- Кассини (станция)
-
Кассини-Гюйгенс (англ. Cassini-Huygens) — автоматический космический аппарат, созданый 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. Это первый искусственный спутник Сатурна.
Содержание
Краткий обзор
Основными целями миссии являются:
- Определение структуры и поведения колец;
- Определение геологической структуры и истории поверхности спутников;
- Определение природы и происхождения тёмного материала на одном из полушарий Япета;
- Исследование структуры и поведения магнитосферы;
- Исследование поведения атмосферы Сатурна и структуры облачного покрова;
- Исследование облаков и тумана в атмосфере Титана;
- Определение характера поверхности Титана.
Планируется использование аппарата для изучения системы Сатурна в течение как минимум пяти лет.
Кассини-Гюйгенс — это результат 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 скорее всего миссия будет продлена.
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 две станции Фобос, запущенные Советским Союзом к Марсу, имеют большую массу.
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[1].
Масс-спектрометр ионов и нейтральных частиц
Спектрометр плазмы и радиоволн
Плазменный спектрометр
Ультрафиолетовый спектрометр-камера
Магнитосферная камера
Двойной магнетометр
Подсистема RF
Инфракрасный спектрометрЯдерный термоэлектрический генератор
Из-за большого расстояния Сатурна от Солнца невозможно использовать солнечный свет как источник энергии для аппарата. Поэтому «Кассини» получает энергию от радиоизотопного термоэлектрического генератора (РТГ), который использует для получения электричества плутоний (в данном случае — оксид плутония). Такие генераторы уже применялись для энергообеспечения других аппаратов, в частности «Галилео», «Новые Горизонты» и «Улисс», и рассчитаны на очень долгий срок работы. В конце 11-го года использования установленный на «Кассини» РТГ будет способен вырабатывать 628 ватт. Аппарат использует 32.8 килограммов плутония.
Хроника полёта
- 1997
- 15 октября — старт аппарата (8:43 UTC).
- 1998
- 1999
- 24 июня — второй гравитационный манёвр в поле тяжести Венеры.
- 18 августа — (03:28 UTC) гравитационный манёвр в поле тяжести Земли. За час и 20 минут до наибольшего приближения, Кассини приблизился на минимальное расстояние к Луне (377000 км.) и сделал серию снимков.
- 2000
- 23 января — пролёт мимо астероида 2685 Масурски (10:00 UTC). Кассини сфотографировал астероид[2] с расстояния 1,6 миллионов км. и оценил его диаметр как 15—20 км.
- 30 декабря — гравитационный манёвр в поле тяжести 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.
- 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 Майа из созвездия 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 года зонд Гюйгенс успешно вошёл в атмосферу Титана и совершил посадку на его поверхность.
Результаты миссии
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
В 2004 на изображениях, полученых 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 Метоне (англ. Methone), Палене (англ. Pallene) и Полидесис (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
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, полученые 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
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 больше, чем любое из Великих Озёр Северной Америки.
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.
Траектория
Запланированые 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.
№ Спутник Дата пролёта Расстояние, км 1. Феба 11 июня 2004 1997 2. Титан 26 октября 2004 1200 3. Титан 13 декабря 2004 2358 4. Япет 1 января 2005 65000 5. Титан 14 января 2005 60000 6. Титан 15 февраля 2005 950 7. Энцелад 17 февраля 2005 1179 8. Энцелад 9 марта 2005 500 9. Титан 31 марта 2005 2523 10. Титан 16 апреля 2005 950 11. Энцелад 14 июля 2005 1000 12. Мимас 2 августа 2005 45100 13. Титан 22 августа 2005 4015 14. Титан 7 сентября 2005 950 15. Тефия 24 сентября 2005 33000 16. Гиперион 26 сентября 2005 990 17. Диона 11 октября 2005 500 18. Титан 28 октября 2005 1446 19. Рея 26 ноября 2005 500 20. Титан 26 декабря 2005 10429 21. Титан 15 января 2006 2042 22. Титан 27 февраля 2006 1812 23. Титан 18 марта 2006 1947 24. Титан 30 апреля 2006 1853 25. Титан 20 мая 2006 1879 26. Титан 2 июля 2006 1911 27. Титан 22 июля 2006 950 28. Титан 7 сентября 2006 950 29. Титан 23 сентября 2006 950 30. Титан 9 октября 2006 950 31. Титан 25 октября 2006 950 32. Титан 12 декабря 2006 950 33. Титан 28 декабря 2006 1500 34. Титан 13 января 2007 950 35. Титан 29 января 2007 2776 36. Титан 22 февраля 2007 953 36. Титан 10 марта 2007 956 37. Титан 26 марта 2007 953 38. Титан 10 апреля 2007 951 39. Титан 26 апреля 2007 951 40. Титан 12 мая 2007 950 41. Титан 28 мая 2007 2425 42. Титан 13 июня 2007 950 43. Тефия 27 июня 2007 16200 44. Титан 29 июня 2007 1942 45. Титан 19 июля 2007 1302 46. Рея 30 августа 2007 5100 47. Титан 31 августа 2007 3227 48. Япет 10 сентября 2007 1000 49. Титан 2 октября 2007 950 50. Титан 19 ноября 2007 950 51. Титан 5 декабря 2007 1300 52. Титан 20 декабря 2007 953 53. Титан 5 января 2008 949 53. Титан 22 февраля 2008 959 54. Энцелад 12 марта 2008 995 55. Титан 25 марта 2008 959 56. Титан 12 мая 2008 959 57. Титан 28 мая 2008 959 58. Энцелад 30 июня 2008 101317 59. Титан 31 июля 2008 3980 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
Первоначально предлагалось несколько вариантов того, что делать с аппаратом после окончания основной миссии:
- перевод аппарата на вытянутую орбиту, где аппарат не столкнется 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, Нептуна или каких-либо объектов пояса Койпера).
Также рассматривается вариант вывода аппарата на траекторию столкновения с Меркурием. При этом будет использоваться гравитационное поле Юпитера. Столкновение произойдет примерно в 2021 на относительной скорости 20 км/с и позволит впервые изучить состав пород этой планеты.
В начале февраля 2007 было решено оставить аппарат на орбите Сатурна[3].
Примечания
См. также
Ссылки
- Кассини-Гюйгенс на сайте НАСА (англ.)(англ.)
- Кассини-Гюйгенс на сайте ЕКА (англ.)(англ.)
- Путешествие Кассини(англ.)
- Страничка об аппарате на русском
Исследование Сатурна космическими аппаратами С пролётной траектории Пионер-11 · Вояджер-1 · 2 С орбиты Кассини Жирный курсив обозначает действующие АМС Исследование астероидов космическими аппаратами Пролётные Галилео · NEAR Shoemaker · Deep Space 1 · Стардаст · New Horizons · Розетта · Кассини — Гюйгенс С орбиты NEAR Shoemaker · Хаябуса · Dawn Неудачные Хаябуса: Минерва Будущие Osiris · Don Quijote · SIMONE См. также Гаспра · Ида · Матильда · Эрос · Брайль · Аннифранк · APL · Штейнс · Лютеция · Масурски · Итокава · Веста · Церера · 1999 RQ36 Жирный курсив обозначает действующие АМС
Wikimedia Foundation. 2010.