Aggorod.ru

Энциклопедический ресурс

Кассини-Гюйгенс
Кассини-Гюйгенс
Заказчик

НАСА / ЕКА / ИКА

Задачи

изучение Сатурна и его спутников, посадка на Титан

Пролёт

Венера, Юпитер, Сатурн,
спутники Сатурна

Запуск

15 октября 1997 08:43:00 UTC

Ракета-носитель

Титан IV-B Центавр

Стартовая площадка

Мыс Канаверал

Длительность полёта

в полёте, 14 лет, 11 месяцев, 11 дней

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
Кассини-Гюйгенс на Викискладе

Кассини-Гюйгенс (англ. Cassini–Huygens) — автоматический космический аппарат, созданный совместно НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством, в настоящее время исследующий планету Сатурн, кольца и спутники. Аппарат состоит из двух основных элементов: непосредственно станции Кассини (англ. Cassini orbiter) и спускаемого зонда Гюйгенс (англ. Huygens probe), предназначенного для посадки на Титан. Кассини-Гюйгенс был запущен 15 октября 1997 и достиг системы Сатурна 1 июля 2004. 25 декабря 2004 зонд Гюйгенс отделился от главного аппарата. Зонд достиг Титана 14 января 2005 и выполнил успешный спуск в атмосфере спутника. Станция Кассини при этом стала первым искусственным спутником Сатурна.

Содержание

Краткий обзор

Старт Кассини-Гюйгенс

Основными целями миссии являются:

  1. Определение структуры и поведения колец;
  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.

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 маршевый двигатель. Правительство США выделило 2,6 млрд долларов, Европейское космическое агентство 500 млн и Итальянское космическое агентство 160 млн.

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]. Продленная миссия включает в себя 155 дополнительных витков вокруг Сатурна, 54 сближения с Титаном и 11 — с Энцеладом.

История

Устройство аппарата

Станция Кассини вместе с зондом Гюйгенс в настоящее время являются самым большим функционирующим межпланетным комплексом. 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 килограммов. Только три станции имеют большую массу — запущенные СССР зонды «Фобос — 1», «Фобос — 2» и российская АМС «Марс-96».

Инструментарий аппарата

Спектрометр для получения карт в видимом диапазоне
Система получения изображений
RADAR

Инструмент для Радио-Обнаружения (англ. The Radio Detection and Ranging Instrument, RADAR) — инструмент для построения подробных карт поверхности Титана и спутников, а также для измерения высоты различных объектов на поверхности. Инструмент использует радиосигналы, отражённые поверхностью спутника. Также инструмент используется для прослушивания радиосигналов, испускаемых Сатурном и его спутниками[4].

Масс-спектрометр ионов и нейтральных частиц
Спектрометр плазмы и радиоволн
Плазменный спектрометр
Ультрафиолетовый спектрометр-камера
Магнитосферная камера
Двойной магнетометр
Подсистема RF
Инфракрасный спектрометр

Ядерный термоэлектрический генератор

Предстартовая подготовка РИТЭГ

Из-за большого расстояния Сатурна от Солнца невозможно использовать солнечный свет как источник энергии для аппарата. Поэтому «Кассини» получает энергию от радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), который использует для получения электричества плутоний (в данном случае — оксид плутония). Такие генераторы уже применялись для энергообеспечения других аппаратов, в частности «Галилео» и «Улисс», и рассчитаны на очень долгий срок работы. В конце 11-го года использования установленный на «Кассини» РИТЭГ будет способен вырабатывать 628 ватт. Аппарат использует 32.8 килограммов плутония.

Хроника полёта

1997
1998
1999
  • 24 июня — второй гравитационный манёвр в гравитационном поле Венеры.
  • 18 августа — (03:28 UTC) гравитационный манёвр в гравитационном поле Земли. 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 Масурски (10:00 UTC). Кассини сфотографировал астероид[5] с расстояния 1,6 миллионов 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. Это впервые было отмечено на фотографиях звезды Майя из звёздного скопления Плеяд.
2004
  • 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 посадку на его поверхность.

Результаты миссии

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

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

«Спицы» в кольцах Сатурна

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» ещё не ясен. Некоторые модели предполагают следующее появление «спиц» в 2007.

Новые спутники

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

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

Озёра Титана

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

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

Шестиугольный шторм

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

Жизнь на Титане

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[6]. Предположения выдвигались ещё в 2005 году[7].

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».

Траектория

Траектория аппарата после выхода на орбиту Сатурна
Скорость аппарата относительно Солнца.

Запланированные сближения со спутниками Сатурна

Основная часть

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

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.

Продление миссии

Первое продление

15 апреля 2008 г. NASA объявило о продлении миссии на 2 года[8] (до июля 2010 г.). Старт новой миссии, получившей название «Кассини Равноденствие» (англ. Cassini Equinox Mission), был запланирован на 1 июля 2008 г.[9] 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

3 февраля 2010 года было объявлено о дальнейшем продлении программы до сентября 2017 года[10][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»). 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, Нептун 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 на относительной скорости 20 км/с, что позволило бы изучить состав пород этой планеты.

См. также

Примечания

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

Ссылки

  • Кассини-Гюйгенс на сайте НАСА (англ.) (англ.)
  • Кассини-Гюйгенс на сайте ЕКА (англ.) (англ.)
  • Путешествие Кассини (англ.)
  • Страничка об аппарате на русском
  • «Визит к Властелину колец» — статья в журнале «Вокруг света»
  • Лучшие 30 снимков АМС «Кассини»

Кассини-Гюйгенс.