Через несколько часов одна из самых длительных, дорогих и успешных космических миссий в истории изучения космического пространства завершит свой путь, сгорев в атмосфере самой эффектной планеты-гиганта, Сатурна. Отработавший почти 20 лет аппарат Cassini передаст последние уникальные данные. сайт рассказывает об истории и ключевых открытиях этого удивительного аппарата.
Название и разработка
Нужно сразу сказать, что называть миссию просто Cassini неверно. Правильное название совместного детища NASA, ESA и Итальянского космического агентства - Cassini–Huygens. Орбитальный аппарат, который разрабатывали в США, получил имя в честь Джованни Доменико Кассини, который открыл четыре спутника Сатурна (так называемые «звезды Людовика»: Япет, Рею, Тефию и Диону) и щель между кольцами - щель Кассини; спускаемый аппарат назвали Huygens, в честь Христиана Гюйгенса, который построил математическую модель колец Сатурна и объяснил фазы планеты. Итальянское же космическое агентство самостоятельно разрабатывало и строило антенну дальней космической связи, при помощи которой зонд связывается с Землей.
Джованни Доменико Кассини
Wikimedia Commons
Это был один из первых опытов сотрудничества Европы и Америки в космосе и, пожалуй, самый дорогой. Общая стоимость миссии - 3,26 миллиарда долларов США, из которых 2,6 миллиарда потратило NASA, 500 миллионов - и 160 миллионов отдала Италия (для сравнения: стоимость первой (успешной) индийской миссии к составила всего 70 миллионов). Это был очень большой аппарат: стартовая масса комплекса составила 5712 килограммов. За всю историю беспилотного изучения планет только три миссии были тяжелее, и все советские. «Фобос-1», «Фобос-2» и так и не покинувший окрестности Земли «Марс-96».
Сборка аппарата в NASA
Идея создать тяжелый аппарат (так называемого класса «Флагман»; среди аппаратов этого уровня юпитерианский Galileo и марсианский Curiosity) возникла еще в 1980-х годах, после того как мимо Сатурна пролетели аппараты Voyager. В создании аппарата участвовало 27 стран. Новый тяжелый зонд со спускаемым аппаратом и большим запасом плутония для получения электричества (в районе Сатурна уже очень мало света, и запитывать приборы электричеством приходится при помощи РИТЭГа - радиоизотопного термоэлетрического генератора, в котором тепло от распада плутония напрямую превращается в электрическую энергию) отправился к Сатурну 15 октября 1997 года фантастически красивым ночным стартом.
Запуск Cassini
Во время перелетов от планеты к планете прямой путь самый невыгодный: очень много приходится тратить горючего, поэтому космические аппараты всегда используют так называемые гравитационные маневры, разгоняясь в гравитационном поле других планет. Вот и Cassini сразу после старта отправился… к Венере. Да, иногда для экономии приходится лететь в противоположном направлении. Первые три гравитационных маневра аппарат совершил у второй и третьей планет Солнечной системы. 26 апреля 1998 года и 24 июня 1999 года зонд дважды пролетел мимо Венеры, а 18 августа 1999 года навестил и нашу Землю, параллельно протестировав свои фотокамеры и сделав роскошный портрет Луны.
Фотография Луны, сделанная во время третьего гравитационного маневра Cassini
Вихрь на северном полюсе Сатурна
Конечно же, большое количество исследований было посвящено кольцам Сатурна. Некоторые из них (например, дуга Анте или кольцо Паллене) были открыты самим Cassini.
Свою миссию первый искусственный спутник Сатурна — зонд Cassini. Он сгорел в атмосфере планеты. Зонд передавал на Землю снимки, которые позволят ученым узнать больше о Сатурне, его кольцах и спутниках. Самые яркие из них — в фотогалерее РБК.
Межпланетный зонд Cassini был создан NASA, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством. Он стартовал с Земли в октябре 1997 года и был предназначен для исследования Сатурна, его колец и спутников.
(Фото: NASA / JPL / University of Colorado)
Зонд достиг Сатурна в 2004 году. Орбитальная станция Cassini — часть комплекса. Он состоял из орбитальной станции и спускаемого аппарата с автоматической станцией «Гюйгенс», предназначенной для посадки на Титан, которая состоялась 14 января 2005 года.
(Фото: NASA / JPL / Space Science Institute)
Финальная часть исследования Сатурна началась в апреле 2017 года. Зонд должен был пролететь между Сатурном и его кольцами, чего ранее не делал ни один аппарат, созданный руками человека. После 22 таких пролетов, как и предполагалось, у Cassini закончилось топливо (он работал от трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов на плутонии-238), и он был направлен в плотные слои атмосферы планеты, где сгорел.
(Фото: NASA / JPL / Space Science Institute)
Сигналы с Cassini на Земле получали в течение 83 минут после гибели космического аппарата. Ученые надеются, что перед гибелью он успел передать информацию, которая даст более полное представление о строении атмосферы Сатурна.
(Фото: NASA / JPL / Space Science Institute)
Всего к исследовательской программе привлечено 17 стран. В обработке данных, поступающих с Cassini, участвует более 250 ученых по всему миру.
(Фото: ESA / NASA / JPL / University of Arizona)
Cassini начал облет колец Сатурна с Северного полюса, по мере движения высота полета снижалась с 72,4 тыс. км над уровнем облаков.
«Ни один космический аппарат никогда не был так близок к Сатурну. Мы могли полагаться только на прогнозы, основанные на наших знаниях о других кольцах Сатурна, наших представлениях о том, что представляет собой промежуток между кольцами и Сатурном. Я рад сообщить, что Cassini прошел через этот промежуток, как мы и планировали, и вернулся в отличной форме», — руководитель миссии Cassini, доктор Эрл Мейз в апреле 2017 года.
(Фото: NASA / JPL / Space Science Institute)
Первоначально планировалось закрыть миссию в 2008 году. Однако впоследствии она была продлена.
Зонд Cassini стал первым искусственным спутником Сатурна, а автоматическая станция «Гюйгенс» — первым космическим аппаратом, который совершил мягкую посадку во внешней области Солнечной системы (начинается за пределами орбиты Марса и пояса астероидов).
(Фото: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)
В 2004 году, когда зонд достиг Сатурна, в северном полушарии была зима, а оно находилось в тени.
(Фото: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)
Общие затраты на миссию составили более $3,26 млрд.
В разработке аппарата принимало участие множество учёных из NASA и ESA. Он создавался для того, что бы подробнее изучить Сатурн и его спутники.
Кассини является самым сложным, крупным и дорогим из американских автоматических межпланетных кораблей (бюджет проекта более 3 млрд $). Вес его составил 6 тонн, а высота более 10 метров. На его борту было установлено 12 научных приборов и выдвигающаяся штанга для магнитометра. Связь с Землёй обеспечивает 4 метровая итальянская антенна. У аппарата нет солнечных батарей, т.к. на таком огромном удалении от Солнца они малоэффективны. Энергией Кассини обеспечивают 3 радиоизотопных термоэлектрических генератора, содержащих в общей сложности почти 33 килограмма радиоактивного плутония. Более половины стартового веса Кассини занимало топливо. К Кассини прикреплён зонд Гюйгенс, предназначенный для посадки на Титан. Он также предназначен для фотографирования поверхности Титана.
Полёт Кассини
Старт Кассини состоялся 15 октября 1997 года. Чтобы вывести его в космос была использована американская ракета Титан 4Б. Но интересен тот факт, что при выводе аппарата в космос, он был направлен вовсе не в сторону Сатурна, а скорее в сторону Венеры. Всё дело в том, что было решено воспользоваться гравитационными манёврами, т.е. воспользоваться гравитационным полем планет. Таким образом в 1998 и 1999 годах Кассини обернулся вокруг Венеры, в августе 1999 года прошёл около Земли со скоростью 69000км/ч, зимой 2000 года пролетел мимо Юпитера, передав на Землю его фотографии. В январе 2004 года специалисты начали активизировать аппаратура Кассини. Ещё при подлёте к Сатурну аппарат пролетел в 2068км от одного из его спутников Фебы.
Снимки этого странного спутника переданные на Землю оказались сенсационными. Перед глазами учёных предстал астероид неправильной формы, усеянный кратерами. При рассмотрении кратеров на некоторых из них были обнаружены слои какого то белого вещества. Предполагали что это лёд.
Для того чтобы наконец оказаться на орбите Сатурна Кассини выполнил манёвр торможения. Это манёвр был очень важным и существенным расчётом, который заранее был помещён в компьютер аппарата. День 1 июля 2004 наступил. В 2:11 по Гринвичу Кассини прошёл восходящий узел траектории и преодолел плоскость колец Сатyрна. Через 24 минуты включился один из двух тормозных двигателей. Он работал 97 минут, за это время Кассини прошёл самую низкую точку над облаками Сатурна (20000км до облаков). Для исследования помимо Фебы были запланированы ещё 8 спутников: Мимас, Диона, Гиперион, Тефия, Рея, Энцелад и Титан, который стал главным объектом исследования среди спутников Сатурна.
Безусловно за 4 года миссии также будет изучаться и сам Сатурн, ведь он хранит ещё множество загадок. Кольца Сатурна тоже тщательно изучаются. Учёные хотят узнать их состав, гравитационный и электромагнитный эффект. Огромное внимание будет уделено атмосфере планеты. Эта планета обладает наименьшей плотностью среди планет Солнечной системы. Вообще проект изучения рассчитан на 4 года, но энергии Кассини хватит ещё на 200 лет, так что возможно он ещё не раз сможет вернуться к Титану и другим спутникам. У учёных была идея, потом отправить аппарат в сторону пояса Койпера, но скорее всего они этого не сделают, т.к. и Сатурн и его спутники хранят ещё очень много тайн.