Cassini bir olan uzay sondası 'ın NASA misyon ihtiyaçları için Cassini-Huygens gezegeni incelemek için amaçları, Satürn ile, onun uyduları ve halkaları . tarihinde uzaya fırlatıldı15 Ekim 1997dan Cape Canaveral bir tarafından Titan IV -Centaur roket , bu daki misyonunu başladı Satürn sisteminin üzerinde1 st Temmuz 2004 ve üzerinde tamamladı 15 Eylül 2017Satürn'ün atmosferine dalarak . Sonda, Avrupa Uzay Ajansı , İtalyan Uzay Ajansı (uydu iletişim anteni için) ve birçok araştırma laboratuvarı ile Amerikan ve uluslararası üniversitelerin bilimsel araçlarının katkılarıyla Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından inşa edildi . 2004 yılında Titan'ın yüzeyine inen küçük Huygens iniş aracını taşıyor .
Cassini 2017'de büyük olan uzay aracı hiç 3.627 olmak üzere 5.853 kilogram olan kalkış ağırlığı ile, başlatılan kg arasında itici gazlar ( hidrazin ), 362 kg araçların ve 350 kg için Huygens Lander . Uzay sondası üç eksen boyunca sabitlenir ve enerji, görevin başlangıcında 885 watt üreten bir radyoizotop termoelektrik jeneratör tarafından sağlanır . Uzay sondası, Satürn'ün halkalarını ayrıntılı olarak inceleyen ve dev gezegenin bazı büyük uydularını ( Japet , Rhea , Tethys ve Dione ) keşfeden gökbilimci Jean-Dominique Cassini'nin (1625-1712) adını almıştır .
Cassini , Mariner Mark II serisindeki ikinci gemi olacaktı . İlk Comet Rendez Vous / Asteroid Flyby (CRAF) ile birlikte tasarlandı . Bununla birlikte, bütçe kesintileri, tasarımının basitleştirilmesine yol açtı, bu da Mariner Mark II serisinin dışında daha özel bir cihaza ve bu programda öngörülenden daha az zengin araçlara yol açtı .
Cassini-Huygens en ağır, en büyük ve en karmaşık gezegenler arası sondalardan biridir. Sadece Sovyetler Birliği tarafından Phobos'a gönderilen iki sondadaha ağır bir sistem oluşturdu. Cassini tek başına 2.150 kilogram boştur ve buna 350 kilogram Huygens ve tahrik için 3.132 kilogram yakıt ( hidrazin )eklenir. Cassini , 6.8 metre yüksekliğinde ve 4 metre genişliğindedir (HGA anten çapı). Manyetometrenin kutbu 11 metreyi bile ölçer. Bu karmaşıklık, hem Satürn'e doğru olan yörüngesi hem de planlanan birçok gözlem tarafından gerekli kılınmıştır. Prob, 1.630 birbirine bağlı devreye, 22.000 bağlantıya ve 14 kilometre kabloya sahiptir.
Özellikle, Dünya ile sonda arasındaki mesafe, hedefine ulaştığında 8,2 ila 10.2 astronomik birim arasında olduğundan, sonda ile üssü arasındaki sinyallerin hedefe ulaşması 68 ila 84 dakika sürmüştür. normal operasyonlar veya öngörülemeyen olaylar için zaman kontrolü imkansız. Hemen yanıt verse bile, bir olayın zamanından üssün sondadan komutlarına yanıt almasına kadar yaklaşık üç saat sürdü.
Cassini sondası 12 alt sistemden oluşur:
Cassini , toplam 362 kilogramlık bir kütleyi temsil eden on iki bilimsel alet taşıyor.
Spektrometresi içinde plazma tarafından oluşturulan Cassini, Güneybatı Araştırma Enstitüsü (SRİ), amaçları enerji ve belirlemek için elektrik yükü gibi partiküllerin elektron ve proton prob bakan. Bu dedektör , Satürn'ün uçsuz bucaksız iyonosferinden gelen parçacıkları analiz eder, aynı zamanda gezegenin manyetik alanının konfigürasyonunu da inceler. Ayrıca bu bölgedeki plazmayı ve Satürn'ün manyetosferindeki güneş rüzgarını da analiz eder . Cihaz üç sensörden oluşur: bir elektron spektrometresi, bir iyon ışını spektrometresi ve bir iyon kütle spektrometresi. Set 12,5 kilogram ağırlığında ve 14,5 watt tüketiyor. Veriler bilgisayar sistemine 8 kbit/s hızında aktarılır .
Cosmic Toz Analiz tarafından oluşturulur, Nükleer Fizik Max-Planck içinde Heidelberg , Almanya , boyut, hız ve Satürn yakın bulunan toz yönünü belirleyen bir cihazdır. Bu tozun bir kısmı gezegenin etrafında dönüyor , diğerlerinin ise farklı güneş sistemlerinden kaynaklanması mümkün . Bu nedenle Cassini'deki yerleşik analizörün amacı, kimyasal analizlerini gerçekleştirerek bu parçacıkların gizemini çözmeye yardımcı olmaktır. Bu gök cisimlerini neyin oluşturduğunun doğası ve aynı zamanda Evrenin kökeni hakkında daha fazla bilgi sahibi olmayı sağlar . Cihaz, belirli koşullar altında bir mikrometrenin ve hatta bir nanometrenin tozunu algılayabilir. Bu alet 1999 yılında, sonda Satürn'e ulaşmadan çok önce faaliyete geçirildi ve bilgi sağlamaya başladı. Jovian ortamında, CDA güneş sistemi boyunca 400 km/s hızla hareket eden tozu tespit etti . Jüpiter'den gelen bu parçacıklar sürekli olarak yayılıyor ve Jüpiter'den 100 milyon kilometreden fazla uzakta tespit edildi. CDA 16,36 kilogram ağırlığında ve 18,38 watt tüketiyor. Verilerini bilgisayar sistemine 0,524 kbit/s hızında iletir .
Kompozit kızılötesi spektrometre ile işbirliği içinde oluşturulan, CEA , Oxford Üniversitesi , NASA , Paris Gözlemevi ve Queen Mary College , analizler kızılötesi ışık Satürn ve atmosfer tarafından değil aynı zamanda yüzük ve yüzük yaydığı. Uydular ve çalışma onların bileşim ve sıcaklık. Bu alet aynı zamanda gezegenin atmosferini üç boyutlu olarak temsil etmeyi ve rakımın, gazın bileşiminin ve bulutların dağılımının bir fonksiyonu olarak sıcaklık ve basınç profillerini çizmeyi mümkün kılar. Bu araç aynı zamanda halkaların yanı sıra uyduların termal özelliklerini ve yüzey bileşimini de ölçer . Aynı zamanda, bu farklı gök cisimlerinin iç yapısının bir kısmının görselleştirilmesini de kolaylaştırır. CIRS, herhangi bir spektrometre gibi, radyasyonu (bu durumda kızılötesi) parçalar ve bu radyasyonu oluşturan farklı bileşenlerin (renklerin) gücünü ölçer. 39,24 kilogram ağırlığında ve 32,89 watt tüketiyor. Verilerini bilgisayar sistemine 6 kbit/s hızında aktarır .
Yüklü ve Nötr Parçacık Spektrometresi analizler gibi, yüklü parçacıkların bir alettir proton veya ağır iyonların gibi veya nötr parçacıklar atomu çevresinde Satürn ve Titan bunların atmosfer ile ilgili daha fazla bilgi edinmek için. Ayrıca Satürn ve uydularının halkalarından pozitif ve nötr iyonları da algılar. Cihaz, bu şekilde tespit edilen parçacıkların kimyasal bileşimini belirleyebilir. 9,25 kilogram ağırlığında ve 27,7 watt tüketiyor. Hızı 1.5 kbit/s'dir .
Kamera sistemi iki kameradan oluşmaktadır. Birincisi geniş açılı bir kamera ( Geniş Açılı Kamera - WAC), odak uzaklığı 200 milimetre ve genel görüşler için 3.5 diyafram açıklığı, ikincisi ise uzun odaklı bir kamera ( Dar Açılı Kamera - NAC) 2000 milimetre odak uzunluğuna ve 10.5'lik bir açıklığa sahip olan , yakın çekimlere izin verir. Her kamera bir megapiksel CCD sensör ile donatılmıştır . Bir dizi filtre eklemek için kullanılan, her kamera için iki tekerlekten oluşan bir mekanizma sayesinde video dizileri kaydedebilir ve filtreler kurabilirler. Böylece geniş açılı kamera, her biri 9 filtreyi destekleyen (yani toplam 18) iki tekerleğe sahipken, uzun odak uzaklıklı kameranın her biri 12 filtreli (yani toplam 24) iki tekerleğe sahiptir. Cihaz toplam 57,83 kilogram ağırlığında ve 59,9 watt tüketiyor. 365.568 kbit/s hıza sahiptir .
MAG, Satürn çevresindeki manyetik alanın yoğunluğunu ve yönünü doğrudan ölçmek için bir araçtır. Kronian manyetik alanı Satürn'ün kalbinde yaratılır. Bu manyetik alanın ölçümü, bu çok sıcak ve çok yoğun kalbi, oraya ölçüm aletleri göndermenin imkansızlığına rağmen, incelemenin bir yoludur. MAG'ın amacı, Titan ve diğer buzlu uyduların manyetik özelliklerini belirlemek ve Satürn'ün manyetik alanı ile etkileşimlerini incelemek için Satürn'ün manyetosferinin üç boyutlu bir modelini üretmektir. Cihaz 3 kilogram ağırlığında, yaklaşık 3.10 watt tüketiyor ve verilerini ortalama 3.60 kbit/s hızında iletiyor .
Bu alet, Satürn'ün manyetosferindeki iyonların ve elektronların yanı sıra hızlı nötronların bileşimini, elektrik yükünü ve enerjisini ölçmek için tasarlanmıştır. Bu alet, Satürn'ü çevreleyen iyonize gazların (plazmaların) görüntülerini sağlar ve iyonların yükünü ve bileşimini belirler. RPWS gibi, bu cihazın da üç sensörü vardır: parçacıkların ( iyonlar , elektronlar , protonlar ) açısal dağılımını ölçen düşük enerjili manyetosferik ölçüm sistemi (LEMMS ), c' yani her yönden gelen parçacıkların sayısı, bir yük - enerji-kütle spektrometresi (CHEMS), iyonların bileşiminin ve yükünün analizine izin verir ve iyon kamerası ve nötr parçacıkların ( iyon ve nötr kamera - INCA), iyonize ve nötr parçacıkların üç boyutlu bir görselleştirmesini elde etmek için kullanılır ( nötronlar ) ve hızları. Bu enstrüman 16 kilogram ağırlığında ve 14 watt güç tüketimine sahip. Verileri 7 kbit/s hızında aktarır .
Cassini radarı , herhangi bir radar gibi , indüklenen ışının geri dönüş süresini (kabartma) ve zayıflamasını (iletkenlik) ölçerek, gözlemlenen arazinin rahatlamasını ve elektriksel iletkenliğini belirlemek için bir mikrodalga ışınının yansımasını kullanır . Cassini'nin radarı öncelikle Titan'ı gözlemlemek için tasarlanmıştır (yüzeyinde okyanusların varlığını ve bu durumda konumlarını belirlemek için), ancak aynı zamanda Satürn'ü, halkalarını ve diğer uydularını gözlemlemek için de yararlıdır. Radarın kullanımı üç yönlüdür: incelenen arazinin profilini algılamak için kullanılan 0,35 ila 1,7 kilometre çözünürlüğe sahip sentetik bir algı sensörü, 90 ila 150 metre hassasiyete sahip bir altimetre ve bir doğrulukla bir radyometre 7 ila 310 kilometre, radar sensörünün pasif bir mikrodalga sensörü olarak kullanılmasına izin verir. Verilen detaylar Titan yüzeyinde yapılan ölçümlerle ilgilidir. Radar, Ku bandında 13.78 GHz frekansında çalışır . Bu enstrüman 41,43 kilogram ağırlığında ve 108,4 watt tüketiyor. Verileri 364.8 kbit/s hızında aktarır .
RPWS deneyi, elektriksel ve manyetik bir ölçüm cihazıdır. Dört alıcının bağlanabileceği üç grup sensörden (elektrikli antenler, manyetik antenler ve Langmuir probu ) oluşur: bir yüksek frekanslı alıcı ( Yüksek Frekanslı Alıcı - HFR), bir geniş bantlı alıcı ( Geniş Bant Alıcı - WBR) , bir orta frekanslı alıcı (MFR) ve bir düşük frekanslı dalga biçimi alıcısı (LFWR). Enstrüman ayrıca bir Dijital İşlem Birimi (DPU) ve bir Güç Dönüştürücü içerir . Deney, frekans olarak 1 ila 16 MHz aralığını kapsar . Düşük frekanslı cihazlar (MFR, WBR ve LFWR) esas olarak gezegenler arası ortamdaki yerel plazma salınımlarının ve Cassini'nin içinden geçtiği gezegen manyetosferlerinin incelenmesine adanmıştır . Yüksek frekanslı alıcı (HFR, Meudon Gözlemevinde üretilmiştir ), uzayda serbestçe yayılan radyo dalgalarını (örneğin auroral radyo radyasyonu) inceler. Langmuir probu ayrıca ortam ortamının yoğunluğunu ve sıcaklığını da ölçer. RPWS deneyinin ana hedefleri, Satürn'ün manyetize ve iyonize ortamının incelenmesidir: gezegenin manyetik alanının incelenmesi, yerinde yerel koşulların ölçümü, bu radyo emisyonlarının uzaktan ölçümü, şimşek tespiti. Titan'ın) atmosferi. Cihaz 6,8 kilogram ağırlığında, ortalama 7 watt tüketiyor ve ortalama 0,90 kbps veri hızı üretiyor .
Bu enstrüman, frekansı ve gücü çok kararlı bir radyo vericisidir. Sinyalini her zaman sinyal kaybının ve olası frekans değişikliklerinin doğru bir şekilde ölçüldüğü Dünya'ya gönderir. Bu, Satürn'ün halkalarındaki veya gezegenin atmosferindeki parçacıklar gibi radyo dalgalarının içinden geçtiği malzemeler hakkında bilgi verir. Dolayısıyla bu alet, sondanın bir parçasını oluşturan bir parçadan ve Dünya'da bulunan bir parçadan oluşur. Cihaz 14,38 kilogram ağırlığında ve 80,7 watt güç tüketimine sahip.
Bu alet, ultraviyole radyasyonu algılayabilen bir dizi dört teleskoptan oluşur . Bu tarafından imal edilmiştir Atmosferik ve Uzay Fizik Laboratuvarı ile birlikte (LASP), Colorado Üniversitesi, Max-Planck Enstitüsü içinde Güneş Sistemi Araştırmaları Lindau , Almanya. Ultraviyole ışınları, görünür ışık spektrometrisi kullanılarak algılanamayan gazları görmeyi mümkün kılar ve bu alet, Satürn'ün hidrojen , oksijen , su , asetilen ve etan gibi cisimler sistemindeki keşfin yolunu açmıştır . Bir yıldıza (özellikle Güneş'e), örneğin, atmosferin bileşimini ve yapısını kesin olarak belirlemeyi mümkün kılan bir ayın atmosferi gibi opak olmayan bir nesneden bakmak özellikle verimli olabilir. Titan'ın. Ayrıca bu alet, Satürn'ün halkalarında kamera sisteminin gözlemleyebildiğinden on kat daha küçük nesneleri algılar. Bu enstrüman 14.46 kilogram ağırlığında ve 11.83 watt güç tüketimine sahip. Verilerini bilgisayara 32.096 kbit/s hızında iletir .
Bu cihaz iki spektrometrik kameradan oluşmaktadır. Birincisi görünür ışığı , ikincisi kızılötesi radyasyonu parçalar . Bu cihaz, üç oktav üzerindeki radyasyonu algılayabilir ve yansıyan güneş radyasyonu spektrumunun %99'unu yakalayabilir. 0,35 ile 5,1 mikrometre arasındaki 352 farklı dalga boyunda radyasyonu yakalar. İncelenen nesnelerin bileşimini, yapısını ve sıcaklığını belirlemeye yardımcı olmak için tasarlanmıştır. Titan'da bir buz yanardağının ve Enceladus'ta taze buzun varlığını zaten belirledi . Ayrıca, Satürn'ün meteorolojik evrimini incelemek için uzun vadeli bir projenin parçası olarak kullanılır. Bu enstrüman 37,14 kilogram ağırlığında ve 27,20 watt tüketiyor. Toplanan verileri 182.784 kbit/s hızında iletir .