Koniec misji Cassini

1

Po ponad 13 latach orbitowania wokół Saturna sonda zakończyła swoją misję spłonięciem w atmosferze tej planety.

 

Sonda Cassini z lądownikiem Huygens to wyjątkowa wyprawa do Układu Słonecznego. Koncepcja tej misji powstała ponad trzy dekady temu i pomimo wielu różnych przeciwności na początku lat 90 ubiegłego wieku udało się doprowadzić do startu. Misja była wspólnym dziełem amerykańskiej agencji NASA, europejskiej ESA oraz włoskiej ASI, z udziałem wielu innych państw, w tym Polski.

Ostatecznie powstała duża i bardzo skomplikowana sonda międzyplanetarna. Całkowita masa startowa Cassini-Huygens wyniosła 5712 kg. Od tej sondy jedynie (nieudane) radzieckie próbniki Fobos 1 i Fobos 2 były masywniejsze.

Długa droga do Saturna

Droga sondy Cassini do Saturna / Credits - JPL, NASA

Droga sondy Cassini do Saturna / Credits – JPL, NASA

Misja Cassini-Huygens wystartowała prawie 20 lat temu, 15 października 1997 roku za pomocą rakiety Tytan IV. Przez kolejne siedem lat sonda krążyła po Układzie Słonecznym, przelatując obok Wenus (24 kwietnia 1998 i 24 czerwca 1999), Ziemi (18 sierpnia 1999) i Jowisza (30 grudnia 2000). Wreszcie, 1 lipca 2004 roku sonda Cassini-Huygens, po skomplikowanym manewrze, weszła na orbitę Saturna. Rozpoczęły się badania tej planety, jej księżyców oraz pierścieni. Misję podstawową zaplanowano na 4 lata.

Pierwsze lata u Władcy Pierścieni

Misja Cassini-Huygens miała kilka ważnych celów naukowych do zrealizowania. Najważniejsze z nich to dokładne badania pierścieni, obserwacje księżyców, zbadanie powierzchni księżyca Japetus, szczegółowe pomiary atmosfery Saturna oraz seria badań Tytana. Na powierzchni tego księżyca miał wylądować próbnik Huygens. Celem misji tego lądownika były badania atmosfery oraz powierzchni (z bliska) Tytana.

Lądownik Huygens oddzielił się od sondy Cassini 25 grudnia 2004. Po prawie trzech tygodniach lotu swobodnego, Huygens wszedł w atmosferę Tytana 14 stycznia 2005 roku. Lądowanie przebiegło prawidłowo i lądownik nadawał jeszcze przez 90 minut. Pomimo problemów (błędu) w odbiorze danych udało się m.in. otrzymać 350 zdjęć z lądownika.

Lądowanie Huygens’a na Tytanie – animacja z 2015 roku / Credits – Erich Karkoschka, DISR team, University of Arizona

Chmury na Tytanie na zdjęciach z sondy Cassini. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SSI/Univ. Arizona/Univ. Idaho

Chmury na Tytanie na zdjęciach z sondy Cassini. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SSI/Univ. Arizona/Univ. Idaho

Od samego początku orbitowania wokół Saturna sonda Cassini wykonywała przeloty wokół księżyców tej planety. Pierwszy przelot został wykonany koło odległego księżyca Phoebe (11 czerwca 2004, jeszcze przed wejściem na orbitę), a następnie obok Tytana (2 lipca 2004). Jeszcze przed lądowaniem próbnika Huygens, sonda Cassini wykonała pierwszy bliższy przelot nad Tytanem, w odległości zaledwie 1200 km (27 października 2004). Była to pierwsza szansa na dokładne obserwacje radarowe i wizualne.

Siedemnastego lutego 2005 roku nastąpił pierwszy bliski przelot sondy Cassini nad Enceladusem. Mniej niż miesiąc później, 9 marca 2005 nastąpił drugi przelot. Odległości w tych przelotach wyniosły zaledwie 1200 i 500 km. Przeloty pozwoliły na wykrycie atmosfery Enceladusa, co było pewnym zaskoczeniem dla naukowców. Kolejne odkrycie było jeszcze bardziej zaskakujące – 20 maja 2005 instrument Imaging Science Sub-system wykrył gejzery w okolicach bieguna południowego Enceladusa. Przelot z 14 lipca 2005 roku nad tym księżycem potwierdził istnienie tych gejzerów.

Sonda Cassini obserwowała także i mniejsze księżyce, badając między innymi ich interakcję z pierścieniami Saturna.

Małe księżyca Saturna / Credits – NASA,djxatlanta

Spojrzenie na dwie półkule księżyca Japetus / Credits - NASA

Spojrzenie na dwie półkule księżyca Japetus / Credits – NASA

Przez kolejne lata to właśnie Enceladus i Tytan były w centrum zainteresowania naukowców z całego świata. Japetus, jeden z głównych celów misji Cassini, szybko został zbadany i zrozumiany, choć wykryto u niego ciekawą formację – grzbiet górski ciągnący się wzdłuż równika tego księżyca.

Przedłużenia misji do 2017 roku

Po podstawowej misji sonda Cassini była w świetnym stanie. Naukowcy prowadzący tę misję przekonali NASA do oficjalnego zaakceptowania dalszych badań Saturna (koszt rzędu 50-60 mln USD rocznie). Przez 13 lat orbitowania wokół Saturna sonda Cassini zarejestrowała wiele pięknych i czasem zaskakujących zjawisk. Czas 13 lat to prawie pół obiegu Saturna wokół Słońca, co pozwoliło na obserwację przesilenia, równonocy i znów zbliżania się do przesilenia. Przedłużone misje otrzymały następujące nazwy:

  • Misja równonocy (Equinox Mission) – od lipca 2008 do września 2010,
  • Misja przesilenia (Solstice Mission), także nazywana XXM – od października 2010 do kwietnia 2017,
  • Wielki Finał (Grand Finale), czyli zakończenie misji Cassini – od kwietnia do września 2017.

Przedłużenie misji Cassini pozwoliło na serię niesamowitych odkryć związanych z Enceladusem. Podczas przelotu z 28 października 2015 sonda Cassini zbliżyła się na odległość zaledwie 50 km nad południowym biegunem tego księżyca. Ten i inne przeloty pozwoliły m.in. na ustalenie, że zaledwie 5 km pod lodową skorupą Enceladusa znajduje się woda w stanie ciekłym, a łącznie gejzerów jest niemal sto. Udało się także ustalić, że ocean na Enceladusie ma charakter globalny. Głębokość oceanu na tym księżycu szacowana jest na około 25 – 75 km. Co więcej już od 2015 roku naukowcy podejrzewali, że na Enceladusie występuje aktywność hydrotermalna. Jednak dopiero w 2016 roku udało się zebrać i przeanalizować więcej danych. M.in. wykryto wodór w pióropuszu materii z gejzerów Enceladusa. Ten wodór musi pochodzić z wnętrza tego księżyca i jego źródłem są prawdopodobnie źródła hydrotermalne. Ten wodór może sprzyjać powstaniu i utrzymaniu prostego życia bakteryjnego. Podobnie w przypadku Tytana – dziś naukowcy uważają, że na tym księżycu mogą powstać formy życia.

Przelot sondy Cassini nad Enceladusem – wyniki badań naukowych / Credits – NASA Jet Propulsion Laboratory

Kompozycja zdjęć przedstawiająca rozrost burzy na Saturnie. W lewym górnym rogu zdjęcie burzy z 5 grudnia 2010 roku. Burza jest jeszcze niewielką „plamą” na północnej półkuli przy terminatorze. Kolejne ujęcie, z 2 stycznia 2011 roku przedstawia ogon burzy, z wiatrami i chmurami tworzącymi fraktalne kształty. Zdjęcie z 25 marca 2011 roku wyraźniej przedstawia zasięg oddziaływania zjawiska atmosferycznego, które osiągnęło szerokość 15 000 kilometrów. W kwietniu, 22 dnia tego miesiąca (lewy dolny róg) ogon znacznie rozszerzył się na południe. Na kolejnym zdjęciu, głowa burzy wciąż nie jest połączona z ogonem, choć znajduje się na niewidocznej stronie planety. Między 18 maja a 12 sierpnia 2011 roku, głowa połączyła się z ogonem, przez co oba twory straciły swoją indywidualność. Zdjęcia z 25 lutego oraz 12 sierpnia 2011 roku pozyskano w prawdziwych barwach. Pozostałe są zbliżone do kolorów rzeczywistych. (Credits: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)

Kompozycja zdjęć przedstawiająca rozrost burzy na Saturnie. Credits: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)

Przedłużenie misji pozwoliło także na obserwację potężnych sztormów na Saturnie. Niektóre cyklony na Saturnie mają charakter stały (m.in. niesamowity układ heksagonalny na północnym biegunie), a inne zmieniają wygląd planety na okres liczony w tygodniach lub miesiącach.

Trwały także badania pierścieni Saturna, które do dziś są pewną zagadką. Dzięki sondzie Cassini udało się jednak wykryć wiele nieregularności w strukturze tych pierścieni, a także małe obiekty (mini-księżyce), które kształtują pierścienie Saturna.

Księżyc Pan / Credits - NASA, ESA

Księżyc Pan / Credits – NASA, ESA

Takim ciekawym przykładem małego księżyca jest Pan. Jest to bardzo mały nieregularny obiekt, o wymiarach zaledwie ok. 35x31x21 km. Gęstość Pana to około 0,42 g na cm3, co sugeruje, że jest to porowaty obiekt złożony głównie (lub nawet prawie w całości) z lodu. W marcu 2017 sonda Cassini zbliżyła się do tego księżyca. Na przesłanych obrazach można zobaczyć bardzo nietypowy kształt tego księżyca: nieregularne ciało, otoczone swoistym „kołnierzem”. Naukowcy uważają, że ten „kołnierz” powstał w wyniku powolnej agregacji cząstek z pierścieni Saturna, liczonej przynajmniej w setkach milionów lat. Ten „kołnierz” jest wyraźnie gładszy od pozostałej powierzchni księżyca: sugeruje to budowę ze znacznie mniejszych cząstek.

Zakończenie misji

Pod koniec “Wielkiego Finału” sonda Cassini weszła w atmosferę Saturna. To wejście pozwoliło na utrzymanie przestrzeni dookoła Saturna w “czystości”, bez obecności sond kosmicznych, nad którymi nie ma kontroli. Ostatni sygnał od sondy został odebrany 15 września 2017 o godzinie 13:55 CEST. Ostatnie pakiety telemetrii wykazały, że wejście w atmosferę Saturna nastąpiło zgodnie z planem i odpalenie silniczków korekcyjnych także przebiegało planowo.

“Wielki Finał” misji Cassini / Credits – NASA Jet Propulsion Laboratory

Ostatnie pakiety danych naukowych będą analizowane przez kolejne miesiące. Choć misja się już zakończyła, to analiza danych z pewnością będzie trwać przez kolejne lata.

Spojrzenie w przyszłość

Sonda Cassini wchodzi w atmosferę Saturna - wizualizacja / Credits - NASA

Sonda Cassini wchodzi w atmosferę Saturna – wizualizacja / Credits – NASA

Kiedy nastąpi kolejna misja do Saturna? Dzięki sondzie Cassini i lądownikowi Huygens dowiedzieliśmy się bardzo dużo, nie tylko o samym Saturnie, ale także o jego księżycach. Wśród księżyców największą uwagę obecnie zwracają Enceladus i Tytan, zaś Japetus (jeden z podstawowych celów misji) wydaje się być już dobrze “poznany”. Społeczność naukowa jednak już od kilku lat postuluje szybkie wykonanie kolejnej misji do Saturna. Proponowane są różne opcje: orbiter, lądownik, sterowiec w atmosferze Tytana a nawet misja typu “sample return” z próbkami materii z Enceladusa!

Przerwa pomiędzy przelotem sond Voyager obok Saturna a misją Cassini trwała prawie 23 lata. W tej chwili, choć nie ma obecnie zaakceptowanych planów kolejnej misji, jest prawdopodobne, że przerwa będzie krótsza.

(NASA, PFA)

Share.

1 komentarz

  1. czyli między marsem a plutonem jest już tylko sonda Juno. szkoda. kopie sondy Cassini już od dawna powinny być w drodze do Urana i Neptuna.