam artıştan bir ısı kalkanı yardımıyla korur ve sondasını kullanarak yavaşlatır. iniş modülünü bırakmadan önce paraşütler. İkincisi, yuvarlak hatlara sahip ince bir silindir şeklinde bir alüminyum kabuktan oluşur ve tüm bilimsel enstrümantasyonu ve ayrıca inişin son aşaması için kendi paraşütlerini ve ayrıca prob yönlendirme kontrol sistemini içerir.
İniş modülünde bulunan Huygens enstrümantasyonu aşağıdaki enstrümanları içerir:
Uzay sondasını fırlatmak için seçilen Titan -IVB / Centaur fırlatıcı , mevcut fırlatıcıların en güçlüsüdür . Titan IV B versiyonu şimdiye kadar, Nisan 1997'de yörüngeye bir Amerikan askeri uydusu yerleştirmek için yalnızca bir kez uçtu. Bu versiyonda bir Centaur sahnesinin kullanımı tamamen yenidir. Özellikle yüksek bir maliyetle (o sırada 422 milyon ABD doları), bu fırlatıcı bir daha asla bir uzay sondası fırlatmak için kullanılmayacak. Huygens ve Cassini , fırlatıcılarıyla bir araya getirilmeden önce son bir test için Nisan ve Mayıs 1997'de Cape Canaveral fırlatma üssüne varırlar .
Cassini-Huygens'i 6 Ekim - 15 Kasım 1997 arasındaki fırlatma penceresi sırasında fırlatmak zorunludur , çünkü uzay sondasının Jüpiter'in yerçekimi yardımından faydalanmasına izin veren sonuncusu . Aşağıdaki ateşleme çözümleri, uzay sondasının 2004 yerine 2009'da Satürn sistemine ulaşmasını sağladı. Pencerenin açılmasından bir ay önce, hatalı bir klima sistemi Huygens sondasının termal korumasına zarar verdi . Sen zaten onun fırlatma rampasında yerde onun Başlatıcıda yüklü uzay sondası, demontaj hasarlı kaplama yerine ve altında probu değiştirmek zorunda kaporta . Tüm bu görevler ancak 13 Ekim'de tamamlanabilir. Nedeniyle çekim beri iki günlük başlatmak, başlatıcısı yaylar iter bir bilgisayar sorunu, son olaydan, sonra n o 15 Ekim 1997 tarihinde Cape Canaveral 40 8 saat 43 Evrensel Zaman ( 4 saat 43 yerel zaman). Centaur sahne bir uzay sondası yerleştirir bekleme yörüngesinde ve ardından 19 dakika sonra yere geri 7 dakika 15 saniye boyunca açık olup Cassini-Huygens bir de güneş merkezli yörüngede . Çekim neredeyse mükemmel ve 9 Kasım 1997'de gerçekleştirilen , yalnızca 2,7 m/s'lik minimum bir düzeltme gerektiriyor .
Fırlatıcısının gücüne rağmen Cassini-Huygens'in ulaştığı hız Satürn'e ulaşmak için yeterli değil. Bunu başarmak için, Titan fırlatıcısının uzay sondasını güneş merkezli referans çerçevesinde (Güneş'ten uzaklaşan hız) 15.1 km / s hıza çıkarabilmesi veya ikincisinin kütlesi göz önüne alındığında gerekli olurdu . . , fırlatıcı sadece 12,4 km/s'lik bir hız ile iletişim kurabiliyordu . Bu nedenle, görevin tasarımcıları, Venüs'ün (iki kez) ve Dünya'nın yerçekimi yardımını kullanarak eksik hızı elde etmeyi planladılar . Yolculuk süresini kısaltmak için Jüpiter'den gelen son bir yerçekimi yardımı kullanılır. Uzay sondası ilk önce Venüs'e doğru gidiyor. Güneş'e yaklaştıkça, yüksek kazançlı antenin parabolü, ısınmayı sınırlamak için yıldız ve uzay aracının gövdesi arasına yerleştirilir. 27 Nisan 1998'de Cassini , yörüngesini 70 ° bükmesine, 3,7 km / s hızlanmasına (güneş merkezli referans çerçevesinde) ve yörüngedeki yerine izin veren yüzeyden 287 km geçen gezegeni sıyırdı. aphelion'u Mars'ın ötesinde olan . 3 Aralık 1998 tarihinde ana tahrik sistemi, bir ana hız (ve bu nedenle yörünge) düzeltilmesini gerçekleştirmek için kullanılan 452 m / s ile 24 Haziran 1999 tarihinde, Venus yukarıdaki ikinci kez uzay sondası getirildi, 603 deniz seviyesinden kilometrelerce yükseklikte. Elde edilen ivme ile ( güneş merkezli referans çerçevesinde 3.1 km/s ), uzay sondası , 18 Ağustos 1999'da, sadece 56 gün sonra, 1.166 kilometre yükseklikte, Dünya'nın üzerinden uçtu . dönüş, 4,1 km/s'lik ek bir ivme sağlıyor ve uzay sondasının hızını 19,1 km/s'ye çıkararak artık Satürn'e ulaşmasını sağlıyor. Bütçe yetersizliği nedeniyle, Venüs'ün tüm uçuşları hiçbir bilimsel veri toplanmadan gerçekleştirilir. Aletler, Dünya'nın aşırı uçuşu ve Ay'ın yakınından geçiş sırasında kalibrasyon işlemleri için kullanılır . 1 st Aralık 1999, uzay aracının yönelim yüksek kazançlı anten Dünya'ya yönlendirildiği böylece, değiştirilir: Güneş'ten uzaklığı göz önüne alındığında, bu gerekli olmadığını Sun ve gövdesi arasındaki o s 'interposes uzay sondası. 23 Ocak 2000'de uzay sondası asteroid (2685) Masursky'den 1,5 milyon kilometre geçti . Cassini'nin Satürn'e geçişi sırasında üzerinden uçtuğu tek asteroit olacak ve uzaklık öyle ki, Masursky, Cassini'nin telefoto lensiyle çekilen fotoğrafta yalnızca tek bir nokta olarak görünüyor .
2000 yılının Şubat ayında , Titan'ın yere inişi sırasında gerçekleştirilen Huygens ve Cassini arasındaki radyo bağlantılarını simüle eden gerçekçi performans testleri , bu koşullar altında Huygens tarafından iletilen verilerin %90'ının kaybolduğunu tespit etti. ESA, NASA ve ilgili sanayicilerden - telekomünikasyon sisteminin tasarımcısı olarak Alenia Spazio ve entegratör olarak Alcatel ex-Aerospatiale - temsilcilerinden oluşan bir komisyon tarafından yürütülen bir araştırma , Cassini'nin tasarımında meydana gelen değişikliklerin tespit edilmesini mümkün kılıyor. Huygens'in telekomünikasyon sisteminin özelliklerinde belirli bir belirsizliğe neden oldu . Sonuç olarak, veriler Huygens tarafından, iki uzay aracının göreceli hareketlerinin neden olduğu Doppler etkisinin uygulanmasından sonra, pratik olarak Cassini alıcısının kapasitelerinin dışında bulunan bir frekans aralığında iletilir . Bu anormalliği ortadan kaldırmak için, 2001 yılının Temmuz ayında, yörünge aracının yörüngesinde ve iki makinenin ayrılma senaryosunda büyük bir değişikliğe karar verildi. Doppler etkisini sınırlamak için, varış anında yörünge aracı ile iniş aracı arasındaki mesafe. sonuncusunun Titan'da 1.200 kilometreden 65.000 kilometreye yükseltilmesi, bir makinenin diğerine kıyasla göreceli hızını büyük ölçüde azaltır. Ancak bu sonucu elde etmek için, Satürn'ün etrafındaki ilk yörüngeyi 148 günden 116 güne düşürmek gerekir, bu da görevin geri kalanı için mevcut olan itici gaz miktarını çeyrekten üçte birine düşürür. Bu potansiyel olarak sekiz aydan on aya indirilmiştir.
Görevin ilk bilimsel verileri, Jüpiter gezegeni üzerindeki uçuş sırasında toplandı . Bu , iki dev gezegenin yalnızca 19.88 yılda bir gerçekleşen olağanüstü birleşimi sayesinde programlanabilir . Üst uçuş, esas olarak uzay sondasının dev gezegenin yerçekimsel yardımından faydalanmasını sağlamak ve böylece Jüpiter sisteminin çıkışında hızını 11,6 km/s'ye çıkararak 2,1 km/s'yi yeniden kazanması için planlanmıştır . Elde edilen kazanç, Satürn'e geçiş süresini iki yıl kısaltmayı mümkün kılıyor. Sonda Jüpiter'den nispeten büyük bir mesafeyi - 9,72 milyon kilometre - geçiyor, böylece elde edilen hızlanma çok büyük değil, bu da uzay sondasını frenlemek ve Satürn'ün yörüngesine yerleştirmek için daha fazla yakıt gerektirebilirdi. Bu genel bakışın bilimsel kısmı, Jüpiter'in manyetosferinin yanı sıra , 1996'dan beri Jüpiter'in yörüngesinde dönen Galileo sondası ile bağlantılı parçacıklar ve elektrik ve manyetik alanların çalışmasını içerir . Cassini ayrıca gezegenin fotoğraflarını da çeker (bu, kameranın alanını 23.3 milyon kilometrelik bir mesafe), atmosferinin incelenmesine izin vermek için. Uzay sondası resmen gözlem kampanyasına başladı 1 st Ekim 2000, dev gezegenin henüz 84,4 milyon kilometre uzaktayken ilk fotoğrafını çekerek . Ancak 15 Aralık 2000'de uzay sondasının yönünü kontrol etmek için kullanılan tepki çarklarından biri anormal sürtünme belirtileri gösterdi. İlgili tahtalar yazılım Reaksiyon tekerlekleri deaktive otomatik alan sonda çalışmasını kontrol eden ve küçük yönlendirme kontrol emanet, RCS iticileri yanma hidrazin . Olay, NASA mühendisleri tarafından iki gün sonraya kadar tespit edilmedi. Kameralar gibi kalıcı yön düzeltmeleri gerektiren cihazlar, yakıt tüketimini sınırlamak için kapatılır. Yalnızca yerinde ölçüm cihazları çalışır durumda kalır . 18 Ağustos 2000'de Cassini , Jüpiter'in uydularından biri olan Himalia'dan 4.42 milyon kilometre geçti ancak itici yakıt tüketimini azaltmak için alınan önlemler toplanan bilgileri sınırladı. NASA mühendisleri, reaksiyon çarkı uzun süre düşük hızda döndüğünde sürtünme sorununun zayıf yağlamadan kaynaklandığını belirlemeyi başarıyor, ancak çark yüksek hızda döndüğünde kayboluyor. Cassini'nin Jüpiter'e olabildiğince yaklaşmasından iki gün önce, sondanın ve aletlerinin çalışması 28 Aralık'ta normale döndü , ancak esas olarak NASA mühendislerinin araştırmaları sırasında programlanan ayların ve halkaların gözlemleri, gerçekleştirilemedi. 30 Aralık 2000'de Cassini , dev gezegene mümkün olduğunca yakın, 9.72 milyon kilometre uzaklıktan geçti. Uzay sondası, son derece uzun bir süre boyunca Jüpiter'in atmosferinin sürekli bir dizi fotoğrafını çeker ve bu da Jüpiter'in dinamik davranışının gözlemlenmesini sağlar. Jüpiter gözlem kampanyası 22 Mart 2001'de sona erdi.
Dünya'da, Cassini'nin ayrılmasından bu yana , Hubble Uzay Teleskobu , Arecibo radyo teleskopu ve uyarlanabilir optiklerle donatılmış en güçlü karasal optik teleskoplar kullanılarak Satürn sisteminin sayısız gözlemi yapıldı . Sonuçlar , Satürn'ün çok sayıda düzensiz uydusunun keşfedilmesine yol açtı . Titan'ın yüzeyinde hidrokarbon denizlerinin varlığı tartışmalı bir konudur, ancak yapılan gözlemler kesin bir kanıt sağlamamaktadır. Jüpiter ve Satürn arasındaki yolculuk sırasında Cassini birkaç küçük rota düzeltmesi yapar. Reaksiyon çarklarından biri , ara sıra anormal sürtünme belirtileri gösterir ve bu rolün yerini yedek çark alır. RPWS cihazı Satürn tarafından üretilen radyo sinyallerini almaya başlarken, uzay sondası dev gezegenden hala 2,5 astronomik birim uzakta.
Satürn'ün atmosferinin ve halkalarının sistematik gözlemleri, sondanın hedefinden 111 milyon kilometre uzakta olduğu Aralık 2003'te başladı . Satürn'ün ilk görüntüleri çekildi6 Şubat 2004, ve Nisan ayında Titan'ınkiler. Diğer tüm bilimsel araçlar yavaş yavaş devreye giriyor. Görev üyeleri, uzay sondasının aletleri ve Dünya'ya dayalı teleskoplarla , sonda halkaların düzlemini kestiğinde , yörüngedeki olası engellerin varlığını ve ardından Cassini'yi araştırır. Uzay sondası tarafından çekilen fotoğraflar çapı, iki küçük uydusu birkaç kilometre açığa meton ve Pallène bir yörünge yakın olduğunu Mimas'ın .
Cassini , gezegenden 13 milyon kilometre uzakta dönen ve çapı yaklaşık 200 kilometre olan Phoebe uydusunun üzerinden uçarak Satürn'ün sistemine giriyor . Phoebe, dev gezegenin düzensiz uydularının en önemlisidir, ondan uzaklıkları ve yörüngelerinin önemli eğimi ve bazı durumlarda retrograd ile karakterize edilir . Bu özellikler göz önüne alındığında, bu uydular Satürn ile oluşmadı, dev gezegen tarafından ele geçirildi. 11 Haziran 2004'te uzay sondası, daha önce hiç yakından gözlemlenmemiş olan aydan 2.071 kilometre uzaklaştı. Phoebe'nin fotoğrafları, büyük kraterlerle kaplı düzensiz bir dünya gösteriyor. Uzay sondasının Satürn'ün yörüngesine yerleştirilmesini sağlayacak manevraya üç hafta kaldı. 1 st Temmuz 2 00 (evrensel saat) uzay altında yelkenleri yörünge düzlemi arasında Satürn halkalar , bir hızda geçer 22 km / s , teorik olarak boş alan 'ince halka F arasında bulunan engelleri içine sürünen , gezegenin Roche sınırını ve G halkasına işaret eder ( şemaya bakın ). Bu geçiş, Cassini'nin vücudunu olası parçacıklardan korumak için ileriye dönük parabolik anten ile gerçekleştirilir . Yarım saat sonra, sonda nozüllerini ileri göstermek için 180 ° döndürüldükten sonra, Cassini'nin hızını azaltmak ve Satürn'ün etrafındaki yörüngeye girmesine izin vermek için ana itici ateşlenir . Roket motoru 96 dakika çalışarak 830 kilogram itici yakıt tüketiyor ve hız 622 m/s'ye düşüyor . Bu aşamada, sonda gezegenin bulutlarının tepesinden 19.880 kilometre veya Satürn'ün yarıçapının 0,3 katı kadar geçer . Prob yörünge Satürn ilk insan yapımı amacı Bu yörünge ile 116 gün kaplıdır periapsis (18,000 km bulut tabakasının üzerinde) 78.520 km Satürn merkezi bir konumda yer alan bir apoapsis 9.060.000 kilometre de ve bir 16.8 ° eğim . Tahrik gücünü durdurduktan hemen sonra Cassini , görevin geri kalanında asla bu kadar yakın olamayacağı halkaların görüntülerini almak için VIMS ve UVIS cihazlarını kullanır. Amaç, özellikle yapıları hakkında bilgi edinmektir. En 5 saat 50 ertesi gün, F, ve G halkalar arasında uzay aracı tekrar uzay aracı ilk rollover Titan yapılan, halkaların yörünge düzlemi geçer, ancak uzun menzilli (339 000 km) olan ve cihazlar sağlar az bilgi. Cassini'nin dolaştığı yörünge geçicidir, çünkü sondayı halkalardan geçirir. Ayrıca ana tahrik, sondanın 398 m / s'lik hızını artırmak ve periapsis'ini 300.000 kilometreye, yani en yoğun olanın dışına çıkarmak için 23 Ağustos'ta 51 dakika boyunca son kez kullanılıyor. halkalar, Dünya-Ay mesafesinin yaklaşık dörtte üçü .
Orbiter tarafından Satürn sisteminin çalışma aşamasının başlangıç süresi dört yıldır (2004-2008).
26 Ekim 2004, Cassini uzay sondası Titan'dan kısa bir mesafede (1.200 kilometre) ilk geçişini yapıyor. Opak bir bulut örtüsü ile çevrili uydu, Dünya'dan veya Voyager sondaları tarafından uçuşu sırasında yapılan birçok gözleme rağmen, doğası hakkında şimdiye kadar çok az şey ortaya koydu . Kısa mesafe ve bulutların arasından yüzeyi gözlemleyebilen radarın varlığı sayesinde sondanın geçişinden çok fazla bilgi bekleniyor. Bu genel bakışın ana hedefleri arasında, Huygens'in Titan toprağına iniş senaryosunun geliştirilmesi için atmosfer modellemesinin doğrulanması ve sonraki üst uçuşlar için Titan atmosferinin dikey genişlemesinin ölçülmesi yer almaktadır. daha düşük irtifalarda. Radarı yüzeye doğru çeviren tüm aletlerin sabitlenmesi, uzaktan algılama aletlerinin ve aynı görüş hattına sahip olmayan alanları ve parçacıkları ölçmek için belirli aletlerin kullanımı ile çelişmektedir. Ayrıca radarın kullanımı nispeten kısadır ve yalnızca 120 kilometre genişliğinde ve 2000 uzunluğunda veya Titan yüzeyinin %1'inden az, maksimum çözünürlüğü 300 metre olan dar bir arazi şeridi ile ilgilidir . Görünür ışıkta ve kızılötesinde çalışan radar ve kameralar tarafından toplanan bilgiler, genç bir yüzeyi, yani pratik olarak çarpma kraterlerinden yoksun, çok çeşitli özelliklere sahip, varlık kanalları ve belki de bir kriyovolkanları reddeden dinamik bir jeolojiyi yansıtan bir yüzeyi ayırt etmeyi mümkün kılar. yüzeyin altına gömülü su buzu ve metan karışımı . Üst uçuştan önce geliştirilen teorilere göre, ömrü nispeten kısa olmasına rağmen, bu gazın önemli bir bölümünü içeren bir atmosferin varlığını açıklamak için metan denizlerinin varlığı gereklidir. Ancak büyük bir sıvı yüzeyi algılanmadı. Manyetometre, Titan'ın bir manyetik alan oluşturmadığını gösterir. İki gün sonra, uzay aracı onun ulaştığı periapsis ve böylece dev gezegenden uzaklaşmaya başlamadan önce, Satürn çevresinde ilk yörüngesine tamamlar. Titan üzerinde ikinci bir uçuş, 16 Aralık'ta neredeyse aynı yükseklikte gerçekleşti. Bu sefer radar kullanılmaz ve gözlemler daha çok atmosferin davranışına ve bileşimine odaklanır. Titan'ın yerçekimi yardımı, Huygens inişinin eşlik etmesi gereken Titan üzerinden bir sonraki geçişte ince ayar yapmak için kullanılır.
16 Aralık'ta Cassini sondası , manevra kabiliyeti olmayan Huygens iniş aracını Titan ile çarpışma rotasına yerleştirebilmek için iticilerini 85 saniye boyunca kullanarak yörüngesini değiştirdi . 23 Aralık'ta son küçük bir düzeltme yapıldı ve iki gün sonra iniş aracı Cassini'den ayrıldı : yaylar ona 33 cm/s'lik hafif bir hız artışı sağladı ve bu da onu yavaş yavaş taşıyıcı gemisinden uzaklaştırdı. Daha önce, Huygens kendi ekseni etrafında döndürülüyordu ( dakikada 7.5 devir ), böylece 22 gün sonra Titan'ın eteklerine varana kadar oryantasyonu sabit kaldı . 28 Aralık'ta Cassini yörünge aracı , Titan'ı geçmek için iticilerini 153 saniye boyunca kullanarak yörüngesini düzeltir. 31 Aralık 2004'te, yörünge aracı, Iapetus'un aydınlatılmış yarım küresinden nispeten kısa bir mesafeyi (123.000 kilometre) geçti ve bu , maksimum 700 metre çözünürlüğe sahip kaliteli görüntüler elde etmesine izin verdi . Ön yüzü (yörüngedeki ilerleyiş yönünde) ile arka yüzü arasında açıklanamayan bir renk kontrastı sunan bu ayın şimdiye kadar ayrıntılı bir fotoğrafı çekilememiştir. Uçuş sırasında toplanan verilerde bilim adamlarının ilgisini çeken birkaç özellik var: Iapetus, ekvator boyunca uzanan 20 kilometre genişliğinde ve 13 kilometre yüksekliğinde bir ekvatoral sırta sahiptir. 749 × 747 × 713 km boyutları, bu büyüklükteki bir gök cismi için açıklanamayan oval bir şekil verir. Yüzeyin spektroskopik analizleri, başlangıçta iki yüzün renk kontrastı için tatmin edici bir açıklama sağlamaz.
Atmosferik yeniden girişOnun ayrılması itibariyle Cassini , Huygens uykuya konur. 14 Ocak'ta Titan'ın yanına vardığında, sondanın ekipmanı yeniden etkinleştirildi. Paralel bir rota izleyen Cassini yörünge aracı , yüksek kazançlı antenini atmosfere girmeye hazırlanırken iniş aracına doğru çevirmek için döner. Nispeten yakın olan yörünge aracı, daha büyük miktarda veri alabilir ve Huygens ile Dünya'daki istasyonlar arasında bir aktarma görevi görecektir . Bununla birlikte, birkaç karasal radyo teleskopu , ana paraşütün başarılı bir şekilde konuşlandırılmasını işaret etmesi gereken radyo taşıyıcı dalgasını tespit etmek için Huygens'in yayınlarını da dinliyor . At 9 pm 6 TU Huygens bir hızda 1270 km yükseklikte Titan atmosferini girer 5 km / s . Atmosferdeki yüksek hızlı sürtünme , probun ısı kalkanını 1700 °C sıcaklığa getirirken, 13 g'da zirve yapan bir yavaşlama ile yavaşlatır . Üç dakika sonra, uzay aracının hızı 1,4 km/s'nin altına düştüğünde ve 160 kilometre yükseklikte olduğunda, 2,6 metre çapında bir ilk pilot paraşüt açılır ve arka ısı kalkanını fırlatır. 8.3 metre çapındaki ana paraşüt 2.5 saniye sonra açıldı . Bir dakika geçer, ardından ön ısı kalkanı açılır ve Huygens'in radyo vericisi açılır. Yayılan sinyal Green Bank'ın karasal radyo teleskobu tarafından yaklaşık 67 dakika sonra (sinyalin ışık hızında hareket etmesi için geçen süre) çok zayıf bir şekilde yakalanır . İniş takımı aletleri açılır. DISR kamera prob 143 arasında iken, bir birinci görüntü alır 140 kilometre ve loş atmosfer yükler. GCMS gaz kromatografı ACP pyrolizer örnekleme başlar ise, veri toplamaya başlar uzaklıkta 130 km . Huygens Atmosferik Yapı Aletleri (HASI) alet takımının sensörleri konuşlandırılır ve GCMS kütle spektrometresi 140 kilometre yükseklikte atmosferin ilk analizini gerçekleştirir ve inişten önce 85, 55 ve 20 kilometrede üç tane daha gerçekleştirir . Yüzey Bilimi Paketi (SSP) aynı zamanda bir atmosfer özelliklerini ölçme başlatıldı. Huygens , toplanan verileri 60.000 kilometre uzaklıkta kayan Cassini yönünde iletmeye başlar .
Atmosferik gözlemlerAtmosfere yeniden girişin başlamasından on beş dakika sonra, ana paraşüt serbest bırakılır ve daha küçük bir paraşüt (üç metre çapında) devreye girer. Hız gerçekten de yeterince düştü ve iniş aracının hızla yere ulaşması gerekiyor, böylece yörünge aracı hala ufuk çizgisinin üzerindeyken pilleri indikten sonra hala enerji sağlayabiliyor. At 9 saat 42 , sonda ise 60 km irtifa, Huygens şimdi yüksekliğini ölçmek zorundadır onun radar altimetre, üzerinde dönüşler. Arazi aracı doygunlukta metan içeren kalın pus katmanlarından geçerken, alınan zemin görüntüleri beklenenden çok daha az keskindir. Parlayan ve karanlık olan belirsiz şekilleri ayırt edebildiğimiz zeminin ilk panoraması, deniz seviyesinden 50 ila 29 kilometre arasında çekilmiştir . Yaklaşık 35 kilometrede yatay olarak 20 m/s hızla hareket eden sonda güçlü türbülansla sarsılıyor. Atmosfer yaklaşık 30 kilometre temizlendi . En 11 saat 23 yüzeyine yakın, Huygens sonraki görüntü karar için, hafif ve homojen ve bilinen özelliklerinden sağlamalıdır bir lamba, yak. En 11 saat 38 , iki saat ve yeniden giriş başlanmasından sonra bir buçuk Huygens bir hızda yere temas 17 kilometre saatte. Arazinin doğası bilinmiyor, ancak büyük olasılıkla buz olabilir.
Titan Yer OperasyonlarıYüzey Bilimi Paketi kısa bir süre sonra bilgi aktarımı başlar Huygens' iniş . İnişten bir buçuk saat sonra Cassini , Titan'ın ufkunun altından geçerek Huygens'ten herhangi bir veri aktarımını engelledi . İniş aracı, inişin başlangıcından bu yana 474 megabayt veri iletmeyi başardı . Bir iniş takımı programlama hatası sonucunda, DWE cihazı ile yapılan tüm rüzgar ölçümleri ile birlikte iniş sırasında ve yerde çekilen 1.215 fotoğrafın yarısı kaybolur.
Satürn'ün sisteminde kaldığı süre boyunca, Cassini yörüngesinde kalmaktan memnun olamaz çünkü bilimsel hedeflere ulaşmak için uzay sondası, konumlandırma kısıtlamalarına saygı gösterirken farklı nesnelerin (gezegen, halkalar, aylar ve manyetosfer) üzerinden uçmalıdır. Duruma bağlı olarak, bu, gözlemlenen nesneden kısa bir mesafeden geçmeyi , halkaların düzlemine göre bir eğimde olmayı veya Güneş'e veya Dünya'ya göre göreceli bir konumda bulunmayı vb. içerir. Bu nedenle yörünge, dikkatli bir şekilde hesaplanmış bir yörüngeyi takip etmeli, sık manevralar gerektirirken, birkaç itici gücü de tasarrufunda tutmalıdır . Yörüngeye dayatılan ana hedefler şunlardır:
Cassini sondasının yörüngesindeki değişiklikler esas olarak Titan'ın yerçekimi yardımını kullanır . Titan üzerindeki her uçuş, yeterince düşük bir irtifada meydana gelirse, 850 m / s'lik bir hız değişikliğine eşdeğer bir yörünge değişikliğine izin verirken, Cassini'deki manevralar için mevcut olan iticiler yalnızca 500 m / s'lik bir toplam hız değişikliğine izin verir. s misyon toplam süresi boyunca. Satürn'ün diğer uyduları, Cassini'nin yörüngesini önemli ölçüde etkileyecek kadar büyük değil : Titan'dan sonra Satürn'ün en ağır uydusu olan Rhea , kütlesinin sadece %2'sine sahip. Sonuçta ortaya çıkan kısıtlama, Titan üzerindeki her uçuşun uzay sondasını Titan'a yaklaştırması gerektiğidir (muhtemelen birkaç yörüngeden sonra), böylece yörünge değişiklikleri devam edebilir. Ay'a yaklaşma açısına bağlı olarak farklı yörünge modifikasyonları elde edilebilir. Uzay sondası Titan'ın arkasından geçerek (yörüngesindeki ilerleyişine göre) hızını artırır ve yörüngesinin süresini uzatır . Tersine, Titan'ın önünden geçen sonda yörünge periyodunu azaltır. Bu manevralar aynı zamanda apsislerin hattını da değiştirir . Diğer uçuş açılarından yörüngenin periyodu korunur, ancak değişen yörünge eksantrikliği ve yörünge eğimidir .
Birincil görev sırasında yörünge değişiklikleriSatürn çevresindeki ilk üç Cassini yörüngesi , hem pratik olarak iptal edilen yörünge eğimini hem de yörüngenin 48'den yaklaşık yirmi güne indirilen dönüş süresini azaltmayı amaçlıyor . Ek olarak, yörüngenin apsitlerinin çizgisi saat yönünün tersine değiştirilir, böylece Satürn-Güneş ekseni ile birleşir ve apoapsidin Güneş tarafında olur. Böylece uzay sondası, aydınlatılmış yüzünün yanında Satürn'ün atmosferini gözlemlemek için zamana sahip olur. Titan'ın bir uçuşu daha sonra düğümlerin hattını , pratik olarak Dünya'ya dik olacak şekilde yönlendirmeyi mümkün kılar , bu da sonraki yedi yörünge boyunca , Dünya'nın Satürn tarafından örtülmesini mümkün kılar . yılında başlayan birincil misyonun ikinci aşaması sırasında,Ekim 2005Satürn'ün buzlu uydularının yakın bir dizi hedefli üst uçuşundan sonra, yörünge, Satürn'e bakan taraf ve dışa bakan taraf değiştiren bir dizi Titan üst uçuşu tarafından "döndürülür". Amaç, manyeto kılıfı in situ analiz etmektir . Temmuz 2006'da başlayan birincil görevin üçüncü aşamasında, eğim kademeli olarak artırılırken, süre 16 gün olarak tutuldu , bu da halkaların yüksek seviyeler sağlayan bir açıyla kısa mesafeden gözlemlenmesini mümkün kıldı. yeni haberlerden. 55 ° ' de zirve yaptıktan sonra , apsis çizgisi 180 ° dönerken eğim 0 ° 'ye düşürülür ve düğümlerin çizgisi Satürn-Güneş ekseni ile çakışır. yılında başlayan 4. Aşamaağustos 2007, temel amaç, halkaların incelenmesi ve alanların ve parçacıkların yerinde ölçümlerinin yapılması için yörüngenin eğimini (yaklaşık 75 ° ) mümkün olduğunca arttırmaktır .
17 Şubat 2005Cassini sondası Enceladus uydusundan 1.577 km uzakta . Bu, alınan ışığın neredeyse tamamını yansıtan, 1'e çok yakın bir albedoya sahip olma özelliğine sahiptir . Voyager sondalarından on kat daha ayrıntılı olan kameralar tarafından çekilen fotoğraflar, Jüpiter Ganymede ve Avrupa'nın uydularına çok yakın bir görünüme sahip oluklar ve şişlikler tarafından katedilen , neredeyse bir çarpma kraterinin bakire olmayan bir buz topunu gösteriyor . . Spektral analizler, yüzeyin neredeyse saf su buzundan oluştuğunu gösteriyor ve bu da yüksek albedoyu açıklıyor. İkinci geçişte gerçekleştirilen 16 Mart 2005, uzay sondasının manyetometresi , Satürn'ün manyetik alanında bir atmosferin varlığını ortaya çıkaran bir değişiklik algılar . Bu, ayın yerçekimi alanının zayıflığı göz önüne alındığında, şüphesiz bir tür volkanik aktivite ile gazın püskürtüldüğünü ele veriyor. Bu aşırı uçuşlar sırasında, toz dedektörü, Enceladus'tan veya E halkasından kaynaklanabilecek özellikle yüksek yoğunlukta parçacıklar ortaya çıkardı.Kaynakları hakkındaki belirsizliği ortadan kaldırmak için, bir sonraki uçuşun irtifasının düşürülmesine karar verildi, yani Temmuz ayında gerçekleşecek. 10 MayısJPL, geçici olarak vaftiz edilmiş S/2005 S1 olan ve daha sonra Daphnis adını alacak olan yeni bir ayın keşfini doğrular . Bu zaten tespit edilmiştiMayıs 2004, ancak halkaların üzerinde uçuş sırasında çekilen bir fotoğraf sayesinde varlığı doğrulandı. 14 Temmuz'da uzay sondası , Enceladus üzerinde yeni bir alçak irtifa ( 175 km ) üst uçuş gerçekleştirdi. Çekilen görüntüler, Güney Kutbu topraklarının jeolojik olarak genç olduğunu gösteriyor. Dört esrarengiz fay tarafından engellenirler ve bir bina boyutuna ulaşabilen buz bloklarıyla çevrilidirler. Yaklaşık 130 kilometre uzunluğunda ve aralarında 40 kilometre mesafe bulunan ve “ kaplan çizgileri ” olarak vaftiz edilen dört fay, çok genç bir jeolojik ölçekte (10 ile 1000 yaşları arasında). Sürekli olarak buhar ve su buzu püskürten havalandırma delikleri vardır. Kızılötesi spektrometre ile ölçülen güney kutbundaki sıcaklık, yüksek yüzey albedosu ve bu enlemlerde Güneş ışınlarının otlatma insidansı göz önüne alındığında, modellerin öngördüğünden çok daha yüksektir. Kütle spektrometresi, ayın etrafındaki atmosferin %65 su buharı, %20 moleküler hidrojen ve ayrıca daha düşük oranlarda karbon dioksit, moleküler nitrojen ve karbon monoksitten oluştuğunu ölçer.
23 Eylül 2005'te Cassini , Téthys'in üzerinden 1.500 kilometre hızla uçtu . 25 Eylül 2005Sonda geçer 514 kilometre arasından Hyperion . Bu, Hyperion'un birincil görev sırasında planlanan tek üst uçuşudur: Düşük yoğunluklu ve yüksek gözenekli bir ayda, tekrarlanan darbelerden kaynaklanacak bir süngere benzer yüzeyinin şaşırtıcı yapısını çok ayrıntılı olarak ortaya koymaktadır. Enceladus üzerinde nispeten uzun bir uçuş, güney kutbundan gelen madde jetlerinin spektral ölçümüne ve bunların E-halkasının malzemesinin kökeninde olduğu hipotezinin doğrulanmasına izin verir.
12 Mart 2008, Cassini rakım az 50 kilometre yaklaşımları Enceladus Gayzerleriyle geçerek. Çekilen fotoğraflar, Kuzey Kutbu'nun Güney Kutbu'ndan farklı olarak yoğun bir şekilde kraterli olduğunu, dolayısıyla eski olduğunu, ancak aynı zamanda tektonik aktivitenin yarattığı paralel çatlaklar tarafından da geçildiğini gösteriyor. Kızılötesi spektrometre kullanılarak yapılan yüksek çözünürlüklü sıcaklık ölçümleri, "kaplan şeritleri" boyunca sıcaklığın ayın diğer bölgelerinden 115 °C daha yüksek olan -93 °C'ye ulaşabileceğini göstermektedir . Bu yüksek sıcaklıklar göz önüne alındığında, Enceladus'un yüzeyinin altında sıvı bir okyanus olması muhtemeldir. Gayzerler tarafından fırlatılan maddelerin özellikleri şaşırtıcı bir şekilde kuyruklu yıldızları oluşturan maddelere yakındır.
Cassini programının birincil görevi şu tarihte sona eriyor: 30 Haziran 2008, Satürn çevresindeki 76 devirden sonra . Bu tarihte, sondanın yörüngesini ayda birkaç kez değiştirmesi ve çeşitli uydu hedefleri üzerinde uçarak veri toplamaya devam etmesi için gerekli olan büyük itici yakıt rezervleri hala var. 15 Nisan 2008, NASA, kalan itici yakıt rezervlerini dikkate alarak görevi iki yıl uzatmaya karar verdi. Görevin uzantısına " Cassini Ekinoksu Misyonu " adı verildi çünkü Satürn ekinoksu İstanbul'da gerçekleşecek.11 Ağu 2009. Misyon bu yeni aşamasında, uzay sondası yapma, Satürn çevresinde 60 ek yörüngeler seyahat edecek 21 uçuşlara ait Titan , yedisini Enceladus , altı Mimas'ın , sekiz Tetisin ve biri Dione , Rhea ve Helena. .
11 Ağu 2008, sonda Enceladus üzerinde uçar ve gayzerlerin çıktığı arazinin yüksek çözünürlüklü fotoğraflarını çekmeyi başarır. Görüntüler yine gayzerleri barındıran V şeklindeki bir bölümün 300 metre derinliğindeki fayları olan " kaplan çizgilerini " gösteriyor . İlk analizlere göre gayzerlerin çıkış noktaları birkaç ay veya birkaç yıl sonra buz tarafından bloke edilir ve bu nedenle sürekli hareket eder. 9'da iki üst uçuş daha gerçekleşti ve31 Ekim 2008. Toplanan veriler, Enceladus'un bir tür levha tektoniğinin yeri olduğunu, ancak Dünya'dan farklı olarak hareketin tek yönde olduğunu gösteriyor.
Ağustos 2009'da Satürn'deki ekinokstur. Güneşten gelen radyasyon, halkalara kenarlarına dik olarak çarparak görsel olarak kaybolmalarına neden olur. Cassini'nin bilim ekibi , otlatma aydınlatmasıyla vurgulanan halkaların dikey yapısını inceleme fırsatını yakaladı. Halkaların kalınlığını yaklaşık on metre olarak değerlendiren öne sürülen hipotezlerin aksine, görüntüler bazen dört kilometre yüksekliğe ulaşan “ekstra kalınlıkları” ortaya çıkarıyor.
İkinci bir görev genişletmesi hakkındaki düşünceler, ilk genişleme başlamadan önce başlar. İçindeşubat 2010NASA , Cassini misyonunu yedi yıl uzatmak için 60 milyon dolarlık bir bütçe ayırdığını duyurdu .temmuz 2010 a kadar eylül 2017. Yeni göreve Cassini Gündönümü Misyonu adı verildi , çünkü Mayıs 2017'de gerçekleşen kuzey yarımküresinin yaz gündönümü sırasında Satürn'ün sistemini gözlemlemeye izin veriyor. Bu aşamada Cassini , Satürn'den 155 yörüngeyi tamamlamalı , yerine 54 uçuşlara kısa bir mesafede, iki, üç dionun ve Rhea üç olmak üzere en az 2,000 kilometre uzaklıkta 38 olan Titan, Enceladus onbir. Bununla birlikte, bu uzatma daha az elverişli koşullar altında gerçekleşiyor: sınırlı miktarda sevk yakıtı Japet'e yaklaşmayı mümkün kılmıyor ve üst uçuşlar sırasında yer ekipleri tarafından sağlanan destek, maliyetleri düşürmek için birkaç güne indiriliyor. Bu aşamada Cassini , Satürn, Titan, donmuş aylar ve halkaları etkileyen zamansal ve mevsimsel değişikliklere bağlı süreçleri gözlemler. Bu aşama Titan ve Enceladus üzerindeki gözlemlerin tamamlanmasını mümkün kılar. Son olarak, son aşamasında, gözlemlerine Ağustos 2016'da başlayacak olan Juno uzay sondası tarafından incelenen Satürn ve Jüpiter'in karşılaştırmalı bir çalışmasını yapmayı mümkün kılıyor .
süreç2 Kasım 2010'da, uzay sondası , yerleşik bilgisayar tarafından bir bit tersine çevrilmesinin (bilgisayar verilerinde 0 değeri 1 veya tam tersi) algılanmasından sonra otomatik olarak hayatta kalma moduna geçer. makine, gerekli olmayan tüm yerleşik ekipmanı keser. Olay, görevin başlangıcından bu yana altıncı ve şüphesiz bir kozmik radyasyon parçacığının etkisinden kaynaklanıyor . Ancak yankıları daha önemlidir, çünkü Titan üzerinde uçuştan kısa bir süre önce gerçekleşir ve yerdeki kontrolörler güvenlik için bu sefer öngörülen bilimsel veri toplamayı terk etmeyi tercih ederler.
2010'ların ekonomik krizi, NASA'nın bütçesinde önemli bir düşüşe yol açtı. 2013'ün başlarında, bu bütçe kısıtlamalarıyla başa çıkmak için NASA, Cassini de dahil olmak üzere bazı gezegenler arası uzay görevlerini durdurmayı planlıyor . Bu bütçe sürecinin bir parçası olarak, Cassini'nin sağladığı sonuçlar , NASA'nın bilimsel danışma komitesi tarafından değerlendirilerek , bu sonuçların mükemmel olduğuna karar verilerek, görevin sona ermesi öngörülen misyonların başında yer almaktadır. Son olarak,eylül 2014Amerikan uzay ajansı, Cassini görevinin (2015-2017) son üç yılını finanse etmeye karar verir.
2012 yılının Temmuz ayında Cassini onun değiştirir yörünge eğim o ne zaman aşıldığını yörüngesi yapar açısını demek ki, ekvator düzlemi Satürn. Bu yeni yörüngede, uzay sondasının aletleri , Satürn'ün halkalarını ve ayrıca Satürn'ün atmosferini ve uydularını gözlemlemek için daha iyi bir perspektife sahip . Uzay sondası, kuzey yarımkürede baharın başlangıcından bu yana aydınlatılan Satürn'ün kuzey kutbu üzerinde de uçabilir. Kutupta merkezlenen şaşırtıcı altıgen bulut oluşumunun fotoğrafları 2012 sonlarında çekilmiştir.
28 Ekim 2015, sonda 49 kilometre yükseklikte Enceladus üzerinde uçar ve,19 Aralık 2015, son uçuşunu yaklaşık 4.999 kilometre yükseklikte uydu üzerinden yaptı.
2017'de uzay sondası, Dünya ile dev gezegen arasındaki yedi yıllık geçişi izleyen Satürn'ün yörüngesinde on üç yıl geçirdi. İticiler bilimsel misyonunu sürdürecek ve yörüngesini kontrol etmek esastır, pratikte bitmiştir. Ancak Cassini'nin Enceladus veya Titan yüzeyindeki yarışını bitirmemesi için uzay sondasının imha yöntemleri kontrol edilmelidir . Bu iki uydu aslında yaşam formlarını barındırabilir ve Cassini'nin taşıdığı toprak mikroorganizmaları , fırlatılmadan önce yapılan sterilizasyona rağmen onları kirletmemelidir. NASA, son aşama için birkaç senaryo üzerinde çalışıyor. Uzay sondasının başka bir dış gezegene veya Jüpiter ile Neptün arasında bulunan bir centaur asteroidine gönderilmesi, geçiş çok fazla zaman gerektirdiğinden, tutulmaz. Görev ekibi Cassini'yi Phoebe veya Titan uydularının dışında sabit bir yörüngeye yerleştirmeyi planlıyor .
Görev sonu senaryosunun seçimiSeçilen yörünge, yalnızca bir görev sonu çerçevesinde elde edilebilecek önemli bilimsel sonuçlar sağladığı için seçilmiştir. Bu düşürülmesinde oluşur periapsis arasında Cassini uzay aracı D halkası arasında, 2.400 kilometrelik geniş bir aralık içinde, son yörüngeleri için, kayar, böylece, bir iç mekan Satürn yüzeyine yakın merkezi 65,000 kilometre Satürn'ün ve 62.000 kilometreye yükselen dev gezegenin üst atmosferik katmanının en az yoğun kısmı. Son aşama şuradan çalışır:nisan 2017 de eylül 2017. F halkasının dışına kayan yirmi yörünge ile başlar, F ve A halkalarının yüksek çözünürlüklü görüntülerini sağlar, ardından D halkasının içinden geçen 22 "yakınlık yörüngesi" ile başlar.Görev, uzay sondasının içine daldırılmasıyla biter. dev gezegenin kalbi,15 Eylül 2017. Tüm bu manevralar, sadece gerektirir kayma bölgesinin 5 bulundunuz 30 m / s , uyumlu yakıt rezervleri ile. En son yörüngeler, sondayı birkaç önemli bilimsel hedefi yerine getirmek için ideal bir konuma yerleştirir:
Etkinlik | yörünge numarası | Tarih TU ¹ | Açıklama |
---|---|---|---|
Büyük Finalin Apoapside ilk yörüngesi | 271 | 23 Nisan 2017 | |
Halkalar ve Satürn arasındaki ilk geçiş | 26 Nisan | Cassini , uydu çanağını parçacıklarla olası darbelere karşı bir kalkan olarak kullanarak, Satürn'ün atmosferinin iç halkası ile üst tabakası arasında ilk kez yolunu örüyor. Uzay sondası , atmosfere dalmadan önce bu tür 22 yörüngeyi gerçekleştirecek . | |
Apoapside son tam yörünge | 292 | 5 Eylül | |
Apoapside son yörünge | 293 | 12 Eylül | |
Satürn sisteminin son görüntüleri |
14 Eylül 18 sa 58 TU |
Cassini , Satürn sisteminin son görüntülerini alır ve Titan ve Enceladus uydularının, kuzey kutbunun ve Satürn'ün halkalarının fotoğraflarını yeniden gönderir. | |
Gerçek zamanlı veri iletimini başlatın |
15 Eylül 7 sa 14 TU |
Görevin bitiminden üç saat önce, uzay sondası , atmosferin INMS cihazı tarafından yerinde analizini optimize etmek için her beş dakikada bir devir hızında döner . Cassini , CIRS, UVIS kameralarının yanı sıra plazma ve manyetik alan ölçüm cihazları tarafından toplanan verileri saniyede 27 kilobit hızında gerçek zamanlı olarak iletmeye başlar (genellikle bu veriler en fazla Satürn'e yakın geçişten sonra iletilir) ). | |
Satürn'ün atmosferine dalın |
15 Eylül 10 saat 30 TU |
Cassini , bulut katmanının yaklaşık 1.920 kilometre yukarısında Satürn'ün atmosferine giriyor. Roket motorlarının itme gücü, atmosfer tarafından uygulanan artan kuvvetlere rağmen uzay sondasının yönünü korumak için kapasitelerinin %10'unda konumlandırılır, böylece verileri iletmek için parabolik antenin Dünya'ya doğru yönlendirilmesini mümkün kılar. | |
sinyal kaybı |
15 Eylül 10 saat 31 TU |
Bulut katmanının hala 1.510 km üzerinde olan uzay sondası, motorlarının itiş gücünün %100'ünü kullanıyor ancak artık atmosfer tarafından üretilen sürtünmeyi telafi edemiyor. Bir topaç gibi gider ve parabolik anten artık Dünya'ya dönük değildir (antenin görüş ekseninden bir derecelik bir sapma, bağlantının kaybolmasına neden olur): onunla iletişim koptu. Radyo bağlantısının kaybı, uzay sondası bulut katmanının 1.510 kilometre üzerindeyken meydana gelir. | |
Sondanın imhası |
15 Eylül 11 saat 55 TU |
Sinyal kaybını takip eden dakikalarda, uzay sondası giderek daha yoğun bir atmosferde mekanik kuvvetler ve hızının ürettiği ısı tarafından yavaş yavaş yok edilir. | |
¹ veri yeryüzünde alındığında 1 saat 23 dakika (en iletim süresini dakika sonra ışık hızı ) ; Fransa saati = UTC saati + 2 saat . |
Cassini uzay sondası görevi sırasında Satürn'ün etrafındaki 293 yörüngeyi tamamladı ve kapsamlı araştırmalara izin veren koşullar altında Titan'ın 127 , Enceladus'un 23 ve dev gezegenin 162 diğer uydusunun üst uçuşlarını gerçekleştirdi. 653 gigabayt bilimsel veri toplandı ve 450.000'den fazla fotoğraf çekildi.
Cassini-Huygens misyonunun yaptığı başlıca keşifler aşağıdaki gibidir.
Cassini-Huygens aletleri Jüpiter'i neredeyse altı ay boyunca gözlemledi .1 st Ekim 2000 de 22 Mart 2001. Uzay sondası bir mesafeye yaklaşıldıkça 9.7 milyon arasında kilometre30 Aralık 2000. Görevin bu aşamasında, şimdiye kadar çekilmiş en hassas olanlar da dahil olmak üzere dev gezegenin yaklaşık 26.000 fotoğrafı çekildi. Bazı fotoğraflarda görünen en küçük detaylar yaklaşık 60 kilometreyi buluyor.
Büyük bir keşif , Jüpiter'in atmosferik dolaşımıyla ilgili . Bazı resimler atmosferde daha açık alanlar ile değişen koyu bantları göstermektedir. Bilim adamları, Dünya'da bulutların çoğunlukla bu şekilde oluştuğunu varsayarak, uzun süredir berrak bulutları olan bu bölgeleri yükselen olarak kabul ettiler. Ancak Cassini'nin çektiği fotoğrafların analizi başka bir açıklama getirdi . Dünya'dan görülemeyecek kadar küçük yükselen beyaz bulutlara sahip bireysel fırtına hücreleri, karanlık alanlar da dahil olmak üzere hemen hemen her yerde ortaya çıkıyor. NASA'nın Goddard Uzay Araştırmaları Enstitüsü'nden Anthony Del Genio'ya göre , veriler kuşakların Jüpiter'in atmosferinin yukarı doğru hareket eden alanları olması gerektiğini gösteriyor ve bantların 'atmosferin iniş alanları' olduğunu ima ediyor.
Diğer atmosferik gözlemler, üst atmosferde, Jüpiter'in kuzey kutbuna yakın, Büyük Kırmızı Nokta'ya benzer büyüklükte karanlık, dönen oval bir yapı ortaya çıkardı . Kızılötesi görüntüler, kutupların yakınındaki atmosferik dolaşımın belirli yönlerini ortaya çıkardı. Gezegeni çevreleyen, rüzgarların zıt yönlerde estiği bitişik bantlarla sınırlanan bant benzeri bir yapı ortaya çıkardılar. Bu aynı duyuru , Jüpiter'in halkalarının doğasını sorgulamayı mümkün kıldı . Halkaların parçacıkların ışığın saçılması etkisinin bir sonucu olarak atılır bu parçacıkların çok düzensiz şekiller olduğunu ortaya koydu ve malzemeden kaynaklanan olmasının imkansız olduğu micrometeorites muhtemelen üzerinde, Jüpiter'in çok küçük uyduların üzerinde Metis ve Adrastée kimin, yerçekimi alanı (yerçekimi) son derece zayıftır.
Cassini'nin Satürn yakınında uzun süre kalması , 1981'de Voyager 2 uzay sondası tarafından keşfedilen Kuzey Kutbu'ndaki Satürn atmosferinin çok benzersiz yapısını incelemeyi mümkün kıldı . Bulut sistemi sahip altıgen bir şekle zaman içinde dengeli, her bir yan olan 13.800 kilometre büyüklüğüne ve tam bir devr olan 10 saat ve 39 dakika . Bu oluşumun merkezinde, bulutları saat yönünün tersine 500 km / s'den fazla bir hızla hareket ettiren 2.000 kilometre çapında bir kasırganın merkezi gözü bulunur . Altıgenin içinde yer alan ve daha küçük olan diğer girdaplar ise ters yönde dönerler. Bu oluşumun arkasındaki kesin mekanizma hala bilinmemektedir.
Satürn'deki yıl, 29 Dünya yılından biraz fazla sürer ve gezegenin ekseni, Dünya'nınki gibi eğik olduğu için mevsimlere ayrılır. Cassini'nin gelişinden önce birkaç kez yüzeyin ısınmasıyla bağlantılı mevsimsel bir fırtına (bu nedenle her 29 yılda bir ) gözlemlendi . Görünür özelliklerinden dolayı " Büyük Beyaz Nokta " olarak adlandırılan bu nokta, boylamda yavaş yavaş gezegeni çevreleyene kadar uzanan bir dizi beyaz benekle başlar. Nedenini açıklayamadan, sistematik olarak kuzey yarımkürede bulunur. Fırtına, ortaya çıktığında ayrıntılı olarak incelenebilirdi.aralık 2010, yani planlanan tarihten on yıl önce. Uzay sondası, fırtınanın 160 kilometre derinliğe kadar su buharı ve diğer malzemeleri yukarı ittiğini belirledi . Uzay sondasının aletleri, özellikle bu fırtınada ilk kez gözlemlendi, gezegenin hem aydınlık hem de karanlık tarafında şimşek çaktı.
Satürn'ün yıldız rotasyon döneminin incelenmesiBir gezegenin yıldız dönüş periyodunun belirlenmesi, onunla ilişkili tüm fiziksel fenomenlerin incelenmesi için esastır, çünkü gezegenin boylam sisteminin kurulması için bu yıldız dönüşü periyoduna güvenilir. Tellürik gezegenler söz konusu olduğunda, bu dönme periyodunu elde etmek için zemini gözlemlemek yeterlidir. Gaz halindeki gezegenler söz konusu olduğunda, “toprak” yoktur ve kalp, gezegenin atmosferinin çok derinlerine gömülür. Bu gezegenlerin kalbinin dönüşü ile ilgili gözlemlenebilir tek periyot onların manyetik alanıdır. Bu nedenle, gezegenin yıldız dönüş periyodunu bilmek için doğal radyo emisyonları üzerinde çalışılan gezegenin manyetik alanının dönüşünün neden olduğu modülasyonları inceliyoruz.
Jüpiter durumunda, bu şekilde elde edilen süre ( 9 sa 55 dak 29.68 s ) böylece çok yüksek bir kesinlikle belirlenir (her ölçüm arasındaki fark 0.08 s'yi geçmez , bu da % 0.000 1'lik bir kesinlik bağı yapar ) . Satürn durumunda , dönme periyodu ilk olarak Voyager sondasından alınan veriler kullanılarak belirlenir . Bu nedenle Satürn'ün yıldız periyodu 10 sa 39 dak 24 s'dir (göreceli doğruluk | % 0.02). 2000 yılında bilim adamları, Ulysses sondasından gelen radyo verilerini kullanarak , Voyager'ın ölçümlerinden bu yana Satürn'ün radyo emisyonlarının modülasyon süresinin değiştiğini gözlemlediler . Yeni ölçümler, Voyager tarafından ölçülenden %1 daha uzun bir süre veriyor . Cassini / RPWS / HFR cihazı ile elde edilen radyo ölçümleri, Satürn'ün radyo emisyonlarının modülasyon periyodundaki değişimi doğrulamaktadır. Satürn çevresindeki yörüngelerin ilk iki yılında (2004-2005) yapılan gözlemler, radyo periyodunun (yıl ölçeğinde) yüzde birkaç kesir kadar yavaş değiştiğini gösteriyor gibi görünüyor.
Satürn'ün kalbinin yıldız dönüş hızı değişemeyeceğinden, şüphesiz gözden geçirilmesi gereken radyo emisyonlarının modülasyonlarının yorumudur. Çoğunlukla Satürn'ün manyetosferinin gündüz tarafında yayılırlar ve güneş rüzgarının dinamik basıncı ile güçlü bir şekilde ilişkilidirler. Farklı yorumlar ileri sürülmektedir:
Henüz hiçbiri gözlemlenen değişkenliği tam olarak açıklamıyor ve Satürn'ün yıldız dönüş periyodunu elde etmeye izin vermiyor.
Bu nedenle Satürn'de bir boylam sistemi tanımlama sorunu çözülmemiş durumda. Sorun özellikle çetrefillidir, çünkü Satürn'ün dönme periyodu gerçekten Voyager tarafından ölçülen periyottan %1 daha yavaşsa , o zaman Satürn'ün tüm atmosferik sistemi süper rotasyondadır (yani, Satürn'ün kalbinden daha hızlı döner). gezegen), açıklanması zor.
Satürn bulutları.
Sahte renklerde Satürn'ün atmosferi.
Kuzey Yarımküre'de Fırtına (2012).
Üst bulut katmanının değişen opaklığını gösteren fırtınanın yanlış renk detayı.
Cassini'nin görevi sona ermeden önce, halkaların kökeniyle ilgili iki senaryo akla geliyor:
UIS aracı tarafından gözlemlenen malzemenin heterojen doğası, tek bir ayı malzemenin kaynağı yapacak olan bir felaket kökenini dışlıyor gibiydi. Bu senaryonun muhaliflerine göre, o zamandan beri biriken toz, halkaları çok daha az parlak hale getirmeliydi.
Cassini'nin 2017'nin sonunda halkalar ile Satürn'ün atmosferinin üst tabakası arasında gerçekleşen son yörüngeleri, karar vermeyi mümkün kıldı. Cassini , halkalardan çok kısa bir mesafede manevra yaparak yerçekimi ölçümleri yapabildi (halkaların yörüngesi üzerindeki etkisini gözlemleyerek) ve böylece birikmiş maddenin kütlesini belirleyebildi. Halkalar, önceki tahminlerden yirmi kat daha az olan yaklaşık 15.4 × 10 15 ton malzemeden yapılmıştır. Bu kütle, ay Mimas'ın beşte ikisine eşittir . Cassini'nin aletleri , halkalardaki toz oranının ne olduğunu ve halkalara periyodik olarak ne miktarda toz enjekte edildiğini belirlemeyi zaten mümkün kıldı. Tüm bu bilgiler, halkaların 10 ila 100 milyon yıl önce oluştuğunu ve muhtemelen 100 milyon yıl içinde tamamen yok olacaklarını söylememize olanak sağlıyor . Başlangıçta, halkalar çok daha büyük ve çok daha parlak olacaktı. Alınan ölçümler, halkaların başlangıcındaki afet olayının kesin olarak belirlenmesini mümkün kılmaz. Bunun izleri şüphesiz Satürn'ün uydularının jeolojik katmanlarında korunmaktadır.
Halkaların yapısı ve bileşimiCassini , ne Dünya'dan ne de önceki uzay sondaları tarafından tespit edilmemiş birkaç halka keşfetti. 5.000 kilometre genişliğinde ve çok yoğun olmayan ilk halka, Janus ve Epimetheus'un yörüngesi seviyesinde yer almaktadır . Halkanın yay adı verilen kısımları tespit edilmiştir.Eylül 2006, Méthone yörüngesi seviyesinde (yörüngenin 10° kısmı),haziran 2007Anthea yörüngesinde ve 2006'da Pallene yörüngesinde . Cassini'nin aletleri , Mimas ve Rhea'nın yörüngeleri arasında bulunan ve temel bileşenlerinin çok küçük çapıyla karakterize edilen E halkasının malzemesinin , Enceladus'un gayzerleri tarafından tedarik edildiğini belirlemeyi mümkün kıldı . Yörünge aracı ayrıca , dış kenarından çok uzakta olmayan A halkasında bulunan Keeler bölümünün kökenini de ortaya çıkardı . 42 kilometre genişliğindeki bu karık, bu vesileyle ortaya çıkan küçük bir ay olan Daphnis tarafından yaratılmıştır . Bunun yörüngesi, dalgalanmalar oluşturan halkaların yörünge düzleminden biraz sapar ve 1,5 kilometre yüksekliğe ulaşabilen dikey bir bileşene sahiptir . Bir halkada istisnai olan ve genellikle birkaç on metre kalınlığında olan bu fenomen, Satürn'ün ekinoksu sırasında görülebilen gölgesiyle ortaya çıktı. F halkası beri bilinmektedir Öncü 11 uçtu birkaç yüz kilometre genişliğinde iki tarafından kuşatılır, 1979 yılında bu halka çoban uydular , Prometheus'a ve Pandora istikrarının sağlanması. Cassini tarafından çekilen muhteşem görüntüler , yoluna çıkan madde iplikçiklerini yırtan ve bazen bir kilometre çapında buzdan mini ayların kaydığı perdeler oluşturan Prometheus'un yerçekimsel çekimine maruz kalan halkanın sürekli evrimini vurgulamıştır. , ayrıca ayın çekiciliğinden de etkilendi. İçindeMayıs 2005, Cassini halkalarının parçacık büyüklüğü dağılımını belirlemek ve Satürn'ün atmosferi ölçümlerini gerçekleştirmek üzere tasarlanmış occultation deneyleri, bir dizi başladı. Prob, bu amaçla çalışılan yörüngeleri yaptı. Bu amaçla, sonda halkalardan geçerek Dünya'ya doğru radyo dalgaları yaydı. Daha sonra halkaların yapısını belirlemek için bu dalgaların güç, frekans ve fazındaki değişimler incelenmiştir.
F halkasının malzemesi Prometheus tarafından bozulur.
Satürn tarafından maskelenen güneş ışığı, dağınık dış halkalar E ve G'yi ayırt etmeyi mümkün kılar.
2.5 ile sonuçlanan dikey yapılar km B halkasının kenarında görebilir.
Satürn'ün manyetosferinin özellikleri, Cassini'nin gelişinden önce, Pioneer 11 ve Voyager'ı 1970 ve 1980'deki Satürn araştırmaları sırasında yalnızca kısa gözlemlerden ortaya çıktığı için iyi bilinmemektedir . Cassini , birkaç yıl boyunca çok daha kesin gözlemler yapılmasına yardımcı olmuştur. enstrümanlar. Görev, güneş sistemindeki manyetik alana sahip diğer gezegenlerin aksine, Satürn'ün dönme ekseniyle tam olarak örtüşen bir eksene sahip olduğunu keşfetti. Cassini , gezegenin manyetik alanının, 10 saat 47 dakikalık aralıklarla tekrar eden büyük bir dalgalanmaya maruz kaldığını belirledi . Bilim adamlarının 2012 sonunda hala açıklayamadığı bu modülasyonun radyo dalgaları alanında karşılığı var ( Satürn Kilometrik Radyasyonu veya SKR). Sondanın bilimsel araçları manyetosferde bulunan maddenin esas olarak Ay Enceladus'un güney kutbunda bulunan gayzerlerden kaynaklandığını keşfetmeyi mümkün kıldı . Bu malzemelerin bileşimine, gayzerler tarafından atılan suyun bileşenlerinin bir araya gelmesiyle üretilen iyonlar ve moleküller hakimdir. Bilim adamlarının varsayımlarının aksine, Titan'ın atmosferinden kaçması beklenen önemli miktarda nitrojen bulamıyoruz. MIMI cihazı, D halkasının içinde, Satürn'ün yüzeyine en yakın halka şeklinde bir radyasyon kuşağının varlığını tespit etti.
Yaklaşık yedi yıl ve bir yolculuktan sonra 3,5 milyar arkasındaki Güneş Sistemi'nde kilometre Cassini , Huygens , Titan'da termal kalkan sayesinde ve iki paraşüt doğru dağıtım, indi14 Ocak 2005, 1.2 milyar kilometre uzaklıktaki Dünya'ya geri göndererek, o zamana kadar eşsiz kalitede bilgi ve görüntüler ( DISR tarafından çekilmiş ) .
Bilimsel Yüzey Modülü ( SSP ), burada, sert, ince bir kabuk altında toprağın kum kıvamında olduğunu ortaya koymaktadır. Görüntüleri çeken cihaz DISR'nin başkanı Martin G. Tomasko , Titan'ın manzaralarının Dünya'nınkilerle benzerlikler taşıdığını açıkladı . Sisler, yağış izleri, erozyon, mekanik aşınma, drenaj kanalları ağları, nehir sistemleri, kuru göller, kıyı manzaraları ve ada dizileri: “Titan'ı şekillendiren fiziksel süreçler, Dünya'yı şekillendirenlere çok benzer. Malzemeler, diğer taraftan, "fazla "egzotik" olan, Martin Tomasko ekler ESA , çünkü su (H 2 O) ile ikame edilir , metan (CH 4 , sıvı veya gaz halinde mevcut olabilir). Yüzeyinin Titan. Yağmur yağdığında, atmosferdeki maddeleri zemine bırakan eser miktarda hidrokarbonla karıştırılmış metan çökelmesidir . Martin Tomasko, "çok uzak olmayan bir geçmişte" yağmurların yağacağını da ekliyor.21 Ocak 2005.
Bu bilgiye göre Titan, bu nedenle, farklı gazlardan (metan, nitrojen, vb.) ve yerde, nehirler ve göller şeklinde bol sıvı metan içeren kriyovolkanik aktiviteden oluşan tek tip bir atmosfere sahiptir . Yerinde , yerinde yapılan ölçümlere göre -180 °C'de donmuş , bazen otomobil büyüklüğünde sayısız buz çakılları vardır.
Güneş Sistemi'nde (Dünya dışında) yüzeyde sıvı tespit edilen ilk yer olan sıvı etan gölü olan Ontario Gölü'nün keşfini , ardından denizlerin ve göllerin derinlemesine incelenmesini de bu misyona borçluyuz. Titan'ın .
analizlerİnişin kendisi birkaç soruyu gündeme getiriyor. Sonda 50 ila 70 kilometre arasında bir yükseklikte sisin içinden çıkacaktı . Aslında, Huygens , yüzeyin sadece 30 kilometre yukarısındaki bulutlardan ortaya çıkmaya başladı . Bu, bu yükseklikte rüzgarların yönünde bir değişiklik anlamına gelebilir. Sonda yere indiğinde kaydedilen sesler, aracın az çok çamurlu, en azından çok esnek bir yüzeye ulaştığını gösteriyor. "Darbede herhangi bir sorun yoktu. İniş beklenenden çok daha yumuşaktı . "
“DISR'nin yüksek çözünürlüklü kamera merceğinde madde parçacıkları birikmiş, bu da aşağıyı gösteriyor ve şunu gösteriyor:
"Sondadan gelen son paraşüt, inişten sonraki resimlerde görünmüyor, bu yüzden sonda muhtemelen paraşütü göreceğimiz doğuya bakmıyor. "
Görev tasarlanırken, yüzeyden 700 metre yükseklikte 20 watt'lık bir iniş ışığının yanması ve inişten en az 15 dakika sonra sahayı aydınlatması kararlaştırıldı . Tomasko, "Aslında, iniş ışığı tam olarak 700 metrede yanmakla kalmadı, Cassini görevine devam etmek için Titan'ın ufkunun ötesinde kaybolduğundan bir saatten fazla bir süre sonra çalışmaya devam etti. Satürn'ün çevresinde, " dedi Tomasko. Atmosferdeki molekülleri analiz etmek için kullanılan Huygens gemisinde bulunan kütle spektrometresi, yüzeyden 18.000 ila 20.000 metre yükseklikte kalın bir metan bulutunun varlığını tespit etti.
Huygens'in derinlere gömülüp gömülmediğini belirlemek için öne takılan DISR'den alınan diğer göstergeler, ıslak kum veya kil gibi görünen şeyleri ortaya çıkardı. John Zarnecki başkanı Gaz Kromatografisi ve Kütle Spektrometre : Titan'ın yüzeyini analiz (GCMS), söz konusu Biz şaşırttı”ama biz bu nispeten bir tabaka vardır altında ince bir film ile kaplı bir materyal olduğunu varsayabiliriz kum veya çamur gibi tek tip tutarlılık. "
Titan'ın kuzey kutbuna doğru nehir vadisi.
Titan'ın güney kutbu üzerinde kalıcı bir siklon durgunlaşıyor.
Cassini radarı tarafından yakın zamanda görüntülenen bir çarpma kraterinin bir parçası.
Sotra Facula , varsayımsal bir kriyovolkan.
Cassini'nin Satürn'ün sistemine gelişine kadar , küçük uydu Enceladus'un ( 500 kilometre çapında) Voyager uzay sondası tarafından çekilen görüntülerden kaynaklanan tek dikkat çekici özelliği, belirli bölgelerdeki özellikle pürüzsüz yüzeyi ve en yüksek albedo'su (yansıtma gücü) idi. Güneş Sistemindeki cisimler. 2005'ten itibaren, birkaç ardışık gözlem, Enceladus'u Titan ile birlikte Satürn sisteminin en ilginç nesnesi haline getirdi . Satürn'ün ayın yakınındaki manyetik alanının ölçümü , bir atmosferin varlığıyla çarpıtıldığını gösteriyor. Yakın uçuşlar, sürekli olarak Güney Kutbu bölgesinden fışkıran gayzerlerin saniyede 400 metre hızla su buzu ve basit kimyasal bileşikler karışımı püskürttüğünü gösteriyor . Gayzerler, yüzeyin altında aşağı yukarı büyük sıvı su ceplerinin varlığını öne sürüyorlar, ancak Enceladus'un -200 derecelik bir zemin sıcaklığına rağmen, buz kabuğunun altında bir sıvı okyanus barındırdığını kesin olarak belirlemek için on yıllık araştırmalar gerekecek. °C . Fırlatılan malzemenin bir kısmı yüzeye düşer, kalanı ise E halkasının oluşmasının sebebidir . Daha sonra uzay sondasının aletleri kullanılarak gerçekleştirilen bu halkanın bileşenlerinin analizi , bunların yalnızca 90 ° C'nin üzerindeki bir sıcaklığa getirildiğinde kaya ile etkileşime girdiğinde oluşabilen silika içerdiğini göstermektedir . Böyle bir konfigürasyon, sıvı su kaynağının, hidrotermal menfezlerin çıktığı kayalık bir çekirdek ile temas halinde olduğunu gösterir .
Güney Kutbu yüzeyinin çok kısa bir mesafeden çekilmiş fotoğrafları, özellikle genç bir yüzeyi, bir ev büyüklüğünde buz bloklarıyla dolu, tektonik aktiviteyi andıran kırıklarla aşılmış ve bir su buharı bulutu ile örtülmüştü. Kaplan çizgileri adı verilen bazı derin yarıklar gayzerlerin çıkış noktalarıdır. Ardışık üst uçuşlar, Enceladus'un güney kutbunun yüzeyinin tektonik hareketler geçirdiğini doğruladı. Bu aktivitenin motoru, Jüpiter'in Io volkanizmasındaki rolü gibi, Satürn tarafından üretilen gelgit kuvveti olabilir . Bu kuvvet sadece yüzeydeki buz tabakasına değil, aynı zamanda silikanın varlığının kanıtladığı gibi kaya çekirdeğine de etki eder, aynı zamanda hidrotermal menfezlerden gelen hidrojene de etki eder . Bir yeraltı okyanusunun varlığı, 2015 yılında yerçekimi alanı ve Ay'ın yörüngesindeki serbest bırakma hareketleri ölçümleriyle doğrulandı . Toplanan veriler, on kilometre derinliğindeki bir okyanusun, 30 ila 40 kilometre kalınlığındaki bir buz tabakasının altına gömülü olan Güney Kutbu seviyesine kadar uzandığını tahmin etmeyi mümkün kılıyor . Şaşırtıcı bir şekilde, Güneş'ten bu kadar uzak bir mesafede bulunan Enceladus, bir yaşam biçiminin ortaya çıkması için tüm koşulları bir araya getiriyor: ısı, bol sıvı su ve organik bileşikler. Ancak Cassini'nin bu alanda araştırmalara izin verecek bir aracı yok. Bununla birlikte, Kozmik Toz Analiz Cihazı ve İyon ve Nötr Kütle Spektrometre cihazları tarafından sağlanan veriler üzerinde yapılan bir 2018 araştırması , 'Enceladus'un gayzerlerinde birkaç yüz birleşik atomik kütle birimine sahip organik makromoleküllerin varlığını ortaya koydu.
Enceladus'un Güney Kutbu altındaki iç yapısını en yaygın senaryoya göre gösteren diyagram.
Kuzey Kutbu'nun yüzeyi daha eskidir, ancak aynı zamanda çatlaklar tarafından da geçilir.
Gayzerlerin etkinliği bu fotoğrafta görülebilir.
Kaplan çizgilerinin üzerindeki sıcaklık yaklaşık 20 Kelvin daha yüksektir.
Phoebe , önemli büyüklükteki uydulardan en uzak olanıdır: Satürn'ün yüzeyinden, Iapetus'u takip eden aydan dört kat daha uzaktır ( 13 milyon kilometre) . Yarı kutuplu bir eğimle (173 °) retrograd bir yörüngede dolaşır. Düzensiz bir şekilde küre şeklindedir, yaklaşık 220 kilometrelik bir çapa sahiptir ve çok karanlıktır. Cassini görevinden önceki tek görüntüler 1981'de Voyager 2 tarafından çekilmiştir ; alındıkları mesafe (iki milyon kilometreden fazla veya beş Dünya-Ay mesafesi) göz önüne alındığında çok az bilgi sağlarlar. Cassini , uzay sondasının yörüngesinin dışında yer aldığından, Satürn'ün etrafındaki yörüngeye yerleştirilmesinden 16 gün önce , ayın üzerinde yalnızca bir kez uçar . 11 Haziran 2004'te Cassini , Phoebe'den 2068 kilometre geçti ve ayın dönüş hızı sayesinde neredeyse tüm yüzeyini fotoğraflamayı başardı. Bu çok karanlık bir yüzeye sahiptir ( 0,06 albedo ), bazıları 80 kilometre çapında olan ve 16 kilometreye kadar yüksek duvarlara sahip kraterlerle kaplıdır . Satürn tarafından yakalanan bir asteroit hipotezi , kraterlerin içinde çok daha net bir maddenin gözlemlenmesiyle paramparça olur ve bu, 300 ila 500 çapa ulaşabilen bir toz tabakasının altına gizlenmiş su buzunun varlığına işaret eder . Su buzu, Phoebe'nin kütlesinin %30'unu temsil eder (Satürn'ün ana buzlu uyduları için %50'ye karşı). Phoebe kuşkusuz Güneş Sistemi tarihinin en başında Kuiper kuşağında oluşan Plüton'a benzer özelliklere sahip bir protoplanettir . Varlığının başlangıcında bir gezegensel farklılaşma sürecinden geçer . Soğuduktan sonra, yüzeyi darbelerle dövülür ve mevcut düzensiz şeklini verir. Daha sonra Satürn gezegeni tarafından yakalanır.
japetIapetus , büyüklüğüne göre Satürn'ün üçüncü uydusudur. Dönmesi dev gezegeninkiyle eşzamanlıdır , yani ona bakan yüz her zaman aynıdır. Yörüngesinde yer değiştirme yönünde bulunan çok karanlık ( 0,03 ile 0,05 arasında albedo ) ile karşı yarımküre, aksine parlak (0, 5 ila 0,6 albedo) arasında muhteşem bir renk farkı sunar . Cassini uzay sondası , bu asırlık muammaya bir cevap veriyor. Kızılötesinde çalışan aletleri , Phoebe'nin göktaşlarının çarpmasıyla aydan parçalanan enkazdan oluşan bir halkanın kökeninde olduğunu keşfeder . Çok ince olan bu halka, Dünya'dan gözlem yapan gökbilimciler tarafından keşfedilmemiştir. Bu halka bölgesinde dolaşan Iapetus, Phoebe'den koyu rengini veren maddeleri ön yüzünde (hareket yönüne çevrilmiş) biriktirir.
hiperionCassini , güneş sisteminin düzensiz (küresel olmayan) uydularının en büyüğü olan Hyperion'un ilk ayrıntılı gözlemlerini sağlıyor . 1981'de üzerinden çok uzaklardan uçan Voyager 2 , ancak derin kraterlerle kaplı ve kaotik bir dönme ekseni sunan bu patates şeklindeki ayın (410 × 260 × 220 kilometre) ilk portresini çizmeyi mümkün kıldı, muhtemelen daha büyük bir gök cisminin yok edilmesinden kaynaklanmaktadır. Cassini'nin çektiği muhteşem fotoğraflar , süngeri andıran bir dünyayı gözler önüne seriyor. Yüzeyini neredeyse hiç ejecta izi bırakmadan perdeleyen çok derin kraterler, kuşkusuz, ayın çok yüksek gözenekliliği ve düşük yoğunluğuyla bağlantılıdır: göktaşlarının bombardımanı malzemeleri çıkarmadı, onları sıkıştırdı. Kraterlerin duvarları parlaktır ve su buzunun varlığına ihanet eder. Öte yandan kraterlerin dibi karanlık ve kırmızımsıdır, çünkü çok düşük sıcaklık ( −180 °C ) uçucu maddelerin süblimleşmesine ve daha koyu maddelerin birikmesine neden olur . Tartışmalı bir hipoteze göre, kraterlerin olağanüstü derinliği, güneş ışınlarının karanlık madde tarafından yoğunlaşmasından kaynaklanır ve bu da su buzunun süblimleşmesine yol açar. Ayın yörüngesinin eksantrikliği, Hyperion'un yörünge rezonansında olduğu Titan'ın (iki ayın ortalama yörüngeleri arasında 260.000 kilometre arayla) yakınlığı ile korunacaktır . Hyperion'un düşük albedo'sunun (0.3), Titan'dan kaçan metan dahil olmak üzere karbondioksit ve diğer hidrokarbonların varlığından kaynaklandığına inanılıyor . Hyperion'un düşük ölçülen yoğunluğu (0,5'in biraz üzerinde) göz önüne alındığında, muhtemelen nispeten düşük yerçekiminin sıkıştırmadığı daha küçük gövdelerden oluşan bir yığından oluşur.
Satürn'ün yeni uydularıCassini-Huygens misyonu , 2012'nin sonunda, son yıllarda teleskoplar kullanılarak bilinen veya keşfedilen elli kadar aya eklenen on yeni küçük uyduyu (çapı on kilometreden az) keşfetmeyi mümkün kıldı . dayalı. Birçoğu o tarihte yalnızca geçici bir seri numarası taşıyor ve varlıklarını doğrulayan ek gözlemler bekliyor. 2004 yılında keşfedilmiş meton (çapı 1.6 kilometre ) ve Pallene arasında yer alan (çapı üç kilometre), Mimas'ın ve Enceladus ve alt grubu oluşturan Alcyonides , hem de 'yı (çapı üç kilometre), burada paylar Dione yörünge etrafında Satürn'ün arka Lagrange noktası L 5 . 2005 yılında keşfedilen Daphnis (sekiz kilometre çapında), Pan'dan ( 26 kilometre ) sonra Satürn'ün halkalarında dolaşan en büyük ikinci uydudur . Satürn'ün A-halkasını çevresine çok yakın ve Encke'nin bölümünün ötesinde ayıran Keeler bölümünün ( 42 kilometre genişliğinde) yaratıcısıdır . Geçişi bölünmeyi ortadan kaldırır, ancak çekim alanı, Cassini tarafından çekilen fotoğraflarda gösterildiği gibi, A halkasının içinde birkaç yüz kilometre derinliğinde dalgalar üretir . 2007 yılında Cassini görüntüleme ekibi keşfetti Anthée , Mimas'ın ve Enceladus arasında meton ve Pallène gibi bulunduğu çapında bir ay iki kilometre. 2008 yılında keşfedilen ve 500 metre çapındaki Aegon , şüphesiz bu ayı etkileyen çarpışmaların fırlattığı enkazların oluşturduğu G halkasında dolaşıyor .
Tethys (büyük) ve Enceladus (küçük).
Satürn'ün dört uydusunun yarı hizalanması.
Dione renklendi.
Mimalar .
10 Ekim 2003 tarihinde, İtalyan astrofizikçi Bruno gelen Bertotti Pavia Üniversitesi'nde ve meslektaşları gelen Luciano Az Roma Üniversitesi "La Sapienza" dan ve Paolo Tortora Bologna Üniversitesi sonuçlarını sunmak teori testi. Einstein'ın görelilik o Cassini sondası geçen yıl gerçekleştirildi. 2002 yazında, Dünya, Güneş ve Cassini-Huygens sondası , Güneş, Dünya ile sonda arasındadır. Çapı yanı sıra yeni zemin istasyonuna dört metrelik antene sonda ile iletişim ve teşekkür sırasında NASA Derin Uzay Ağı bulunan Goldstone içinde Kaliforniya , İtalyan astrofizikçiler ekibi bir frekans kayması gözlenen radyo dalgaları tarafından alınan ve Güneş'e yakın seyahat ettiklerinde Cassini-Huygens'ten yayılır . Genel görelilik teorisine göre, Güneş gibi büyük bir nesnenin, etrafındaki uzay-zamanı büktüğüne inanılır . Bu nedenle, yıldızın yakınından geçen bir ışık ışını veya radyo dalgası, bu eğrilik nedeniyle daha büyük bir mesafe kat etmelidir . Sondanın Dünya'ya ulaşmak için yaydığı dalgaların kat ettiği bu fazla mesafe, bunların alınmasını geciktirir; bu, ölçülen, nicelenen bir gecikmedir ve teoriyi Viking sondalarıyla yapılan önceki deneylerden elli kat daha büyük bir hassasiyetle doğrulamayı mümkün kılar. .
Genel görelilikten sapmalar bazı kozmolojik modeller tarafından öngörülse de, bu deneyde hiçbiri gözlemlenmemiştir. Gerçekleştirilen ölçümler, 50.000'de 1'lik bir doğrulukla teori ile uyumludur.
Bir ile Keşif uzay sondası gibi uzak bir gezegenin Satürn uzay aracı görev süresince ve kullanım enerjiye ihtiyaç, güneş radyasyonunu yerine geçebileceği kaynaklar onun nesnel ulaşacağı gerektiğini özellikle hız nedeniyle, pahalı , 100 kez bu Güneş'ten mesafeden daha zayıf: çok büyük güneş panelleri veya radyoizotop termoelektrik jeneratör . Satürn'ün, uydularının (özellikle Titan ve Enceladus'un ) ve halkalarının bariz bilimsel ilgisine rağmen Cassini ,eylül 2017 geliştirmede halef yok.
2008 yılında, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı ortaklaşa çalışılan Titan Satürn Sistemi Misyon bir orbiter yanısıra Aracına ve oluşan (TSSM) sıcak hava balonu incelemek amaçlanmıştır Titan , ancak bu proje ertesi yıl terk edildi. TSSM, Cassini sınıfının pahalı bir görevidir ve daha sonra, daha az iddialı görevler, NASA tarafından Discovery programının bir parçası olarak değerlendirilir (düşük maliyetli görevler): bunlar Titan Mare Explorer (2011) ve Enceladus Life Finder (2015)'dir. da tutulmamıştır.
2017'de, New Frontiers programının (NASA orta maliyetli misyonlar) bir parçası olarak en az beş görev sunuluyor : Satürn'ün atmosferine (SPRITE) dalarak bir anket gerçekleştiren bir uzay aracı; Enceladus'un gayzerleri , bu ayın üzerinde birkaç kez uçarken ve yaşam formlarının (ELSAH ve ELF) olası varlığını tespit ederken ve son olarak Titan'ı derinlemesine incelemeyi amaçlayan iki görev, ilki yörüngeden ( Oceanus ) ve ikincisi, özellikle cüretkar. teknik düzeyde, atmosferin yüksek yoğunluğundan ve bu ayın düşük yerçekiminden ( Dragonfly ) yararlanarak birkaç on kilometrelik uçuşlar gerçekleştiren bir drone vasıtasıyla . Dragonfly görevi , 2026'da planlı bir kalkış ve 2034'te Titan'a varış için 2019'da seçildi.
Proje geçmişi
NASA basın kitleri
Teknik Açıklama
Enstrümanlar
Sonuçlar
Popülerleştirme kitapları
Filmografi
Infographics ve dosyalar