Cтанция «Кассини-Гюйгенс» – автоматизированный космический аппарат, разработанный и созданный совместными силами Европейского космического агентства, НАСА и Итальянского космического агентства. В настоящее время зонд «Кассини» занимается изучением планеты Сатурн, ее колец и спутников. Аппарат является составным, его части это комплекс «Кассини» и спускаемый зонд «Гюйгенс», созданный и разработанный специально для посадки на поверхность Титана, спутника Сатурна. «Кассини-Гюйгенс» был отправлен в космос в октябре 1997 года. Спустя семь лет, в июле 2004-го года, аппарат добрался до Сатурна.

Аппарат Guigens-Kassini

Задачи и цели Кассини.

25 декабря 2004-го года состоялась расстыковка аппарата, вследствие чего «Гюйгенс» был отправлен на Титан. Зонд достиг поверхности спутника 14 января 2005-го года и выполнил успешное приземление. При этом сама станция «Кассини» стала первым искусственным спутником Сатурна.

Основные миссии аппарата заключатся:

Изучение Сатурна, определение структуры и поведения колец Сатурна;

В определении геологических составляющих и истории спутников планеты благодаря Фото с «Кассини»;

В определении происхождения темного материала, обнаруженного на одном из полушарий Япета;

В исследовании поведения магнитосферы и ее структуры;

В  исследовании структуры облачного покрова Сатурна, в изучении структуры и поведения самой планеты;

В изучении облаков и тумана, содержащихся в атмосфере спутника Титана;

Исследование Титана, определение структуры поверхности спутника Сатурна с последующими сближениями для подтверждения результатов.

Как уже было сказано, «Кассини-Гюйгенс» является результатом сотрудничества трех крупных организаций; НАСА, Итальянского космического агентства и европейского космического агентства; кроме того,  в разработке принимало участие 17 различных государств. Зонд «Кассини» был разработан и построен усилиями НАСА, в разработке принимали участие практически все страны входящие в состав агентства, в то время как зонд «Гюйгенс» был создан Европейским космическим агентством.  Итальянским космическим агентством был сконструирован радарный высотометр, RADAR  и  антенна дальней связи. Cassini - аппарат для исследований СатурнаЗатраты на создание станции «Кассини-Гюйгенс» со стороны трех организаций превысили 3.2 миллиарда долларов. Причем около полутора миллиардов было  потрачено предварительную подготовку, 700 миллионов на обслуживание операции, 50 миллионов на поддержку стабильной связи с аппаратом и 420 миллионов на маршевый двигатель, который установлен на «Кассини».

Затраты со стороны НАСА, ЕКА и ИКА составили 2.6 миллиардов долларов США, 500 миллионов долларов США и 160 миллионов долларов США соответственно. Первоначальные сроки проведения миссии ограничивались 2008-ым годом, однако, впоследствии операция была продлена до лета 2010-го года. 3 февраля 2010-го года состоялось еще одно важное событие в жизни станции и «Гюйгенс», было принято решение о дальнейшем продлении операции вплоть до 2017-го года. Состав обновленной программы «Кассини» на Сатурне включается в себя 155 дополнительных облетов по орбите вокруг Сатурна, 55 сближений со спутником Сатурна, Титаном и 11 сближений со спутником Энцеладом.

На сегодняшний день зонд «Кассини», вместе со спускаемым аппаратом, установленным на ее борту, является крупнейшим функционирующим межпланетным комплексом. Станция обладает массой около двух тонн, и это не считая веса «Гюйгенс». Станция целиком, загруженная топливом, весит 5600 килограмм. Лишь три станции в мире обладают большим весом: заброшенные и запущенные в свое время зонды Фобос 1 и Фобос 2 и российская автономная марсианская станция Марс-96. Но, как уже было сказано, на сегодняшний день, все они вне строя. В состав инструментария зонда «Кассини» входит несколько инновационных приспособлений, впервые опробованных именно в миссии на Сатурн.

В состав станции входят: система получения изображений, спектрометр для получения карт в обозримом диапазоне, RADAR, спектрометр плазмы и радиоволн, двойной магнетометр, подсистема RF, масс-спектрометр ионов и нейтральных частиц, плазменный спектрометр, инфракрасный спектрометр, плазменный спектрометр и Ядерный термоэлектрический генератор.

Инструмент для Радиообнаружения, иначе RADAR (The Radia Detection and Ranging Instrument) – инструмент, которым оборудован зонд «Кассини», для построения детализированных карт поверхности спутника Сатурна, Титан и других объектов, а также для расчета высоты и диаметра различных объектов и поверхностей. Инструмент использует радиосигналы различной частоты, отражающиеся от поверхности объекта. Также инструмент способен прослушивать частоты, испускаемые Сатурном и его лунами. Из-за большой отдаленности планеты Сатурн от Солнца не представляется возможным использовать солнечный свет в качестве источника энергии для станции и «Гюйгенс». По этой причине в состав станции был включен радиоизотопный термоэлектрический генератор, РИТЭГ, использующей для получения электричества плутоний. Аппаратом используется 32.8 килограмм плутония. Генераторы такого типа применялись для снабжения энергией нескольких других аппаратов, в частности “Улисса” и “Галилео”. РИТЭГ рассчитан на долгий срок службы, не менее 20 лет. В конце 2011-го года РИТЭГ, установленный на станции и «Гюйгенс» будет способен выработать до 628 ватт.

Хроника полетов аппарата «Кассини-Гюйгенс».

15 октября 1997 года – Старт аппарата в 8.43 по UTC. 25 апреля 1998 года – Первый маневр аппарата в гравитационном поле планеты Венера. 24 июня 1999 года -  Второй маневр «Кассини-Гюйгенс» в гравитационном поле планеты Венера. 18 августа 1999 года – В 03.28 по UTC был совершен первый маневр аппарата в гравитационном поле Земли. За час до максимального сближения Луны и Земли, аппарат «Кассини» ушел на сближение с Луною (приблизился на минимально расстояние в 377 тысяч километров) и сделал несколько важных снимков. 23 января 2000 года – аппарат «Кассини» пролетел мимо астероида 2685 Масурски. В 10.00 по UTC аппаратом были сделаны снимки астероида на расстоянии всего 1.5 миллионов километров. Результатом данного полета стало изучение 2685 Масурски, а именно была дана оценка его диаметра, который равняется 20 километрам.

Кассини на Сатурне

30 декабря 2000 года – станция «Кассини» совершила гравитационный маневр в поле действия Юпитера. В этот день аппарату удалось приблизиться на максимально допустимое расстояние и провести ряд важных научных замеров. Также с зонда на Землю были доставлены цветные изображения Юпитера, позволяющие изучить наименьшие видимые детали поверхности планеты, которые в размере достигает 60 километров. 30 майя 2001 года – Во время пролета от планеты Юпитер до Сатурна, узкоугольная камера, которой оборудован «Гюйгенс» засняла “дымку”. Такое явление впервые было обнаружено на фотографиях звездного скопления Плеяд, а именно звезды Майя. 8 октября 2004 года – При сближении со спутником Титан, одним из спутников Сатурна, в обзор инфракрасной камеры зонда «Кассини» попал объект, который, по оценкам специалистов, является криовулканом. С помощью спектрометра, установленного на аппарате «Кассини» было выявлено, что в истекающих в атмосферу потоках не содержится водяного льда.

По предварительным версиям купол был образован вследствие прорыва льда на поверхность, однако, впоследствии благодаря «Кассини» на Титане эта версия было опровергнута. 24-25 декабря 2004 года – От аппарата был отделен зонд «Гюйгенс», который отправился на сближение с Титаном. 14  января 2005 года – Зонд, отделенный от аппарата, спустя месяц вошел в атмосферу спутника Сатурна, Титана, после чего было совершено приземление на поверхность.

Итоги Миссии аппарата «Кассини-Гюйгенс».

Подтверждение общей теории относительности состоялось в 2003-ем году благодаря работе станции. 10 октября 2003-го года были объявлены итоги эксперимента по проверке работоспособности общей теории относительности, проведенные при помощи спецсредств, установленных на зонде «Кассини» Были зафиксированы сдвиг и задержка сигнала, от проходящего аппарата, в то время как он находился по другую сторону от звезды Солнечной системы, Солнца. Особенности колец Сатурна.

5 сентября 2005-го года изображения, полученные с зонда «Кассини» показали так называемые “спицы”, впервые обнаруженные в 1977-ом году при помощи наземных наблюдений, а уже затем подтвержденные в 80-ых годах аппаратом Вояджер. Механизм образования “спиц” не ясен по сей день. В 2004-ом году изображения, полученные благодаря «Кассини» показали наличие новых спутников. Все они малы по размерам и получили временные названия s/2004 s 1, s/2004 s2 и s/2004 s 5. В 2005-ом году все спутники получили свои названия: Метона, Паллена и Полидевк соответственно. 1 мая 2005-го года в щели “Килера” также был найден спутник S/2005 S 1, впоследствии названый Дафнис. Это второй спутник планеты Сатурн, после Пана, который обладает орбитой, расположенной внутри колец. В 2004-ом году состоялось еще одно значимое событие.

Исследование Сатурна Кассини11 июня 2004-го зонд «Кассини» пролетел мимо спутника Фебы. Эта была первая возможность, после пролета  в истории космонавтики подобраться на столь близкое расстояние к спутнику. Из-за специфической орбиты Фебы это была единственная возможность подобраться к спутнику Сатурна, которой зонд «Кассини» с успехом воспользовался. Первые изображения объекта, Фебы, были получены 12 июня 2004-го года. Эти снимки показали, что спутник отличается по структуре от обычных астероидов и на нем вполне может зародиться жизнь в космосе. Некоторые участки его поверхности кратерированы, в то время как другие обладают светлыми областями, что указывает на наличие водяного льда под его поверхностью. Среди заслуг «Кассини» имеется и обнаружение озер на спутнике Сатурна, Титане. На радарных снимках, полученных в июле 2006-го года, были отчетливо видны “водоемы” , заполненные метанов и этаном,  жидкими углеводородами. Расположены водоемы на северном полушарии спутника.

Находка «Кассини» является первым в истории обнаружением существующих озер вне планеты Земля. Размеры озер варьируются от одного километра до нескольких сотен километров. К тому же, 13 марта 2007-го года руководством, что направляет зонд «Гюйгенс» было объявлено, что станция обнаружила большие скопления “морей” опять же в северном полушарии спутника Сатурна. Для сравнения, один из водоемов по своим размерам превосходит Каспийское море. Ноябрь 2006-го года отмечен в истории зонда «Кассини», как дата обнаружения шестиугольного шторма.

Станция обнаружила на северном полюсе Сатурна атмосферную структуру, представляющую из себя шестиугольный шторм. В диаметре шторм достигал 25 тысяч километров, что не идет в сравнения с обнаруженными ранее явлениями такого типа. Еще одна не менее значимая заслуга «Кассини» – “обнаружение” жизни на Титане. Станций было найдено несколько химических аномалий на поверхности спутника Титан. Под воздействием солнечной энергии в атмосфере постоянно формируются ацетилен и водород, которые должны наблюдаться на всех объектах, обладающих атмосферой.

Однако, «Кассини» не сумел найти ацетилен на поверхности спутника, а обнаруженное количество водорода уменьшалось с приближением к поверхности Титана. Некоторыми специалистами, в частности Крисом Маккеем из НАСА, такая особенность толкуется, как признак наличия жизни на спутнике. По предположениям ученых, на Титане могут существовать некоторые формы жизни, значительно отличающиеся от Земных, поскольку основываются они на метане, дышат водородом и питаются таким химическим веществом как ацетилен. Предположение было выдвинуто еще в 2005-ом году. Однако, не все специалисты были столь позитивно настроены и более того некоторые из них выступали с опровержениями в адрес теории о наличии жизни на спутнике Сатурна.

Сам Крис Маккей под воздействием критики признался, что результаты исследований зонда «Гюйгенс» открываются весьма необычную для земной науки химию. “Это возможно, не признаки жизни, но как минимум интересная особенность”. зонда «Кассини» - история с осложнениями. Несколько раз принималось решение о свертывании программы и вместе с тем столько же раз принималось и решение о ее продлении. 15 апреля 2008-го года НАСА объявило о первом продлении миссии станции и «Гюйгенс» на целых два года, вплоть до июля 2010-го года. Старт новой миссии станции, получивший название “Равноденствие” был запланирован на июль месяц 2008-го года. Эта миссия включила в себя около 60 дополнительных пролетов по орбите вокруг Сатурна и около 30 сближений со спутниками Сатурна, Титаном и Энцелатом. Кроме того, миссии «Кассини» удалось совершить по одному приближению к таким спутникам как Елена, Рея и Диона. Также станции и «Гюйгенс» за это время удалось изучить кольца Сатурна, саму планету и ее Магнитосферу.

Кассини полет к Сатурну

Состоялось и еще одно продление программы. Произошло это 3 февраля 2010-го года, когда было объявлено о продолжении исследовательской миссии «Кассини». Дальнейшая операция по изучению Сатурна получила название “Солнцестояние”. Продленная миссия по планам НАСА включила в себя 150 дополнительных витков вокруг планет Сатурн, около 50 сближений с Титаном и еще 10 с Энцеладом. Кроме того учеными было предложено несколько вариантом на тему дальнейшей судьбы «Кассини» после завершения “Солнцестояния”. Предполагается, что аппарат будет переведен на вытянутую орбиту, где станция и «Гюйгенс» не столкнутся ни с одним из многочисленных спутников Сатурна. Это вариант является приоритетным в глазах специалистов. Кроме того прозвучали идеи по поводу отправки «Кассини» в атмосферу Сатурна. Однако, как признаются ученые, для этого станции придется пройти сквозь кольца планеты, что грозит не только потерей связи со станцией, но и самой станции и зонда «Гюйгенс».

Будущее "Гюйгенс" и всей миссии на Сатурн туманно. Видимый но, пожалуй, наиболее не реалистичный вариант – это увод станции с орбиты Сатурна и ее отправление в другие не менее важные области Солнечной системы. В частности «Кассини» может заняться исследований Нептуна или Урана. И последняя идея, касающаяся станции, заключается в том, что аппарат будет выведен на траекторию сближения с Меркурием. Для осуществления подобного маневра учеными предполагается использовать гравитационное поле гиганта Юпитера.

По материалам: Прогноз на 2013 год.

Опубликовано 19 Дек 2012 в категории Космос

Обсудить на форуме

Комментарии: