Cassinijeve fotografije. Fotografije Saturna in njegovih lun, ki jih je posnelo vesoljsko plovilo Cassini

15. septembra 2017, približno ob 14:55 po moskovskem času, je Cassini, vesoljsko plovilo, ki je sestavilo najbolj podrobno sliko Saturna doslej, zaključilo svojo večletno misijo. Zdaj, zahvaljujoč Cassiniju, vemo o svetovih nove lune, kjer bi lahko nastalo življenje, o strukturi ogromnih in neverjetnih obročev, pa tudi o ogromnih nevihtah, ki obstajajo na plinastem velikanu. Naprava je zbrala ogromno podatkov o edinem satelitu v sončnem sistemu, ki ima svojo atmosfero – Titanu. V spomin na eno najbolj zapletenih, dragih in uspešnih medplanetarnih misij predlagamo, da se spomnimo njenih glavnih rezultatov.

Pred dvajsetimi leti

Razvoj misije Cassini-Huygens je leta 1982 začela skupna delovna skupina Nacionalne akademije znanosti ZDA in Evropske znanstvene fundacije. Pri izdelavi naprave je sodelovalo 19 držav in tri vesoljske agencije (NASA, ESA in Italijanska vesoljska agencija). Do takrat so planet z obroči že obiskala tri vesoljska plovila - Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980) in Voyager 2 (1981). Eno glavnih odkritij prejšnjih misij je bilo, da ima Saturnova največja luna, Titan, izjemno gosto atmosfero, ki ne omogoča neposrednega raziskovanja njene površine. Poleg tega je postalo jasno, da polov magnetno polje planeti neverjetno natančno sovpadajo z geografskimi – to nenavadna najdba zdi se zelo zapleteno, preprosta naloga: Ugotovite dolžino dneva na Saturnu.

Nova skupna misija naj bi povedala več o značilnostih Saturnovega sistema. Sprva naj bi trajalo približno tri leta, glavna pozornost znanstvenikov pa je bila namenjena atmosferi Titana in Saturna, magnetosferi plinastega velikana, geologiji njegovih satelitov in analizi sestave sistema obročev.

15. oktobra 1997 je naprava izstrelila iz Cape Canaveral. Pot do Saturna je trajala več kot šest let – Cassini je izvajal gravitacijske manevre v bližini Venere (dvakrat), Zemlje in Jupitra, cilj pa je dosegel šele poleti 2004. Kasnejša odkritja so privedla do trikratnega podaljšanja misije: najprej za dve leti zaradi Saturnovega enakonočja, nato še za šest let med menjavo letnih časov in končno do "velikega finala" - zadnje štirimesečne faze.

Pristanek na Titanu

Eden najbolj impresivnih rezultatov misije je bil pristanek sonde Huygens na Titanu 14. januarja 2005. to edinstven spremljevalec, ki ima gosto atmosfero (eninpolkrat gostejšo od Zemljine), je edini tak objekt v celotnem sončnem sistemu. Pri razvoju sonde so raziskovalci upoštevali številne teorije, da bi lahko bil Titan pokrit z metanskim oceanom, Huygens pa je bil pripravljen tako na pljusk kot na pristanek na trdnih tleh. Kot se je kasneje izkazalo, ima Titan dejansko rezervoarje s tekočimi morji amoniaka in metana, vendar zasedajo relativno majhen del satelita.

Huygens ni preučeval le sestave atmosfere (v bližini površja delež metana doseže pet odstotkov, ostalo je dušik), temveč je izmeril tudi hitrost vetrov blizu površine satelita - izkazalo se je, da je po naročilu nekaj metrov na sekundo, kar je primerljivo s šibkimi kopenskimi vetrovi. Sonda je prenašala tudi slike s površine Titana in celo posnetih zvokov, ki ga obdaja med spustom. Kasnejša skupna analiza podatkov Huygensa in Cassinija je pokazala, da je pod površjem satelita ogromen vodni ocean.

Znanstveniki so tudi dokazali, da ima Titan svoj analog vodnega cikla v naravi, le metan igra vlogo vode v njem. Tako kot na Zemlji dežuje voda, se na Titanu občasno pojavljajo metanske deževnice, relief in oblika kamnin na površini satelita pa kažeta na obstoj tekočih tokov.

Huygensova dejavnost na Titanu je doslej edino uspešno pristajanje v zunanjem osončju.

Oblaki nad Saturnom od daleč izgledajo kot poteze kozmičnega čopiča - to je učinek interakcije tekočih komponent v atmosferi planeta

Gejzirji Enceladusa

Leta 2005 so fotografije in drugi podatki, ki jih je zbral Cassini, razkrili, da je vsaj ena od Saturnovih lun geološko aktivna. Prej je veljalo, da je to nemogoče, saj so se sateliti ohladili in so bili predaleč od Sonca, toda nad južnim polom Encelada je naprava "videla" jasne sledi gejzirjev - 250-kilometrske oblake vode, ki bruhajo iz pod površjem. Izkazalo se je, da so njihovi viri dolge napake na ledeni površini satelita - tako imenovane "tigrove črte".

V naslednjih letih je bil pomemben del prizadevanj misije namenjen preučevanju teh perjanic. Prvič, raziskovalci so dokazali, da njihov vir ni izoliran rezervoar, kot je podledeniško jezero, ampak svetovni ocean, ki pokriva celoten satelit. Njena globina je ocenjena na 45 kilometrov, debelina ledu nad njo je od dva do dvajset kilometrov.

Pred skoraj dvema letoma je naprava naredila nevaren manever in letela skozi vodne oblake na višini le 49 kilometrov nad površino satelita. Njegovi masni spektrometri so v emisijah zaznali velike količine vodika, metana in ogljikov dioksid. Njihove koncentracije, kot tudi samo dejstvo njihove prisotnosti, kažejo, da na dnu oceana potekajo hidrotermalni procesi, ki lahko zagotavljajo energijo živim organizmom. Danes Enceladus velja za enega najbolj obetavnih krajev sončni sistem za nastanek nezemeljskega življenja.

Saturn ob solsticiju

Rojstvo prstanov

Prstani so morda najbolj prepoznavna značilnost Saturna. To je sistem prašnih obročev, ki se raztezajo na več sto tisoč kilometrov, katerih debelina je ponekod le nekaj deset metrov. Starost prstanov in njihov natančen izvor še vedno nista znana. Astronomi na ta sistem gledajo kot na prototip mladega Osončja, v katerem so se planeti šele začeli oblikovati.

Cassini je razkril izjemno zapletenost in variabilnost tega sistema. Tako številne Saturnove lune s svojo gravitacijo povzročajo različne vrtince v prstanih, kot se to dogaja v F-obroču pod vplivom Pandore in Prometeja. Nekateri obroči se še vedno oblikujejo, na primer E-obroč, katerega snov izvržejo gejzirji Enkeladusa.

Po zaslugi Cassinija so v tem sistemu odkrili nov objekt - Janus-Epimetejev obroč, ki je nastal iz prahu in kamnitih delcev, izvrženih ob trkih Janusa in Epimeteja z različnimi nebesnimi telesi. Poleg tega so slike iz naprave omogočile odkrivanje neverjetnih struktur na meji B-obroča - nenavadne "gore", ki se dvigajo 2,5 kilometra nad ravnino obročev.

Poleg tega je naprava s preučevanjem prstanov odkrila najmanj osem novih Saturnovih satelitov. Med njimi so Polidevk, Palen, Meton, Anta, Egeon in Dafnis. Premer teh nebesna telesa ne presega nekaj kilometrov.

Saturnovi letni časi

Ena od glavnih prednosti Cassinija je njegova dolga misija. V 13 letih bivanja v bližini Saturna je naprava videla več sprememb v letnih časih planeta - od zime do poletja na severni polobli (saturnovo leto traja skoraj 30 zemeljskih let). Čeprav je velikan desetkrat dlje od Sonca kot Zemlja, spremembe v osvetljenosti še vedno vodijo do pomembnih sprememb v ozračju plinastega velikana. Tako je na primer orjaški šesterokotnik, nevihta pravilne šesterokotne oblike, ki divja na severnem polu, med misijo spremenil barvo iz modre v zlato. Znanstveniki to pripisujejo kemične transformacije, ki se pojavljajo v ozračju pod vplivom vse večje količine sončna svetloba zaradi nastopa poletja.

Saturnov severni pol v sončnih žarkih. Velikanski šesterokotnik nad polom - nevihta

Še en pojav na plinskem velikanu je povezan z letnimi časi - nastanek "naper" v Saturnovih prstanih. To so podolgovati klinasti predmeti, ki se vrtijo z obroči, vendar se nahajajo na določeni višini nad njimi. "Napere" so odkrili Voyagerji, vendar je zahvaljujoč Cassiniju postalo jasno, da je to očitno periodični pojav, ki ga opazimo ob koncu Saturnove zime.

Leto dni po Saturnovem enakonočju, s prihodom pomladi na severni polobli velikana, so raziskovalci na Cassinijevih slikah odkrili ogromno nevihto. Njegova površina je bila osemkrat večja od površine Zemlje. Po odčitkih inštrumentov se je v neurju pojavilo do deset bliskov na sekundo. Njegovo gonilna sila Izkazalo se je tudi spreminjanje osvetlitve.

Magnetno polje

Ena od nalog, s katerimi se sooča Cassini, se je izkazala za pretežko. Na podlagi dnevnih sprememb Saturnovega magnetnega polja je morala aparatura ugotoviti, kakšna je prava dolžina dneva na planetu. Običajno se takšna nihanja opazijo, ko je magnetno polje rahlo odklonjeno od osi vrtenja planeta. Toda v primeru Saturna se je izkazalo, da je odstopanje med magnetnim poljem in poli manjše od 0,06 stopinje.

Neposredni poskusi merjenja hitrosti vrtenja iz nihanj magnetnega polja so dali precej velik razpršitev - od 10,6 do 10,8 ure, odvisno od letnega časa merjenja in poloble, na kateri je bila naprava. Za "veliki finale" misije so načrtovane številne dodatne meritve.

In seveda ne moremo ne omeniti na stotisoče slik, ki ga je izdelal Cassini (nekaj smo jih že objavili prej - in ), in gigabajti poslanih znanstvenih podatkov, ki še čakajo na obdelavo. V zadnjem dejanju misije je naprava opravila številne nevarne meritve, ki so bile prej nedosegljive. V zadnjih štirih mesecih je sonda v bližnjih srečanjih (le nekaj tisoč kilometrov nad oblaki) podrobno preučila Saturnovo gravitacijsko in magnetno polje ter zbrala informacije o materialu, ki sestavlja notranje obroče. Cassini je do izgube signala še naprej oddajal informacije v realnem času iz masnega spektrometra, kar mu omogoča, da ugotovi, katere snovi obdajajo napravo. Njihova analiza bo še vedno vzela veliko časa in povsem možno je, da bodo njeni rezultati prinesli nova odkritja - na primer, končno bo razrešena skrivnost starosti Saturnovih prstanov. Lahko le čakamo na nove objave ekipe misije in upamo na zgodnje nadaljevanje raziskav v sistemu planeta z obroči.

Vladimir Korolev

Notranji pogled na Saturnova obroča C in B

Vesoljsko plovilo Cassini, ki je bilo leta 1997 poslano na Saturn, porabi zelo malo goriva. Vendar ga NASA namerava uničiti, da bi se izognila nenamernemu trku z eno od Saturnovih lun in njeni kontaminaciji, saj bi to lahko vplivalo na tuje življenje, če seveda obstaja. A preden bo Cassini uničen, bo še naprej letel med Saturnom in njegovimi obroči ter posnel čim več novih podatkov.

Kako dolga je misija za raziskovanje Saturna?

Raziskovalci so zadnja tri desetletja delali na načrtovanju, izgradnji, lansiranju in upravljanju misije za preučevanje Saturna.

Vesoljsko plovilo Cassini na jedrski pogon je bilo izstreljeno oktobra 1997, a je v orbito okoli plinastega velikana vstopilo šele julija 2004 in od takrat zbira podatke o samem planetu in njegovih lunah. A vsega lepega je prej ali slej konec. In za Nasino vesoljsko sondo, vredno 3,26 milijarde dolarjev, bo ta dan 15. september 2017.

Kaj je povzročilo potrebo po uničenju naprave?

Na tiskovni konferenci, ki je potekala v ameriški vesoljski agenciji 4. aprila, so raziskovalci pojasnili, zakaj želijo uničiti svoje vesoljsko plovilo in kako nameravajo izvesti načrt, imenovan Veliki finale. Za uničenje Cassinija bodo Nasini raziskovalci uporabili preostale rezerve goriva na njem in ga poslali na pot trčenja s Saturnom.

"Prav zaradi Cassinijevih odkritij so se znanstveniki odločili, da ga uničijo," je povedal Earl Maze, inženir v Nasinem laboratoriju za reaktivni pogon, ki vodi misijo.

Mazejeva je mislila na ocean tople slane vode, ki ga je odkril aparat. Ta ocean se skriva pod ledeno skorjo Encelada - velik satelit Saturn in njegovi hlapi so poslani v vesolje. Nasina sonda je oktobra 2015 letela skozi ta oblak pare in ledu, analizirala material in posredno proučevala sestavo podzemnega oceana. Izkazalo se je, da je sposoben podpirati nezemeljsko življenje.

"Ne moremo dovoliti, da bi plovilo nehote trčilo s tem nedotaknjenim predmetom," je dejala Mazejeva. - Cassini mora ostati na varni razdalji. In ker bi jo radi poslali na Saturn, je edina izbira, da sami uničimo sondo in nadziramo ta proces.« Toda Mazejeva in raziskovalci iz 19 držav ne bodo pustili, da bi njihova sonda propadla brez boja. Načrtujejo pridobiti zadnje bajte podatkov, ki jih robot lahko zbere, preden bo Cassini dočakal svoj konec na Saturnu.

Namen vesoljskega plovila

Dolgo preden je Cassini vstopil v Saturnovo orbito leta 2004, so znanstveniki misije analizirali njegovo pot, da bi se vozilo lahko prosto in varno gibalo mimo velikanskega plinastega planeta, njegovih lun in ledenih obročev. Njihov cilj je pridobiti čim več novih slik, gravitacijskih podatkov in odčitkov magnetizma, ne da bi ogrozili ladjo ali uporabili preveč velika količina svoje omejeno raketno gorivo.

Pomanjkanje goriva

Toda po 13 letih delovanja na razdalji skoraj 1,45 milijarde kilometrov od Zemlje je bil rezervoar za gorivo Cassinija skoraj prazen. To pomeni, da se misija bliža koncu, a ko bo goriva zmanjkalo, bo sposobnost znanstvenikov za nadzor nad vozilom zelo omejena. To je izjavil Jim Green, vodja planetarne znanstveni program NASA, med tiskovno konferenco.

NASA bo morda poslala Cassinija na kakšen drug planet, morda na Uran ali Neptun. Leta 2010 pa so se vodje misije odločili, da jo obdržijo v orbiti okoli Saturna, saj so menili, da bo misija učinkovitejša z znanstvena točka vizija. Toda to vesoljsko ladjo dejansko obsodi na ognjeno smrt.

Kako znanstveniki načrtujejo uničenje naprave

Misija se bo uradno začela 22. aprila 2017. Takrat bo naprava zadnjič poletela blizu Titana, Saturnovega ledenega satelita, ki ima več gosto atmosfero kot naš planet, morja tekočega metana in celo dež.

Titanova gravitacija bo delovala kot frača za Cassinija. Naprava bo preletela Saturn (njegovo atmosfero) in 26. aprila šla skozi ozek prostor med planetom in notranjim robom njegovih obročev.

Ta manever bo "poslovilni poljub" naprave, saj je znanstveniki ne bodo vrnili nazaj v orbito planeta.

Zadnji podatki

Prostor med Saturnom in njegovimi obroči je širok nekaj manj kot 2 tisoč kilometrov. »Ko se bo naprava tako približala planetu, bo znanstvenikom zagotovila najboljši pogled na njegove poli kot kdaj koli prej,« pravi Linda Spilker, znanstvenica projekta Cassini in NASA planetarna znanstvenica. Na severnem in južnem Saturnovem tečaju bo mogoče videti velikanske orkane.

Med zadnjim letom nad Saturnom se bo Cassini lahko zelo približal severni pol planet, ki je še vedno slabo razumljen. Ta drog ima šesterokotno obliko in morda bodo znanstveniki s približevanjem lahko razumeli, kaj prispeva k njegovim jasnim parametrom.

Cassini bo posnel tudi fotografije sijaja na Saturnovih polih, ugotovil, iz katerega materiala so masivni obroči planeta, in celo preučil, kaj se skriva pod njegovimi oblaki.

Občutljiva magnetna in gravitacijske meritve, ki ga Cassini prej ni mogel ujeti iz orbite planeta, bo pomagal odgovoriti na vprašanja o notranji strukturi Saturna, vključno s tem, kako veliko je njegovo kamnito jedro in kako hitro se lupina kovinskega vodika vrti okoli njega.

»Kako hitro se vrti Saturn? - vpraša Spilker. "Če je naklon magnetnega polja majhen, nam bo to pomagalo izračunati dolžino dneva." Nekaj ​​ur pred zadnjim potopom 15. septembra 2017 bo naprava na Zemljo poslala zadnjo serijo slik in nato pripravljena na uničenje.

Slovo od Cassinija

Cassini je 2,78-tonski robot, opremljen z občutljivimi instrumenti, ki niso zasnovani za oranje skozi ledeni material Saturnovih obročev pri hitrostih, večjih od 112.000 kilometrov na uro. Poleg tega ni bil zasnovan tako, da bi se potopil v atmosfero plinskega velikana in nadaljeval z delom ter pošiljal podatke znanstvenikom.

Kljub temu znanstveniki, ki vodijo misijo, pravijo, da bodo storili vse, kar je v njihovi moči, da zaščitijo instrumente pred poškodbami in ohranijo podatke do zadnjih trenutkov delovanja plovila. Najprej bodo to storili z glavno stožčasto anteno, ki jo bodo uporabili kot ščit za kamero in druge pomembne dele aparat. A tudi če naprava izgubi stik z Zemljo, bo še vedno padla tja, kamor so znanstveniki načrtovali. Razlika je le v tem, da novih podatkov ne bodo mogli pridobiti, kot trenutno načrtujejo.

Veliki finale

Ko bo Cassini začel svojo zadnjo vožnjo, bo uporabil svoje zadnje pogonsko gorivo za boj proti atmosferskemu uporu in ohranil svojo anteno usmerjeno proti Zemlji. V tem času bo preučevala atmosfero Saturna in na Zemljo v realnem času oddajala odčitke sestave plinov. A meritve sploh ne bodo trajale dolgo. Naprava bo začela razpadati, izhlapevati in sčasoma postala del planeta, zaradi katerega je pred 20 leti zapustila Zemljo, da bi jo raziskala. Čeprav člani posadke Cassinija pravijo, da se veselijo velikega finala, si vseeno ne morejo kaj, da ne bi občutili obžalovanja.

»Res se bomo težko poslovili od tega malega vesoljska ladja, ki je lahko naredil toliko za znanost,« je dejal Spilker. "Skupaj sva že dolgo."

To je to. Ob 11 urah 55 minutah 46 sekundah po univerzalnem času je Nasin komunikacijski kompleks za globoko vesolje v Canberri prejel zadnji signal iz Cassinija. Zdaj imamo samo še eno napravo v bližini velikanskega planeta. Govorimo seveda o postaji Juno. Mimogrede, Cassini je posredoval informacije iz Saturnove atmosfere približno 30 sekund dlje, kot je bilo pričakovano. Tudi tu se mu je uspelo odlikovati in preseči načrt. Čez nekaj časa mislim, da podrobno poročilo o zadnje minuteživljenje Cassinija, njegovo obnašanje med ponovnim vstopom in zbrani podatki. Upam, da ne bo kakšnih presenečenj.

Medtem pa občudujmo nekaj najnovejših slik iz Cassinija. Na Zemljo jih je naprava poslala v noči s 14. na 15. september. Tukaj je končna slika Titana, drugega najpomembnejšega cilja misije, pa tudi brezplačne točke za "oskrbo z gorivom". Zahvaljujoč uporabi gravitacije satelita je Cassini lahko izvedel številne manevre, za katere preprosto ni imel dovolj goriva. Slika je bila posneta z razdalje 774 tisoč km.
Enceladus vstopa v krak plinskega velikana. Najverjetneje bo prav ta satelit tarča naslednje misije, ki bo šla na Saturn. Vprašanje je le, kdaj točno se bo to zgodilo. V času snemanja se je Cassini nahajal 1,3 milijona km od Enkeladusa.

15. septembra 2017 je vesoljsko plovilo Cassini zgorelo v Saturnovi atmosferi. Ta dogodek je združil ljubitelje vesolja po vsej Zemlji. Cassini ni bil kakršen koli satelit. Bil je eden glavnih simbolov vesoljskih raziskav in znanosti nasploh. Isti simbol kot teleskop Hubble ali veliki hadronski trkalnik.

Cassini je bil izstreljen leta 1997. Samo predstavljajte si – to je leto, ko so izšli Titanic, Quake 2 in prvi Fallout. Med delom Cassinija je odraščala cela generacija. Številni sodobni ljubitelji astronomije so se začeli zanimati za vesolje po zaslugi Cassinija. Zato se danes spominjamo zgodovine misijona in mu izkazujemo zasluženi poklon.

Od koncepta do lansirne plošče

V letih 1980–1981 je par opravil zgodovinski prelet mimo Saturna. Posneli so prve podrobne fotografije planeta, njegovih obročev in satelitov ter analizirali atmosfero in magnetno polje. Rezultati so astronome presenetili. Izkazalo se je, da so Saturnovi obroči sestavljeni iz več sto tankih obročev, ki se oblikujejo kompleksen sistem. Titan, največja Saturnova luna, se je izkazala za neprozorno vidni spekter plast ogljikovodikove meglice. Satelit Iapetus je bil videti, kot da ga je načrtovalec sončnega sistema pozabil naslikati: ena njegova polobla se je močno svetila, kot svež sneg, druga je bila črna, kot saje.

Sestava Cassinija

Voyagerji fizično niso mogli ostati v bližini planeta in ga preučevati dlje. Da bi razkrili skrivnosti Saturna in njegovih lun, je bila potrebna bistveno drugačna misija. Naprava, ki bi lahko šla v orbito okoli planeta in ga raziskovala več let.

Leta 1982 so znanstveniki iz Nase in Ese začeli prva posvetovanja o skupni dolgotrajni misiji v sistem Saturn. Sestavljen bi bil iz orbiterja in landerja, ki bi pristal na Titanu in videl, kaj se dogaja na njegovi površini. Misija je bila poimenovana po Giovanniju Cassiniju, slavnem astronomu iz 17. stoletja, ki je odkril štiri Saturnove lune in vrzel v njegovih obročih.

Pogajanja niso bila lahka. Takrat so se odnosi med Naso in Eso zapletli zaradi odpovedi številnih skupnih projektov. Toda leta 1988 so se partnerji končno dogovorili o porazdelitvi odgovornosti. NASA bi morala zgraditi orbiter Cassini, ESA - pristajalna sonda za Titan Huygens. Ime je dobil po Christiaanu Huygensu, ki je odkril Saturnove in Titanove prstane.

Model Huygensovega aparata

Cassinijeve težave se s tem niso končale. Skupni proračun projekta je presegel tri milijarde dolarjev (80% sredstev je namenila Nasa), ameriški kongres pa je že večkrat zagrozil, da bo projektu odvzel sredstva. Tudi v Nasi niso vsi podprli misije. Toda Cassini je preživel, v veliki meri zahvaljujoč prizadevanjem lobistov ESA. Stvari so prišle celo do pisem ameriškemu podpredsedniku Alu Goru, v katerih ga je prosil, naj ne zapre programa. Posledično je misija, čeprav s težavo, prejela potrebna sredstva.

Najnovejša grožnja Cassiniju so zeleni. Tik pred izstrelitvijo so okoljski aktivisti začeli demonstracije na Cape Canaveralu in vložili tožbo z zahtevo po prepovedi izstrelitve. Vzrok? 32 kilogramov plutonija-238 na krovu postaje. Dejstvo je, da bližina Saturna doseže 100-krat manj sončne svetlobe kot Zemlja. Zato je bil Cassini za pridobivanje energije opremljen z radioizotopskim generatorjem.

Okoljevarstveniki aktivisti izjavili, da bi v primeru nesreče radioaktivno onesnaženje, in od Cassinija zahteval "rešitev Zemlje". In ne glede na to, koliko so Nasini strokovnjaki razlagali, da bo plutonij tudi v primeru nesreče ostal v zaščiteni posodi, to »zelenih« ni moglo prepričati. Na srečo sodišče ni upoštevalo okoljskih grozljivk in ni preklicalo izstrelitve.

Izstrelitev rakete Centaur s Cassinijem na krovu

Sedem let leta

Cassini je izstrelil 15. oktobra 1997 in se usmeril proti ... Veneri. Tukaj ni nobene napake. Masa postaje je bila skoraj šest ton, zaradi česar je bila ena največjih medplanetarnih vozil v zgodovini: le sovjetski Fobos je tehtal več. Moč rakete ni bila dovolj za pošiljanje takšnega kolosa neposredno na Saturn. Tako so inženirji izkoristili gravitacijo. Cassini je dvakrat preletel Venero, nato Zemljo in nazadnje Jupiter. Ti gravitacijski manevri so vozilu omogočili doseganje zahtevane hitrosti.

Med letenjem mimo Jupitra je Cassini uspel preučiti tega plinastega velikana. V njegovi atmosferi je odkril več novih neviht in posnel najkakovostnejše fotografije planeta v tistem času. Istočasno so inženirji preverili delovanje instrumentov postaje.

"Portret" Jupitra, narejen iz več Cassinijevih fotografij

V zgodnjem poletju 2004 je Cassini dosegel bližino Saturna. Naprava je 11. junija preletela Phoebe, enega najbolj oddaljenih satelitov planeta, ki kroži skoraj 13 milijonov kilometrov od plinastega velikana (to je 36-krat več razdalje med Zemljo in Luno). Cassini je imel samo eno priložnost, da obišče to nenavadno luno, njena pot pa je bila zasnovana posebej za bližnji prelet.

1. julija je Cassini izvedel izjemno težek manever, od katerega izida je bila odvisna usoda celotne misije. Bilo je uspešno. Cassini je za 96 minut vključil svoj glavni motor in upočasnil, da ga je gravitacija planeta lahko pobrala. Tako je postal prvi v zgodovini umetni satelit Saturn.

Tako je Cassini videl Saturn

Trinajst let za Saturn

"Videl sem stvari, ki jim ljudje ne bi verjeli ..." Če bi Cassini lahko govoril, bi zagotovo citiral Blade Runnerja. Že od samega začetka delovanja je naprava začela prinašati odkritja, eno bolj neverjetna. Za ljubitelje statistike povejmo, da je postaja v 13 letih bivanja na Saturnu posnela približno 400 tisoč fotografij in na Zemljo poslala več kot 600 gigabajtov informacij. Po njihovih rezultatih jih je napisanih že okoli 4000 znanstveni članki- in to število bo raslo, ker bodo podatki Cassinija bolj analizirani že mnogo let. Za opis vseh dosežkov misije bi bila potrebna cela zbirka esejev. Le na kratko bomo omenili glavne mejnike.

Eden od prednostnih ciljev misije je bil Titan. Januarja 2005 se je sonda Huygens ločila od Cassinija in zgodovinsko pristala na njegovi površini. Huygensove slike so pokazale kompleksen teren z območji, ki spominjajo na rečne struge in obale. Fotografije s površine prikazujejo zaobljene kamne s sledmi izpostavljenosti tekočini.

Titan z obeh strani na Cassinijevi fotografiji

Kasneje je Cassini izvedel več kot sto preletov Titana. Naprava je z radarjem skenirala površino satelita, snemanje v infrardečem območju pa je omogočilo pogled pod njegovo meglico. Izkazalo se je, da ima Titan jezera, reke, morja in celo deževja. A ne iz vode, temveč iz tekočih ogljikovodikov – mešanice etana in metana. Temperatura na Titanu je taka, da lahko te snovi takoj obstajajo tri države(tekočina, plin, trdna) in opravljajo enako vlogo, kot jo ima voda na našem planetu. to samo telo Osončje poleg Zemlje, kjer obstaja popoln cikel tekočin, na površju pa obstajajo stalna vodna telesa. Natančneje, ogljikovodiki.

Huygens pristanek na Titanu, konceptualna umetnost

Posnetek atmosferskega vetra na Titanu, ki ga je naredil Huygens med pristankom

Na splošno so razmere na Titanu v marsičem podobne zgodnja Zemlja predkisikovo obdobje. Satelit se je izkazal za nekakšen časovni stroj: omogočil je preučevanje procesov, ki bi lahko privedli do nastanka življenja na našem planetu. Nekateri znanstveniki celo previdno domnevajo, da kljub nizke temperature, najpreprostejše oblike življenja morda že obstajajo na Titanu.

Mercatorjeva planota, ki jo je fotografiral Huygens

Video pristanka na podlagi fotografij iz naprave

Toda v sistemu Saturn je bila še bolj privlačna tarča za astrobiologe - Enceladus. Pred misijo Cassini je veljala le za eno od številnih Saturnovih ledenih lun, ki niso zanimive. Toda po Cassinijevem prvem obisku Enceladusa je bilo treba te zamisli korenito spremeniti.

Enceladus, planet velikanskih gejzirjev

Izkazalo se je, da je Enceladus kljub razmeroma majhni velikosti (premer satelita je 520 kilometrov, skoraj šestkrat manjši od Lune) eno geološko najbolj aktivnih teles v Osončju. Njegovo Južni pol gosto posejana z gejzirji, ki nenehno mečejo vodo v vesolje. Ta voda tvori ločen obroč okoli Saturna. Odkritje gejzirjev Enceladus je postalo znanstvena senzacija. Program Cassini je bil nujno spremenjen in v naslednjih letih je naprava več kot enkrat obiskala satelit. Večkrat je Cassini preletel neposredno skozi svoje emisije in analiziral njihovo kemično sestavo.

Gejzirji Enceladusa

Podatki, ki jih je zbral Cassini, so pokazali, da je pod ledeno površino Encelada svetovni ocean. tekoča voda. Njegova globina je ocenjena na 10 kilometrov, debelina ledu nad njim je od 2 do 30 kilometrov. Kemijska analiza izvržena voda je v njej razkrila soli, organske spojine in snovi, kar kaže na to, da v oceanu Enceladus potekajo aktivni hidrotermalni procesi. Zdaj se ta satelit šteje za najbolj primerno mesto za življenje v sončnem sistemu onstran Zemlje.

Cassini je uspel rešiti skrivnost "premalo naslikanega" Japeta. Izkazalo se je, da so razlike v barvi satelita posledica prahu: udarci meteorita ga izločijo iz oddaljenih Saturnovih lun in se usede na vodilno poloblo Japeta (to je polobla, s katero se premika "naprej" v svoji orbiti). S prahom pokrita območja se segrejejo bolj kot sosednje regije. Posledično iz njih izhlapeva led in kondenzira tam, kjer je površinska temperatura nižja: na zadnji strani in v cirkumpolarnih območjih. Pozitivno povratne informacije: Temna področja postanejo še temnejša in obratno.

Cassini je odkril še eno edinstvena lastnost Japet - krožni gorovje"zid Japeta", ki se razteza vzdolž njegovega ekvatorja. Nenavadna formacija ima višino do 13 kilometrov, širino do 20 kilometrov in skupno dolžino približno 1300 kilometrov. Po eni od teorij je imel Japet nekoč obroč, njegovi delci pa so padli na površje in oblikovali steno.

Črno-beli Japet na Cassinijevih slikah

Seveda pa Cassini ni preučeval le Saturnovih satelitov, ampak tudi sam planet. V letih misije je naprava ujela več sprememb letnih časov. Še posebej jasno so se manifestirali v šesterokotniku - to je ime neverjetnega šesterokotnega vrtinca, ki se nahaja na severnem polu planeta. Širina te formacije je 25 tisoč kilometrov, približno dva premera Zemlje. Cassini je posnel, kako je s prihodom poletja na severni polobli Saturna šesterokotnik spremenil barvo iz temno modre v zlato. Intenzivnost ultravijolično sevanje povečal, to je sprožilo fotokemične reakcije in na severnem polu so se začele sintetizirati spojine (tolini), ki so spremenile barvo nevihte.

Saturnov heksagonalni vrtinec leta 2016

Cassini je večkrat fotografiral Saturnov obročni sistem. Slike so pokazale njihovo izjemno kompleksnost in variabilnost. Številni sateliti Saturna delujejo s svojo gravitacijo na obroče planeta, zato se v njih oblikujejo vrtinci, valovi, zavoji, zanke in druge strukture. Nekatere majhne lune krožijo neposredno znotraj obročev. Njihova gravitacija pospeši delce obročev, zato v njih nastanejo razpoke. Drugi sateliti igrajo vlogo "pastirjev". Na primer, orbiti Prometeja in Pandore potekajo znotraj in zunaj obroča F. Gravitacija para satelitov drži delce obročev v isti orbiti in jim preprečuje, da bi se razpršili v različne smeri.

Najbolj kakovostna fotografija Saturnovih prstanov

Ne smemo pozabiti na Cassinijev cilj popularizacije vesoljskih raziskav. Izkazalo se je enostavno. Saturn je morda najlepši planet v sončnem sistemu in njegove fotografije so verjetno navdihnile marsikoga, da svoje življenje poveže z vesoljem.

Ena najbolj znanih slik Cassinija je bila posneta 19. julija 2013. Tega dne je naprava izvajala panoramsko fotografiranje planeta in okolice. V času fotografiranja je bilo Sonce točno za Saturnom, kar je učinkovito poudarjalo njegove obroče. Na eni od slik je bil tudi naš planet. Z razdalje 1,5 milijarde kilometrov je videti kot bledo modra pika.

"Dan, ko se je Zemlja nasmehnila": znana fotografija je bil podvržen obsežni barvni korekciji, da bi bili planeti bolj vidni. Zemlja je komaj opazna točka spodaj desno pod obroči

Cassinijeva zadnja pustolovščina

Cassini se pogosto imenuje idealen vesoljska misija. Naprava je delovala precej dlje od nominalne štiriletne življenjske dobe in opravila vse naloge brez večjih incidentov. Ampak, žal, vsaka tehnologija ima dejavnik, ki omejuje njen čas delovanja. V primeru Cassinija so bile to rezerve goriva, potrebne za popravke smeri. Brez tega bi nadzor nad napravo postal nemogoč. Nenadzorovana postaja bi lahko trčila v eno od Saturnovih lun in tja odnesla zemeljske mikrobe. Da bi izključili tak scenarij, se je NASA odločila zažgati Cassinija v atmosferi planeta.

Toda pred tem je morala naprava preživeti zadnjo pustolovščino - 20 obhodov na zunanjem robu Saturnovih obročev in nato še 22 obhodov med atmosfero planeta in notranjim robom njegovih obročev. Nobeno vozilo se še nikoli ni potopilo v to vrzel. Manever je bil ocenjen kot zelo nevaren, a ker je bila misija že blizu zaključka, se je NASA odločila tvegati.

Umetnikov vtis o Cassinijevem zadnjem letu

Kot prej je Cassini briljantno opravil vse svoje naloge. Zbral podatke, ki naj bi omogočili glavna skrivnost Saturn - starost in izvor njegovih prstanov. Po eni različici so nastali skupaj s planetom. Po drugem so prstani veliko mlajši in so se pojavili kot posledica nedavnega (po kozmičnih standardih) uničenja ene od Saturnovih lun. Cassinijeve podatke bodo analizirali še več mesecev, a dosedanji preliminarni rezultati govorijo v prid drugi različici.

Cassini je moral opraviti še zadnjo nalogo. Med ponovnim vstopom je vozilo uporabilo potisnike, da bi ohranilo svojo anteno čim dlje usmerjeno proti Zemlji. Cassini, ki je že razpadel, je še naprej prenašal podatke o sestavi plinska lupina in Saturnovo magnetno polje. Tudi tu je aparatu uspelo preseči načrt, zdržati v takih ekstremne razmere 30 sekund dlje, kot so predvidevale simulacije. Ob 11 urah 55 minutah 46 sekundah po univerzalnem času je Nasin komunikacijski kompleks za globoko vesolje v Canberri prejel zadnji signal iz Cassinija. Do takrat je naprava sama že razpadla na drobce in se spremenila v goreči meteor.

NASA se je od Cassinija poslovila brez žalovanja. Kljub temu to ni katastrofa, ampak konec uspešne misije (NASA/Joel Kowsky)

Konec misije je vzbudil nasprotujoča si čustva: ponos, občudovanje, žalost in praznino. Cassini je deloval že tako dolgo, da se je težko spomniti časa, ko ga ni bilo. Lahko si predstavljamo, kaj so doživljali udeleženci misije, ki so na projektu delali že od osemdesetih let prejšnjega stoletja, ko so opazovali izginjanje signala naprave.

Še bolj žalostno postane, ko se zaveš, da naslednjo takšno odpravo na oddaljeni planeti Na sončni sistem bo treba počakati vsaj desetletje. na žalost, raziskovanje vesolja je počasen podvig in zaenkrat na obzorju ni misije, ki bi bila po ambicijah primerljiva s Cassinijem. Tolaži nas lahko le dejstvo, da bo na podlagi podatkov, ki jih postaja zbrala, prišlo do številnih novih odkritij.

Cassinijeva zapuščina bo živela še zelo dolgo. Fotografije Saturna in njegovih lun, ki jih je posnel, bodo ostale za vedno z nami. Zahvaljujoč Cassiniju smo jih lahko videli kozmična telesa, ki so bile prej za nas le pike na nebu.

Pred devetimi leti 14. januar 2005, je pristajalnik Huygens, ki se je ločil od medplanetarne vesoljske postaje Cassini, pristal na površju Titana, največje Saturnove lune. Dokler se vgrajene baterije popolnoma ne izpraznijo, aktivno raziskovalno delo

, ki se je začel med spuščanjem s padalom "Huygensa" in dlje na planetu, z eno besedo, popoln uspeh misije, ki je trajala skoraj 8 let!

Odprava je bila skupni projekt ameriške Nase, Evropske vesoljske agencije (ESA) in Italijanske vesoljske agencije. Vsaka od agencij je vzpostavila obsežno znanstveno in tehnično sodelovanje za razvoj in ustvarjanje vesoljskih plovil in njihovih sistemov na krovu. Projekt je zamujal za 3,3 milijarde dolarjev.

Postaja Cassini, sestavljena s snemljivim aparatom Huygens in polna goriva z vsemi vrstami goriva, je imela maso okoli 6 ton, ki je dosegla 10 m katerih prisotnost na krovu vesoljskega plovila je povzročila številne zelene proteste v ZDA in Evropi. Danes je čas, da se spomnimo faz tega impresivnega projekta in tistih neverjetna odkritja , ki se mu v prvi vrsti zahvaljujemo ustvarjalcem avtomatskega krmilnega kompleksa Cassini-Huygens, ki je demonstriral filigransko tehniko pilotiranja na razdalji več kot dnevne ure

z Zemlje. Primeri in ljudje. Izvedba obsežen projekt , kjer je bilo poleg številnih tehničnih težav treba rešiti še marsikaj zapletenega, bi bilo nemogoče brez sodelovanja nadarjenih organizatorjev, ki so prevzeli ogromno odgovornosti. Postali so:

Vodja projekta Cassini Robert Mitchell iz Laboratorija reaktivni pogon NASA.

Znanstveni direktor projekta Cassini iz Nase Dennis Matson.

Vodil je projekt Huygens Jean-Pierre Lebreton iz Evropske vesoljske agencije.

Omenil bi še enega ključnega udeleženca programa. zdravnik Carolyn Porco, vodja razvojne skupine na Inštitutu za vesoljske znanosti v Boulderju (ZDA), odgovoren za ustvarjanje kompleksa fotografske opreme.

Zahvaljujoč značilnostim opreme (kamere lahko ločijo objekt velikosti 2,4 cm na razdalji do 4 km) smo se lahko dobesedno znašli v bližini Saturna. Kot je nekoč dejala sama Carolyn Porco: »Smo oči Cassinija ... Lastnosti naše opreme nam omogočajo, da prenesemo občutek avanture. Učinek prisotnosti je bil nad pričakovanji. Zaradi vsega tega se počutim nekoliko kot Steven Spielberg."

“Tam in nazaj”: Zemlja-Venera-Zemlja in naprej... Kompleks Cassini-Huygens je bil v orbito okoli Zemlje izstreljen 15. oktobra 1997 z nosilno raketo Titan-IVB, ki je bila zadnja v zgodovini teh nosilcev. Zavrnitev nadaljnje uporabe tovrstnih raket v v veliki meri je bilo pojasnjeno z visoko toksičnostjo uporabljenega goriva (hidrazin-heptil) in izjemno visokimi stroški (400 milijonov USD brez stroškov tovora). Po dodatnem pospeševanju se vesoljska postajašel ... ne, ne na Saturn, ampak v čisto drugo smer - na Sonce.


26. aprila 1998 se je Cassini približal Veneri na razdaljo, ki ji je omogočila izvedbo pospeševalnega gravitacijskega manevra v njenem gravitacijskem polju, in ta manever je bil uspešno zaključen. Postaja je 24. junija 1999 ponovno izvedla isti "trik" blizu Venere, nato pa je pridobila zahtevana hitrost in "prihranili" pogojnih 68 ton goriva, vrnili na Zemljo.

V bližini Zemlje 18. avgusta 1999 je Cassini izvedel še en gravitacijski manever, po katerem je določil smer proti Jupitru, ki se mu je postaja približala sredi leta 2000. Ko je opravil še en pospeševalni manever v gravitacijskem polju Jupe, je Cassini odšel do izračunane točke srečanja s Saturnom. Glavni del opreme na krovu je bil izklopljen, postaja je "zaspala". Lepoto rešitev medplanetarnih navigatorjev in ogromno računalniško delo, ki so ga opravili, je nestrokovnjakom težko ceniti, vendar je natanko tako - najtežji balistični problem je bil rešen briljantno, "z odliko". bravo

Saturn je na dosegu roke. Januarja 2004 se je začelo "prebujanje" vgrajenih sistemov postaje. Tako se je zgodilo, da je bila prva oseba, ki jo je srečala na poti do Saturna, Phoebe, majhna Saturnova »luna« s premerom približno 200 kilometrov. 11. junija je Cassini pretekel le 2068 km od Phoebe.
Nadaljnje operacije za približevanje Saturnu, nadzor leta skozi vrzeli med obroči in zaviranje je neodvisno izvedel vgrajeni računalnik Cassini. Radijski nadzor v realnem času je bil nemogoč - postaja se je nahajala na razdalji skoraj 1,5 svetlobne ure od Zemlje.

In narediti je bilo treba veliko stvari: pravilno usmeriti postajo, vklopiti glavne zavorne motorje za 38 sekund, da bi "ciljali" priletno trajektorijo točno v režo med obroči F in G Saturna (na sliki spodaj), znova obrnite postajo, tako da je konstruktivna visoko usmerjena antena postala nekakšen "ščit", ki ščiti postajo pred trdnimi delci, ki se nahajajo v območju obročev (kot "boben" kozmični prah vzdolž telesa, ki ste ga lahko slišali z lastnimi ušesi - te zvoke je posnel mikrofon in jih posredoval na Zemljo).


Po preletu ravnine obročev je bilo treba preusmeriti šobo zavornega motorja postaje za drugo stopnjo zaviranja, ki je trajala 97 minut in zagotovila, da je Cassini vstopil v orbito okoli Saturna z najmanjšo razdaljo 20 tisoč km od njegove zunanje plasti. oblakov. Nato znova izračunajte orientacijo postaje in naredite drugi "potop" med obroči, tako da zgradite trajektorijo, s katere se lahko Huygens spusti na Titan. In vse to je popolnoma samodejno.
Med tem letom je Cassini posnel in poslal nazaj na Zemljo, enega za drugim, osupljive slike Saturnovih obročev, katerih strukturo je šele sedaj postalo mogoče podrobno preučiti.


Titanu! 2. julija 2004, 30 ur po "prihodu" na Saturn, se je Cassini prvič približal Titanu na razdalji 339 tisoč km. Prvi infrardeči spektri ozračja so razkrili prisotnost celega »šopka« organskih snovi – metana, etana, diacetilena, benzena, cianovodikova kislina, propan ... 26. oktobra je potekalo drugo približevanje Titanu, ki je bil zdaj oddaljen le še 1200 kilometrov. 25. decembra 2004 sta se odklopila postaja Cassini in pristajalna naprava Huygens, ki sta se odpravila na samostojen let do vnaprej izračunane točke srečanja s Titanom.


Titan. 14. januarja 2005 so se vodje in vodilni strokovnjaki programa Cassini-Huyzgens zbrali v Darmstadtu (Nemčija) v Evropskem centru za vesoljske operacije (ESOC). Na ta dan bo po izračunih spuščajoče vozilo vstopilo v atmosfero Titana, nato pa bo treba zagnati kompleksen program za krmiljenje zaviranja in spuščanja s padalom, hkrati pa fotografirati in meriti parametre. okolju. Prve signale s Huygensa, ki jih je sprejel radijski teleskop Green Bank leta Zahodna Virginija(ZDA), je navedel, da je bil spuščajoči modul nepoškodovan in se je spuščal s padalom. Na posebej sklicani novinarski konferenci je generalni direktor ESA Jean-Jacques Dordain slovesno oznanil: “Smo prvi obiskovalci Titana!” Vsesplošen aplavz, čestitke...


Medtem je Huygens pristajal. V Titanovo atmosfero je priletel s hitrostjo 6,1 km/s, njegov toplotni ščit je bil segret na 3500⁰С. Na višini 170-190 km in hitrosti 400 m/s se odpre prvo zavorno padalo, po 2,5 sekunde drugo, glavno. Po 42 sekundah se vklopi celoten kompleks znanstvene opreme sonde in začne se fotografiranje. Na višini 700 m se prižge pristajalna luč... Pristanek ni bil premehak (hitrost približno 4,5 m/s), a oprema je preživela.

Cassini je sprejemal in prenašal Huygensove signale na Zemljo 147 minut 13 sekund med fazo spuščanja in 72 minut 13 sekund od površja. Na Zemlji je signale sonde sprejelo 17 radijskih teleskopov po vsem svetu. Po njihovem mnenju po 3 urah 10 minut. Po pristanku je oddajnik Huygens še vedno deloval.


Ob osmih zvečer so novinarjem predstavili prve tri fotografije, poslane s Huygensa - pogled na pristajalno območje z višine 16 km; lepa stranska panorama z višine cca 8 km, gore, metansko morje, obalna megla...in fotografija direktno s površja Titana. Čudovit svet, potopljen v oranžen mrak in okovan s 179-stopinjskim mrazom ...