15 сентября 2017 года одна из самых длительных, дорогих и успешных космических миссий в истории изучения космического пространства завершила свой путь, сгорев в атмосфере самой эффектной планеты-гиганта, Сатурна. Отработавший почти 20 лет аппарат Cassini передал последние уникальные данные. Мы расскажем об истории и ключевых открытиях этого удивительного аппарата.
Вход в атмосферу Сатурна
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
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 — Европейское космическое агентство и 160 миллионов отдала Италия (для сравнения: стоимость первой (успешной) индийской миссии к Марсу составила всего 70 миллионов). Это был очень большой аппарат: стартовая масса комплекса составила 5712 килограммов. За всю историю беспилотного изучения планет Солнечной системы 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
Дальше на очереди был Юпитер. 30 декабря 2000 года аппарат прошел мимо самой большой планеты Солнечной системы, сделав большое количество снимков ее и ее спутников и получив немало научных данных, в том числе о циркуляции юпитерианской атмосферы.
Еще один интересный эксперимент был сделан уже на подлете к Сатурну. 10 октября 2003 года при помощи Cassini в очередной раз была проверена и подтверждена теория относительности Эйнштейна. В этот момент зонд находился по другую сторону от Солнца, и измерения подтвердили задержку и частотный сдвиг радиосигнала, вызванные гравитацией нашей звезды.
Ио и Юпитер
Новые спутники
За время своей работы Cassini, а точнее, земные астрономы на его фотографиях открыли семь новых спутников Сатурна. И первые из них были открыты еще на подлете. Новые луны получили название Паллена, Полидевк и Метона. Затем, уже во время работы на орбите вокруг Сатурна, были открыты Дафнис, Анфа, Эгеон и интереснейший спутник S/2009 S 1, который еще не получил своего имени. Это самый близкий к планете из известных спутников Сатурна, который вращается в окрестностях кольца В.
S/2009 S 1 по центру изображения
Титан
Еще до выхода на орбиту основного аппарата, 25 декабря 2004 года, спускаемый аппарат Huygens отсоединился от Cassini и начал свой медленный путь к Титану. Новый Год он «отпраздновал» в пути, а 14 января 2005 года спускаемый аппарат вошел в атмосферу самого загадочного спутника в Солнечной системе. Дело в том, что какое-то время Титан считался самым большим спутником планеты, даже больше Ганимеда, но потом оказалось, что его окутывает плотная атмосфера, и он по своим размерам чуть меньше. Тем не менее размер Титана больше Меркурия, и до 2005 года никто не знал, что скрывают его облака.
Зонд Huygens
Huygens спускался два с половиной часа и опустился на твердую поверхность. Так случилась первая и единственная мягкая посадка на объект внешней Солнечной системы. Сassini принимал сигналы со спускаемого аппарата 147 минут во время спуска и 72 минуты с поверхности. На Землю ушло 350 изображений ни на что непохожего мира.
Оказалось, что на Титане не только есть реки и озера, но и лежит окатанная углеводородная галька, метановые и азотные облака, мертвый штиль. И пока что нет признаков жизни.
Поверхность Титана
Дальнейшее изучение Титана взял на себя Cassini. За 13 лет он совершил больше сотни пролетов крупнейшего спутника Сатурна и сделал огромное количество открытий. Самое интересное — это то, что в озерах Титана возникают и исчезают острова. Точный механизм этого явления еще предстоит узнать.
Исчезающие и возникающие острова. Радарные снимки Cassini
Сатурн
Огромное количество новых данных (и изображений) удалось получить с самой окольцованной планеты. Конечно, если говорить о самых эффектных открытиях, то, пожалуй, два главных открытия на самой планете — это полярные сияния (авроры) в атмосфере Сатурна и удивительный, ни на что не похожий шестиугольный вихрь на его северном полюсе с красным ураганом внутри.
Изменения цвета шестиугольного вихря
Любопытно, что вскоре после открытия самого «гексагона», который сам по себе представляет загадку для теоретиков, он поставил еще одну загадку: с годами он меняет цвет.
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.
Волны в кольце от спутника Дафнис
Кроме этого, множество тонких деталей, например, то, как за кольцами «следят» спутники-пастухи типа Дафниса, как на них «намораживается» ледяной пояс подобно открытому на Пане и Атласе, как материал для кольца Е поступает из гейзеров Энцелада, мы тоже увидели впервые.
Ледяной пояс на Пане
Спутники
Кстати, об Энцеладе. Никто не предполагал, что этот не самый большой спутник станет одним их самых интересных объектов для изучения. Но теперь мы знаем, что под поверхностью Энцелада, как и под поверхностью спутников Юпитера Европы и Ганимеда, есть водный океан. Но здесь он непосредственно доступен для изучения: с южного полюса Энцелада бьют гейзеры. Cassini неоднократно пролетал сквозь них. Его данные будут использованы для создания приборов на новой миссии к Сатурну — Europa Clipper.
Дуга Анте
Вообще, количество новых данных о спутниках Сатурна просто зашкаливает. Почти каждый из них оказался с сюрпризом: и пористый Гиперион, и похожий на Звезду Смерти Мимас, и крошечная Пандора, и загадочная Феба, которую увидели вблизи только в 2004 году, и удивительный Япет с пересекающим его высоким валом… Каждому из этих спутников мы посвятим отдельный текст в ближайший месяц: дюжина лет работы Cassini достойна больше, чем одной статьи.
Экваториальный вал на Япете
А пока что — очень короткая инфографика об итогах миссии. 635 гигабайт данных, почти полмиллиона снимков. Количество научных статей по данным Cassini уже исчисляется сотнями. Новые статьи, как мы полагаем, будут выходить еще многие годы. Да и финал, который состоится через несколько часов, принесет нам новые неожиданные открытия.
Итог миссии в цифрах
Источник