Гюйгенс (зонд)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Зонд «Гюйгенс»
Huygens probe dsc03686.jpg
Макет зонда «Гюйгенс»
Заказчик

Европа ЕКА

Производитель

Европа ЕКА

Задачи

спуск на Титан

Спутник

Сатурн

Выход на орбиту

25 декабря 2004 02:00 UTC

Запуск

15 октября 1997 08:43:00 UTC

Ракета-носитель

Титан-4-B / Центавр

Стартовая площадка

Соединённые Штаты Америки Канаверал LC40

NSSDC ID

1997-061C

Технические характеристики
Масса

319 кг

Размеры

1,3 м в диаметре,
2,7 м (термозащитный панцирь)

Мощность

250 Ватт

Срок активного существования

22 дня (всего),
4 ч. (активная фаза)

Посадка на небесное тело

14 января 2005, 12:43 UTC

Координаты посадки

10°17′37″ ю. ш. 163°10′39″ в. д. / 10.2936° ю. ш. 163.1775° в. д. / -10.2936; 163.1775 (G), Ксанаду, Титан

Сайт проекта
Commons-logo.svg Зонд «Гюйгенс» на Викискладе

Зонд «Гю́йгенс» (англ. Huygens probe) создан Европейским космическим агентством и назван в честь голландского астронома XVII века Христиана Гюйгенса. Зонд был запущен 15 октября 1997 года в связке с космическим аппаратом «Кассини». 25 декабря 2004 года зонд отделился от своего носителя и начал самостоятельное движение к Титану. 14 января 2005 года зонд «Гюйгенс» успешно вошёл в атмосферу Титана и совершил посадку на его поверхность в области, получившей название Ксанаду. Это была первая в истории мягкая посадка, совершённая во Внешней Солнечной системе. Зонд сел на твёрдую поверхность, хотя посадка в океане была также предусмотрена его конструкцией.

Цели[править | править вики-текст]

Всего «Гюйгенс» должен был выполнить 5 основных задач[1]:

  1. Определить физические характеристики атмосферы Титана (плотность, давление, температура и т. д.) в зависимости от высоты;
  2. Измерить процентное соотношение составляющих атмосферы;
  3. Исследовать химические и, в частности, фотохимические процессы в атмосфере, особенно в отношении органических молекул, а также формирование и состав аэрозолей;
  4. Охарактеризовать метеорологию Титана, в частности, физику облаков, грозовые разряды и общую циркуляцию;
  5. Исследовать физическое состояние, топографию и состав поверхности Титана.

Инструментарий[править | править вики-текст]

Для осуществления научных экспериментов зонд «Гюйгенс» был оснащён шестью инструментами:

  • Инструмент «Гюйгенса» для определения атмосферной структуры (Huygens Atmospheric Structure Instrument, HASI) — измерение физических и электрических свойств атмосферы Титана;
  • Доплеровский измеритель скорости и сноса (Doppler Wind Experiment, DWE) — изучение направления и силы ветров Титана;
  • Формирователь изображений при спуске/спектральный радиометр (Descent Imager/Spectral Radiometer, DISR) — отображение спуска и исследование уровня освещённости;
  • Газовый хроматограф/масс-спектрометр (Gas Chromatograph/Mass Spectrometer, GC/MS) — идентификация и измерение химического состава атмосферы Титана;
  • Коллектор аэрозолей и пиролизер (Aerosol Collector and Pyrolyser, ACP) — анализ атмосферных аэрозольных частиц;
  • Пакет для научного исследования поверхности (Surface-Science Package, SSP) — определение свойств поверхности.

Спуск на Титан[править | править вики-текст]

Спуск на парашютах сквозь атмосферу спутника занял у «Гюйгенса» 2 часа 27 минут 50 секунд. Столкновение аппарата с поверхностью Титана происходило на скорости 16 км/ч (или 4,4 м/с), при этом приборы испытали кратковременные перегрузки, в 15 раз превышающие ускорение свободного падения на Земле. Этот толчок вывел из строя один из сенсоров, однако несколькими минутами спустя его функционирование возобновилось. Работоспособность зонда превзошла самые оптимистичные ожидания. «Кассини» принимал сигналы «Гюйгенса» на этапе спуска в течение 147 минут 13 секунд и с поверхности — ещё 72 минуты 13 секунд до момента, когда орбитальный аппарат скрылся за горизонт. После этого сигналы зонда некоторое время принимались на радиотелескопе в Австралии, хотя и оказались слишком слабыми, чтобы использовать их в качестве канала передачи информации.

Сам «Гюйгенс» не отправлял информацию непосредственно на Землю. В его задачу входила передача данных «Кассини», который и осуществил дальнейшую её передачу на Землю, когда севший на Титан зонд остался в зоне, невидимой для передачи сигнала. Всего было передано более 500 мегабайт информации, в том числе порядка 350 изображений. Всего планировалось передать на Землю 700 фотографий, но из-за сбоя в компьютерной программе (предположительно, по причине ошибок при её разработке) половина изображений, переданных «Гюйгенсом», была утеряна.

Результаты[править | править вики-текст]

Основные результаты[править | править вики-текст]

Поверхность Титана с высоты 16,2 километров
Поверхность Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс»

Во время спуска «Гюйгенс» отбирал пробы атмосферы. Скорость ветра при этом (на высоте от 9 до 16 км) составила приблизительно 26 км/ч. С помощью внешнего микрофона удалось сделать запись звука этого ветра. Бортовые приборы обнаружили плотную метановую дымку (ярусы облаков) на высоте 18—19 км, где атмосферное давление составляло приблизительно 50 килопаскалей (5 1·103 кгс/м²), или 380 миллиметров ртутного столба. Внешняя температура в начале спуска составляла −202 °C, в то время как на поверхности Титана оказалась немного выше: −179 °C.

Согласно интерпретации данных с зонда «Гюйгенс», сделанной Тэцуо Токано из Кёльнского университета, верхняя часть облаков состоит из метанового льда, а нижняя — из жидких метана и азота[2].

Снимки, сделанные в ходе спуска, показали сложный рельеф со следами действия жидкости (руслами рек и резким контрастом между светлыми и темными участками — «береговой линией»). Однако темный участок, на который спустился «Гюйгенс», оказался твердым. На снимках, полученных с поверхности, видны камни округлой формы размером до 15 см, несущие следы воздействия жидкости (галька).

Изучение свойств грунта было осуществлено с помощью пенетрометра. Первоначально грунт интерпретировали как тонкую корку сравнительно однородной консистенции на более мягкой основе («крем-брюле»). Позже данные пенетрометра были пересмотрены: теперь считается, что при посадке он ударился о гальку, после чего погрузился в грунт, общая консистенция которого соответствует консистенции влажного песка или плотного снега. Зонд погрузился в грунт на глубину 10—15 см. При этом из грунта выделялся метан (его выбросы были зарегистрированы приборами зонда).

Неожиданности[править | править вики-текст]

  1. Одной из первых неожиданностей стало существование на Титане второго, нижнего, слоя ионосферы, лежащего между 40 и 140 км (максимум электропроводности на высоте 60 км).
  2. Жёлтая метановая дымка, которая так мешает наблюдать поверхность Титана, присутствует в атмосфере на всех высотах, хотя первоначально ожидалось, что ниже 60 км атмосфера будет практически прозрачной.
  3. Полной неожиданностью для учёных оказалось то, что на высоте около 80 км в атмосфере Титана царит практически мёртвый штиль — сюда не проникают ни ветры, дующие ниже 60 км, ни турбулентные движения, наблюдаемые вдвое выше. Причины такого странного замирания движений пока не удаётся объяснить. Основу атмосферы Титана, как и на Земле, составляет азот. Второй по значимости газ — метан (CH4) — занимает место, в чём-то подобное водяному пару в земной атмосфере. А в нижних слоях атмосферы могут даже образовываться метановые облака[3].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]