Воспоминания о зонде Cassini: всё о миссии к Сатурну

Воспоминания о зонде Cassini: всё о миссии к Сатурну

Самая грандиозная миссия к Сатурну — в цитатах, цифрах и результатах.

22 последних оборота — и конец. 26 апреля 2017 года межпланетный зонд Cassini совершил первый из серии пролетов сквозь 2400-километровую щель между сверкающими кольцами Сатурна на скорости 125 тыс. км/ч, антенной прикрываясь от мелких осколков. 15 сентября он развернет антенну к Земле и отправится в последний прыжок, в бездну атмосферы газового гиганта. Еще минута — и всё: сейчас, пока до этого момента остается несколько недель, ученые не надеются, что сигналы от аппарата будут поступать дольше. Но это будут новые данные об одном из самых потрясающих миров Солнечной системы. Пролетая между планетой и ее кольцами, аппарат измерит их гравитацию и уточнит массу льда в кольцах. Это поможет определить их возраст и решить вопрос о происхождении. Миллиарды лет назад, вместе с самой планетой? Или, наоборот, сравнительно недавно, из других небесных тел, как это показал Cassini для кольца Е, наполненного выбросами Энцелада? Вдруг зонд рассмотрит даже подозрительный объект в кольце С, который может быть ядром, остатком тела, разбитого кольцами? С каждым оборотом приближаясь к атмосфере Сатурна, Cassini переключит внимание на нее, сфотографирует бури и проследит за составом — возможно, открыв загадки некоторых странных устойчивых штормов. Ученые ожидают, что еще через две минуты молчания зонд окончательно испарится, но нам останутся ответы и воспоминания.

Сатурн

Газовый гигант с системой ледяных колец и многочисленными спутниками. В 95 раз тяжелее Земли и в 9,5 раза дальше от Солнца, местный год длится 29,4 наших лет. Состоит в основном из водорода, средняя плотность меньше воды (0,69 г/см3). Очень бурная атмосфера (ветры на экваторе могут дуть быстрее 500 км/ч) и мощное магнитное поле, создающее полярные сияния. Cassini совершил 294 оборота вокруг планеты.

Кольца

Плоские и тонкие, из частиц льда и пыли размером от микрометров до метров. Самые плотные — кольца А и В, разделенные щелью Кассини. Внутреннее кольцо D достигает атмосферы, внешнее разреженное кольцо Фебы тянется на миллионы километров от нее. Проходя сквозь кольца и их щели, Cassini разворачивался «тарелкой» антенны вперед, используя ее как щит от возможного столкновения со случайными частицами.


Шестигранная буря

На северном полюсе Сатурна облака складываются в необычный шестиугольный шторм поперечником около 25 тыс. км. Как показал Cassini, он уходит в глубину атмосферы почти на 100 км. Природа этих устойчивых образований остается неясной. Возможно, они появляются в результате взаимодействия нескольких быстро вращающихся вихрей с более медленными потоками самой атмосферы.


Спиральные аномалии

Притяжение спутников вызывает возмущения в кольцах Сатурна. Cassini обнаружил, что некоторые из них направлены в сторону планеты, словно их порождает что-то на ней самой. Трудно представить, чтобы на газовом гиганте были горы или другие источники гравитационных аномалий, и феномен до сих пор не объяснен. Возможно, так проявляются колебания твердого ядра Сатурна.

Cassini уточнил скорость вращения Сатурна вокруг своей оси: 10 часов 45 минут 45 секунд. Это примерно на шесть минут медленнее, чем зарегистрировали зонды Voyager в 1980 и 1981 годах.

Дон Гарнетт (Университет Айовы): «Не думаю, что кто-то в связи с этим решил, будто вся планета целиком может замедляться. Похоже, что существует определенное отставание между вращением недр планеты и ее магнитного поля».


Желтый туман

Сквозь плотную атмосферу Титана зонд Huygens спускался почти два с половиной часа, отметив, что скорость ветра достигает 26 км/ч, а на высоте 18−19 км висят густые облака. Сверху он снял сложный «речной» рельеф, да и на месте посадки обнаружились округлые камни гальки. Еще около полутора часов зонд проработал на поверхности, успев передать на Cassini около 350 фотографий в желтых оттенках метанового тумана.


Спутники Сатурна

Луны Сатурна

62 спутника

13 размерами > 50 км

За кольцами и между ними

Научные миссии

635 Гб данных

453 048 снимков

162 пролета близ спутников

3948 научных публикаций

Космический аппарат Cassini

Масса: 2150 кг; Размеры: 4х6,7 м; Энергосистема: 885/603 Вт к концу работы; Общая стоимость: 3,26 млрд долларов; Участники: космические агентства США (NASA), Евросоюза (ESA), Италии (ASI) и еще 14 стран мира.

1.4-метровая остронаправленная антенна радара для картографирования Титана и других спутников, пара широконаправленных антенн.

2.Спектрометр для исследования частиц космической плазмы (CAPS).

3.Анализатор космической пыли (CDA), позволяющий выяснить размеры, скорость, заряд и направление движения частиц.

4. ИК-спектрометр (CIRS) для удаленных измерений температуры.

5. Масс-спектрометр INMS, анализирующий состав заряженных и нейтральных летучих частиц.

6. Камеры с широкоугольным и длиннофокусным объективами.

7. Инструменты для анализа заряженных частиц, картографирования и изучения магнитосферы (MIMI-LEMMS).

8. Магнитометр MAG на выдвижной 11-метровой мачте.

9. Антенны и датчики инструмента RPWS для регистрации плазматического и радиоволнового окружения аппарата.

10. Спускаемый модуль Huygens (DM) в комплекте с посадочным модулем (EAM), который обеспечил мягкое приземление на поверхность Титана 14 января 2005 года.

11. Источники энергии: три РИТЭГа (32,7 кг плутония-238).

12. Спектрометры видимого и ИК-излучения (VIMS).

13. Спектрометр УФ-излучения (UVIS).

14. Основной и дублирующий двигатели R-4D на самовоспламеняющейся смеси тетраоксида азота и монометилгидразина (тяга 445 Н). На аппарате также имеются 16 слабых маневровых гидразиновых двигателей тягой по 1 Н.


Энцелад

Самое блестящее тело Солнечной системы: яркое отражение (0,9 падающего видимого излучения) дает светлая, истрескавшаяся ледяная поверхность. Весной 2008 года Cassini прошел всего в 50 км над ней, сквозь выбросы ледяных гейзеров у южного полюса спутника, частицы которых образуют кольцо Е. Все указывает на наличие у него тяжелого ядра и жидкого водного океана, по крайней мере в южном полушарии.


Точные измерения гравитационного поля Энцелада подтвердили, что под его ледяной поверхностью скрывается жидкий океан глубиной порядка 10 км.

Дэвид Стивенсон (Калифорнийский технологический институт): «С учетом наших знаний о том, из чего сложены небесные тела, подобные этому, самым естественным вариантом будет вода».

Открыты новые спутники Метона и Паллена, 3 и 4 км в поперечнике. Они находятся между орбитами Мимаса и Энцелада, примерно в 200 тыс. км от центра Сатурна.


Титан

Непропорционально крупный спутник, на который приходится более 96% массы всех лун Сатурна. Единственное тело Солнечной системы, кроме Земли, на котором постоянно существует жидкость и происходит ее круговорот. Единственный спутник с плотной атмосферой. Облака и осадки, озера и реки из метана, активная кора из тяжелых углеводородов, криовулканизм — Cassini совершил 127 сближений с Титаном.


Кэролин Порко (Институт космических исследований, Колорадо): «Одной из главных задач возвращения к Сатурну был осмотр системы для поиска новых тел. Приятно думать, что среди предстоящих нам в ближайшие годы фантастических находок мы уже можем отметить подтверждение двух новых лун».

На Титане обнаружены и неплохо картографированы «углеводородоемы» — реки, озера и целые моря, заполненные жидким метаном и другими легкими углеводородами.

Ларри Содерблом (Геологическая служба США): «Мы увидели, что эти области темнее, чем что-либо на Титане… Cassini показал, что это озера, совсем такие, как на Земле. Титан как музыкальное крещендо: каждый пролет интереснее предыдущего».


Рея

Недра крошечной Реи, видимо, не дифференцированы, и она представляет собой смесь каменных пород и льда. Спутник движется одной и той же стороной вперед, и ведущее полушарие богато ударными кратерами, а заднее — следами тектонической активности, вызванной деформацией спутника гравитацией Сатурна. Cassini отметил торможение электронов в окрестностях Реи, что может говорить о наличии слабой системы колец.


Хронология

Перелет

1997

Запуск на борту HP Titan IV, стартовавшей с космодрома на мысе Канаверал

1998−2000

— Маневры в гравитационном поле Венеры, Земли и Юпитера

— Полет близ астероида (2685) Мазурский

Основная миссия

2004

— Прибытие в систему Сатурна

— Полеты близ спутников Фебы и Титана

— Открытие новых спутников: Метона, Паллена, Полидевк

— Отделение зонда Huygens (масса: 319 кг; диаметр: 2,7м)

2005−2007

— Мягкая посадка Huygens на поверхность Титана (14 января 2005 года)

— Наблюдение Сатурна и его колец, полеты близ крупных спутников

— Возможное обнаружение слабой системы колец у Реи

— Максимальное сближение с Титаном — 960 км

— Открытие спутников Дафнис и Анфа

Основная миссия

Миссия Equinox

2008

— Последний в рамках основной миссии Cassini пролет около Титана

— Открытие спутника Эгеон

— Объявлена новая миссия Equinox для наблюдений Сатурна в ходе местного равноденствия

— Озвучены планы на следующую научную миссию Solstice

Миссия Equinox

2009−2010

— Еще несколько полетов близ Титана и Энцелада

— Кратковременный переход в режим ожидания из-за технических проблем. После перезагрузки зонд почти полностью восстановил работоспособность

Последний прыжок

Миссия Solstice

2010−2017

— Работа по программе Cassini Solstice до весны 2017 года: еще 155 оборотов вокруг Сатурна, 54 пролета вокруг Титана, 11 — вокруг Энцелада, 2 — вокруг Реи и 3 — Дионы

— 123 608 км/ч — максимальная скорость

— 4 прохода сквозь кольцо D

— 5 пролетов через верхние слои атмосферы

— 1 минута от входа в атмосферу до потери контакта

— Падение в атмосферу Сатурна и гибель Cassini

Статья «Ответы и воспоминания» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2017).
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.