Кассини-Гюйгенс

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Кассини-Гюйгенс
Cassini-huygens anim.gif
Заказчик

Соединённые Штаты Америки НАСА / Европа ЕКА / Италия ИКА

Оператор

НАСА, Европейское космическое агентство и Итальянское космическое агентство

Задачи

изучение Сатурна и его спутников, посадка на Титан

Пролёт

Венера, Юпитер, Сатурн,
спутники Сатурна

Выход на орбиту

1 июля 2004

Запуск

15 октября 1997 08:43:00 UTC

Ракета-носитель

Титан IV-B Центавр

Стартовая площадка

Соединённые Штаты Америки Мыс Канаверал

Длительность полёта

в полёте, 18 лет, 9 месяцев, 4 дня

NSSDC ID

1997-061A

SCN

25008

Технические характеристики
Масса

полный вес — 5600 кг
станция — 2150 кг
зонд — 350 кг

Размеры

высота: 6,7 м, ширина: 4 м

Мощность

~880 Ватт (1997)[1]
~670 Ватт (2010)[1]

Источники питания

3 плутониевых термоэлектрических генератора

Посадка на небесное тело

14 января 2005

Сайт проекта
Commons-logo.svg Кассини-Гюйгенс на Викискладе

Кассини-Гюйгенс (англ. Cassini–Huygens) — автоматический космический аппарат (АМС), созданный совместно НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством. «Кассини-Гюйгенс» предназначен для исследования планеты Сатурн, его колец и спутников. Комплекс состоит из орбитальной станции «Кассини» и спускаемого аппарата с автоматической станцией «Гюйгенс», предназначенной для посадки на Титан.

«Кассини-Гюйгенс» был запущен 15 октября 1997 года. 1 июля 2004 года после торможения вышел на орбиту спутника Сатурна. 25 декабря того же года спускаемый аппарат отделился от орбитальной станции и 14 января 2005 года вошёл в атмосферу Титана, обеспечив мягкую посадку автоматической станции на его поверхность. Первоначально миссия была запланирована до 2008, однако впоследствии продлена до лета 2010[2]. 3 февраля 2010 года было объявлено о дальнейшем продлении программы до 2017 года[3].

Орбитальная станция «Кассини» является первым искусственным спутником Сатурна. Автоматическая станция «Гюйгенс» — первый космический аппарат, который совершил мягкую посадку во Внешней Солнечной системе.

Задачи[править | править вики-текст]

Старт «Кассини-Гюйгенс»

Основными целями миссии являются:

  1. Определение структуры и поведения колец Сатурна;
  2. Определение геологической структуры и истории поверхности спутников;
  3. Определение природы и происхождения тёмного материала на одном из полушарий Япета;
  4. Исследование структуры и поведения магнитосферы;
  5. Исследование поведения атмосферы Сатурна и структуры облачного покрова;
  6. Исследование облаков и тумана в атмосфере Титана;
  7. Определение характера поверхности Титана.

История создания[править | править вики-текст]

Космический зонд является результатом сотрудничества трёх организаций; в процессе создания аппарата принимали участие 17 государств. Станция «Кассини» была построена усилиями НАСА. Зонд «Гюйгенс» был создан Европейским космическим агентством. Итальянское космическое агентство сконструировало антенну дальней связи и радарный высотометр (RADAR).

Общие затраты на миссию превышают 3,26 млрд долларов США, что включает в себя 1,4 млрд на предстартовую подготовку, 704 млн на обслуживание, 54 млн на поддержку связи с аппаратом и 422 млн на ракету-носитель[какую?]. Правительство США выделило 2,6 млрд долларов, Европейское космическое агентство 500 млн и Итальянское космическое агентство 160 млн.

Конструкция комплекса[править | править вики-текст]

«Кассини» на стадии сборки

Станция «Кассини» вместе с зондом «Гюйгенс» в настоящее время являются самым большим функционирующим межпланетным комплексом, а также самым тяжёлым межпланетным аппаратом, когда-либо успешно покидавшим околоземную орбиту. Орбитальный аппарат без зонда имеет массу 2150 килограммов. Вместе с Гюйгенсом, имеющим массу 350 килограммов, 3132 килограммами топлива и разгонным блоком, аппарат имеет массу 5600 кг (только три станции за всю историю космических исследований имели большую массу — запущенные СССР зонды «Фобос-1», «Фобос-2» и российская АМС «Марс-96» — однако все они не выполнили возлагавшихся на них задач).

Орбитальный блок «Кассини» несёт 12 научных приборов: радар для построения подробных карт поверхности Титана и спутников, спектрометры различных диапазонов, магнитосферная камера, магнетометр и пр.

Зонд «Гюйгенс» несёт 6 научных инструментов: для определения атмосферной структуры, доплеровский измеритель скорости и сноса, спектральный радиометр, газовый хроматограф/масс-спектрометр, коллектор аэрозолей и пиролизер, Пакет для научного исследования поверхности.

Хроника полёта[править | править вики-текст]

Траектория
Скорость аппарата относительно Солнца.
1997
15 октября — старт аппарата (8:43 UTC), с мыса Канаверал (Флорида, США) ракетоносителем Titan 4B/Centaur.
1998
26 апреля — первый манёвр в гравитационном поле Венеры, для набора необходимой скорости.
1999
  • 24 июня — второй манёвр в гравитационном поле Венеры.
  • 18 августа — (03:28 UTC) манёвр в гравитационном поле Земли (мимо Земли корабль прошел со скоростью 69 тыс. км/час). За час и 20 минут до наибольшего приближения, «Кассини» приблизился на минимальное расстояние к Луне (377 000 км) и сделал серию снимков.
2000
  • 23 января — пролёт мимо астероида (2685) Мазурский (10:00 UTC). Кассини сфотографировал астероид[4] с расстояния 1,6 млн км и оценил его диаметр как 15—20 км.
  • 30 декабря — гравитационный манёвр в гравитационном поле Юпитера. В этот день Кассини приблизился к планете на минимальное расстояние и провёл ряд научных измерений. Также зонд сделал множество цветных изображений Юпитера, наименьшие видимые детали поверхности имеют размер примерно 60 километров в поперечнике.
Юпитер
2001
  • 30 мая — во время перелёта от Юпитера к Сатурну, была замечена «дымка» в изображениях узкоугольной камеры Кассини (подобное впервые было отмечено на фотографиях звезды Майя из звёздного скопления Плеяд).[источник не указан 343 дня]
2004
  • 11 июня сблизился с Фебой — одной из крупнейших лун Сатурна, добыв доказательства того, что этот спутник может быть замерзшим артефактом времен формирования Солнечной системы (приблизительно четыре миллиарда лет назад).
  • 8 октября при близком прохождении возле Титана с помощью инфракрасной камеры был получен снимок образования на Титане, которое по всей видимости является криовулканом. С помощью спектрометра было установлено, что в истекающих потоках не преобладает водяной лёд. По некоторым версиям купол образован прорывом азотного льда на поверхность.
  • В ночь с 24 на 25 декабря зонд «Гюйгенс» отделился и начал своё движение к Титану.
2005
14 января зонд Гюйгенс успешно вошёл в атмосферу Титана и совершил мягкую посадку на его поверхность.

Сближения со спутниками Сатурна[править | править вики-текст]

Направления полета
Two Halves of Titan.png
Moon seen by Cassini - PIA02321.tif
PIA08148 (Rhea-Splat).jpg
Iapetus as seen by the Cassini probe - 20071008.jpg
Dionean Linea PIA08256.jpg
Tethys cassini.jpg
Fountains of Enceladus PIA07758.jpg
Титан Луна Рея Япет Диона Тефия Энцелад
Mimas before limb sharp (colored).jpg
Hyperion in natural colours.jpg
Phoebe cassini.jpg
PIA12714 Janus crop.jpg
PIA09813 Epimetheus S. polar region.jpg
Prometheus 12-26-09a.jpg
Flying By Pandora.jpg
Мимас Гиперион Феба Янус Эпиметий Прометей Пандора
Helene over Saturn.jpg
Atlas (NASA).jpg
Telesto cassini closeup.jpg
N00151485 Calypso crop.jpg
Methone PIA14633.jpg
Елена Атлас Телесто Калипсо Мефона

Основная часть[править | править вики-текст]

До 31 июля 2008 запланировано 45 сближений с Титаном, 4 сближения с Энцеладом, по 2 сближения с Япетом, Тефией и Реей, а также по одному сближению с Фебой, Дионой, Гиперионом и Мимасом.

Продлённый план пролётов[править | править вики-текст]

В рамках расширенной миссии, которая продлится до 10 июля 2010, предполагается 21 пролёт Титана, 8 пролётов Тефии, 7 пролётов Энцелада, 6 пролётов Мимаса, 5 пролётов Реи и 3 пролёта Дионы. Также предполагается несколько сближений с малыми спутниками, среди которых одно с Еленой.

Второй продлённый план пролётов[править | править вики-текст]

В рамках второй расширенной миссии, которая продлится до сентября 2017, предполагается 155 дополнительных витков вокруг Сатурна, 54 сближения с Титаном и 11 с Энцеладом.

Продление миссии[править | править вики-текст]

Первое продление[править | править вики-текст]

15 апреля 2008 г. NASA объявило о продлении миссии на 2 года[6] (до июля 2010 г.). Старт новой миссии, получившей название «Кассини Равноденствие» (англ. Cassini Equinox Mission), был запланирован на 1 июля 2008 г.[7] Эта миссия включала 60 дополнительных облётов вокруг Сатурна, 26 сближений с Титаном, 7 с Энцеладом, и по одному с Дионой, Реей и Еленой. С научной точки зрения Кассини также предстояло изучить кольца Сатурна, его магнитосферу и саму планету.

Второе продление[править | править вики-текст]

3 февраля 2010 года было объявлено о дальнейшем продлении программы до сентября 2017 года[8][3]. Первоначальное название продленной миссии было «Продленная продленная миссия» (англ. extended-extended mission), но затем оно было изменено на «Кассини Солнцестояние» (англ. Cassini Solstice Mission). Продленная миссия включает в себя 155 дополнительных витков вокруг Сатурна, 54 сближения с Титаном и 11 с Энцеладом.

Первоначально предлагалось несколько вариантов того, что делать с аппаратом после окончания основной миссии:

  • перевод аппарата на вытянутую орбиту, где аппарат не столкнётся ни с одним из спутников Сатурна (этот вариант сейчас является наиболее приоритетным);
  • направить аппарат в атмосферу Сатурна (как это было сделано с зондом «Галилео», исследовавшем Юпитер). Однако, для выполнения этого манёвра аппарату придётся пройти сквозь кольца планеты, что грозит потерей контроля над ним;
  • аппарат можно увести с орбиты Сатурна и направить в другие области Солнечной системы (аппарат предлагают использовать для исследований Урана, Нептуна или каких-либо объектов пояса Койпера);
  • также рассматривался вариант вывода аппарата на траекторию столкновения с Меркурием. В этом варианте было бы использовано гравитационное поле Юпитера. Это гипотетическое столкновение произошло бы примерно в 2021 г. на относительной скорости 20 км/с, что позволило бы изучить состав пород этой планеты.

Результаты миссии[править | править вики-текст]

Затмение Солнца Сатурном с расстояния 2,2 млн км 15 сентября 2006 (маленькая яркая точка на 10 часов от планеты возле узкого кольца — Земля)

Проверка общей теории относительности[править | править вики-текст]

10 октября 2003 были объявлены результаты эксперимента по проверке общей теории относительности, проведённые с помощью «Кассини». Наблюдался частотный сдвиг и задержка сигнала, приходящего от аппарата, в то время находившегося по другую сторону от Солнца, в соответствии с предсказаниями теории.

«Спицы» в кольцах Сатурна[править | править вики-текст]

Изображения, полученные 5 сентября 2005, изображали «спицы» в кольцах, впервые обнаруженные в 1977 при помощи наземных наблюдений и затем подтверждённые аппаратами Вояджер в 1980-x годах. Механизм образования «спиц» всё ещё не ясен.

Новые спутники[править | править вики-текст]

Дафнис

В 2004 на изображениях, полученных «Кассини», были найдены новые спутники. Они очень малы и получили временные названия S/2004 S 1, S/2004 S 2 и S/2004 S 5. В начале 2005 им присвоили названия Метона (англ. Methone), Паллена (англ. Pallene) и Полидевк (англ. Polydeuces).

1 мая 2005 в щели Килера был обнаружен спутник S/2005 S1, впоследствии получивший название Дафнис (англ. Daphnis). Это второй спутник Сатурна (после Пана), орбита которого лежит внутри колец.

Пролёт около Фебы[править | править вики-текст]

Изображение Фебы

11 июня 2004 «Кассини» пролетел мимо спутника Фебы. Это была первая возможность изучить спутник с такого близкого расстояния после пролёта Вояджера-2. Из-за особенностей движения Фебы вокруг Сатурна данное сближение является для «Кассини» единственным возможным.

Первые изображения спутника, полученные 12 июня 2004, показали, что спутник мало похож на обычный астероид. Некоторые участки сильно кратерированной поверхности были очень светлыми, предполагается, что под поверхностью находится водяной лёд.

Озёра на Титане[править | править вики-текст]

Озёра Титана

На радарных изображениях, полученных 21 июля 2006 были обнаружены «бассейны», заполненные жидкими углеводородами (метаном или этаном), расположенные в северном полушарии Титана. Это первый случай обнаружения существующих в настоящее время озёр вне Земли. Размеры озёр — от километра до сотен километров в поперечнике.

13 марта 2007 руководство миссии объявило об обнаружении большого скопления «морей» в северном полушарии Титана. Одно из морей по размерам несколько больше земного Каспийского моря.

Шестиугольный шторм[править | править вики-текст]

В ноябре 2006 на северном полюсе Сатурна была открыта атмосферная структура, представляющая собой шестиугольный шторм. Эта структура расположена на северном полюсе Сатурна и имеет в поперечнике более 25 тыс. километров.

Жизнь на Титане[править | править вики-текст]

Кассини-Гюйгенс обнаружили несколько химических аномалий на поверхности Титана.

Под действием солнечных лучей в атмосфере постоянно образуются водород и ацетилен, которые должны были наблюдаться в том числе на поверхности Титана. Однако следов ацетилена на поверхности не обнаружено, а количество водорода близко к поверхности уменьшается, что некоторые специалисты (Chris McKay, NASA’s Ames Research Center in Moffet Field, California; Heather Smith, International Space University in Strasbourg, France) трактуют как косвенные признаки наличия жизни. По их предположениям, на Титане могут существовать формы жизни, отличающиеся от земных, основанные на метане (вместо воды), дышащие водородом и питающиеся ацетиленом[9]. Предположения выдвигались ещё в 2005 году[10].

Однако менее оптимистичные специалисты (Mark Allen, NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California) склонны рассматривать биологические причины потери водорода и ацетилена в последнюю очередь, в первую очередь будут искаться все возможные небиологические объяснения такого явления. Сам Крис Маккей также признаётся, что результаты исследований открывают «очень необычную и в настоящее время необъяснимую химию… Возможно, не признаки жизни, но очень интересно».

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Todd J. Barber. Insider's Cassini: Power, Propulsion, and Andrew Ging. Saturn.jpl.nasa.gov (23 августа 2010). Проверено 20 августа 2011. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  2. НАСА еще на два года продлило жизнь "Кассини". Известия (16.04.2008). Проверено 10 июня 2010. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
  3. 1 2 Миссию зонда "Кассини" по исследованию Сатурна продлят до 2017 года. РИА Новости (4 февраля 2010). Проверено 4 февраля 2010. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
  4. http://ciclops.lpl.arizona.edu/PR/2000B11/PR2000B11A.html
  5. 1 2 JPL, NASA. 2004 - 2006 Saturn Tour Highlights (англ.). Проверено 21 октября 2015.
  6. NASA Extends Cassini's Grand Tour of Saturn (англ.). NASA (15.04.2008). Проверено 10 июня 2010. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
  7. Cassini To Earth: "Mission Accomplished, But New Questions Await!" (англ.). ScienceDaily (29.05.2008). Проверено 10 июня 2010. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
  8. Панин, Иван. Миссия к Сатурну ждет солнцестояния (рус.), Infox.ru (28.09.2010). Проверено 29 сентября 2010.
  9. Hints of life found on Saturn moon
  10. Has Huygens found life on Titan?