Cassini - Huygens

Cassini - Huygens

Het concept van de kunstenaar van Cassini's Orbitinvoeging rond Saturnus
Missietype	Cassini: Saturnus orbiter Huygens: Titan lander
Operator	Cassini: NASA/ JPL Huygens: ESA/ ASI
COSPAR ID	1997-061A
Satcat nee.	25008
Website	NASA ESA ASI
Missieduur	Algemeen:  19 jaar, 335 dagen  13 jaar, 76 dagen bij Saturnus Onderweg:  6 jaar, 261 dagen Prime Mission:  3 jaar Uitgebreide missies:  Equinox: 2 jaar, 62 dagen  Zonnewende: 6 jaar, 205 dagen  Finale: 4 maanden, 24 dagen
Ruimtevaartuigen
Fabrikant	Cassini: Jet Propulsion Laboratory Huygens: Thales Alenia -ruimte
Lanceer massa	5,712 kg (12.593 lb)[1][2]
Droge massa	2,523 kg (5.562 lb)[1]
Stroom	~ 885 watt (bol)[1] ~ 670 Watt (2010)[3] ~ 663 Watt (EOM/2017)[1]
Start van missie
Lanceerdatum	15 oktober 1997, 08:43:00 UTC
Raket	Titan IV (401) B B-33
Lanceringssite	Cape Canaveral SLC-40
Einde van de missie
Beschikbaarheid	Gecontroleerde toegang tot Saturnus[4][5]
Laatste contact	15 september 2017 11:55:39 UTC X-Band Telemetry 11:55:46 UTC S-Band Radio Science[6]
Orbitale parameters
Referentie systeem	Kronocentrisch
Flyby van Venus (Gravity Assist)
NICHTIGE AANPAK	26 april 1998
Afstand	283 km (176 km)
Flyby van Venus (Gravity Assist)
NICHTIGE AANPAK	24 juni 1999
Afstand	623 km (387 km)
Flyby van Aarde-Maan systeem (Gravity Assist)
NICHTIGE AANPAK	18 augustus 1999, 03:28 UTC
Afstand	1.171 km (728 km)
Flyby van 2685 Masursky (Incidenteel)
NICHTIGE AANPAK	23 januari 2000
Afstand	1.600.000 km (990.000 km)
Flyby van Jupiter (Gravity Assist)
NICHTIGE AANPAK	30 december 2000
Afstand	9.852.924 km (6.122.323 mi)
Saturnus orbiter
Orbitale insertie	1 juli 2004, 02:48 UTC
Titan lander
Ruimtevaartuigcomponent	Huygens
Landingsdatum	14 januari 2005
Grote strategische wetenschapsmissies ←Galileo Mars Science Laboratory→

Cassini - Huygens (/kəˈsini ˈhɔɪɡənz/ Kə-ZIEN-nee Schenken-gənz), gewoonlijk genoemd Cassini, was een ruimte Onderzoek missie door NASA, de European Space Agency (ESA), en de Italiaans ruimteagentschap (ASI) om een ruimtesonde om de planeet Saturnus en zijn systeem, inclusief zijn ringen en Natuurlijke satellieten. De Vlaggenschip-klas robotachtige ruimtevaartuigen bestond uit beide NASA's Cassini ruimtesonde en ESA's Huygens lander, die landde op de grootste maan van Saturnus, Titan.^[7] Cassini was de vierde ruimtesonde om Saturnus te bezoeken en de eerste die zijn baan binnenkwam, waar het bleef van 2004 tot 2017. De twee vaartuigen haalden hun namen van de astronomen Giovanni Cassini en Christiaan Huygens.

Gelanceerd aan boord van een Titan IVB/Centaur op 15 oktober 1997, Cassini was bijna 20 jaar actief in de ruimte, met 13 jaar doorgebracht met het draaien van Saturnus en het bestuderen van de planeet en zijn systeem daarna om een ​​baan te doen op 1 juli 2004.^[8] De reis naar Saturnus inbegrepen flybys van Venus (April 1998 en juli 1999), Aarde (Augustus 1999), de asteroïde 2685 Masursky, en Jupiter (December 2000). De missie eindigde op 15 september 2017, toen Cassini's Traject nam het mee naar de bovenste sfeer van Saturnus en het brandde op^[9][10] Om een ​​risico op de manen van Saturnus te voorkomen, die mogelijk bewoonbare omgevingen hebben aangeboden om terrestrische microben op het ruimtevaartuig op te wekken.^[11][12] De missie was succesvol dan verwachtingen - NASA's Directeur Planetary Science Division, Jim Green, beschreven Cassini-Huygens als een "missie van primeurs"^[13] dat heeft een revolutie teweeggebracht op het menselijk begrip van de Saturnus systeem, inclusief zijn manen en ringen, en ons begrip van waar het leven kan worden gevonden in de Zonnestelsel.^[14]

Cassini'S -planners hadden oorspronkelijk een missie van vier jaar gepland, van juni 2004 tot mei 2008. De missie werd nog twee jaar tot september 2010 uitgebreid, merkte de Cassini Equinox Mission. De missie werd een tweede en laatste keer verlengd met de Cassini Solstice Mission, duurt nog zeven jaar tot 15 september 2017, op welke datum Cassini was ontkleurd om op te branden in de bovenste sfeer van Saturnus.^[15]

De Huygens module reisde mee Cassini tot zijn scheiding van de sonde op 25 december 2004; Huygens is geland door parachute Aan Titan Op 14 januari 2005. De scheiding werd vergemakkelijkt door de SED (spin/eject -apparaat), die een relatieve scheidingssnelheid van 0,35 m/s en een spinsnelheid van 7,5 rpm opleverde.^[16] Het stuurde gegevens ongeveer 90 minuten naar de aarde en gebruikte de orbiter als een relais. Dit was de eerste landen Ooit bereikt in de buitenste Zonnestelsel en de eerste landing op een andere maan dan de maan van de aarde.

Aan het einde van zijn missie, de Cassini ruimtevaartuigen voerden zijn "Grand Finale" uit: een aantal risicovolle passeert de gaten tussen Saturnus en zijn binnenringen.^[4][5] Deze fase was bedoeld om te maximaliseren Cassini's Wetenschappelijk resultaat voordat het ruimtevaartuig opzettelijk werd vernietigd^[17] Om potentiële besmetting van Saturn's manen te voorkomen als Cassini zouden onbedoeld tegen hen crashen bij het manoeuvreren van de sonde was niet langer mogelijk vanwege stroomverlies of andere communicatieproblemen aan het einde van de operationele levensduur. De sfeervolle toegang van Cassini De missie beëindigd, maar de analyse van de geretourneerde gegevens zal vele jaren doorgaan.^[14]

Overzicht

Wetenschappers en personen uit 27 landen vormden het gezamenlijke team dat verantwoordelijk is voor het ontwerpen, bouwen, vliegen en verzamelen van gegevens van de Cassini orbiter en de Huygens doorvragen.^[18]

NASA's Jet Propulsion Laboratory In de Verenigde Staten, waar de orbiter werd samengesteld, beheerde de missie. De European Space Research and Technology Center ontwikkeld Huygens. De belangrijkste aannemer van het centrum, Aérospatiale van Frankrijk (onderdeel van Thales Alenia -ruimte vanaf 2005), de sonde samengesteld met apparatuur en instrumenten geleverd door veel Europese landen (waaronder Huygens' batterijen en twee wetenschappelijke instrumenten uit de Verenigde Staten). De Italiaans ruimteagentschap (ASI) verstrekt de Cassini orbiter's High-gain radio-antenne, met de opname van een low-gain antenne (om de telecommunicatie met de aarde voor de gehele duur van de missie te waarborgen), een compacte en lichtgewicht radar, die ook de high-gain antenne gebruikte en diende als een synthetisch Aperture radar, a Radar -hoogtemeter, a radiometer, de Radiowetenschappelijk subsysteem (RSS), en de zichtbaar-kanaal gedeelte vims-v van vims spectrometer.^[19]

NASA voorzag de VIMS-infrarood-tegenhanger, evenals de belangrijkste elektronische assemblage, die elektronische sub-montages omvatte die worden geleverd door CNES van Frankrijk.^[20][21]

Op 16 april 2008 kondigde NASA een verlenging van twee jaar aan van de financiering voor grondactiviteiten van deze missie, op welk punt werd omgedoopt tot de Cassini Equinox-missie.^[22] De financieringsronde werd opnieuw uitgebreid^{[door wie?]} in februari 2010 met de Cassini Solstice Mission.

Naamloosheid

De missie bestond uit twee hoofdelementen: de ASI/NASA Cassini Orbiter, genoemd naar de Italiaanse astronoom Giovanni Domenico Cassini, ontdekkers van Saturn's Ring Divisies en vier van zijn satellieten; en de ESA-ontwikkelde Huygens doorvragen, genoemd naar de Nederlandse astronoom, wiskundige en natuurkundige Christiaan Huygens, Discoverer of Titan.

De missie werd vaak Saturn Orbiter Titan Sonde (SOTP) genoemd tijdens de zwangerschap, beide als een Mariner Mark II missie en generiek.^[23]

Cassini-Huygens was een Vlaggenschip-klasse missie naar de buitenste planeten.^[7] De andere planetaire vlaggenschepen omvatten Galileo, Reiziger, en Viking.^[7]

Doelstellingen

Cassini had verschillende doelstellingen, waaronder:^[24]

• Het bepalen van de driedimensionale structuur en dynamisch gedrag van de Ringen van Saturnus.
• Het bepalen van de samenstelling van de satelliet oppervlakken en de geologische geschiedenis van elk object.
• Het bepalen van de aard en oorsprong van het donkere materiaal op Iivetus's toonaangevende halfrond.
• Het meten van de driedimensionale structuur en dynamisch gedrag van de magnetosfeer.
• Het bestuderen van het dynamische gedrag van Saturnus atmosfeer op cloudniveau.
• Het bestuderen van de tijdvariabiliteit van de wolken van Titan en Hazes.
• Het karakteriseren van het oppervlak van Titan op regionale schaal.

Cassini - Huygens werd gelanceerd op 15 oktober 1997, van Cape Canaveral Air Force Station's Space Launch Complex 40 met behulp van een Amerikaanse luchtmacht Titan IVB/Centaur raket. De complete launcher bestond uit een tweetrap Titan IV booster raket, Twee strap-on solide raketmotoren, de centaur -bovenste fase en een laadverhoging of kuip.^[25]

De totale kosten van deze wetenschappelijke verkenningsmissie waren ongeveer US $ 3,26miljard, inclusief $ 1,4 miljard voor pre-launch ontwikkeling, $ 704 miljoen Voor missieactiviteiten, $ 54 miljoen voor tracking en $ 422 miljoen voor het lanceervoertuig. De Verenigde Staten droegen $ 2,6 miljard (80%), de ESA $ 500 miljoen (15%) en de ASI $ 160 miljoen (5%) bij.^[26] Deze cijfers komen echter uit de perskit die in oktober 2000 is opgesteld. Ze bevatten geen inflatie in de loop van een zeer lange missie, noch omvatten ze de kosten van de uitgebreide missies.

De primaire missie voor Cassini werd voltooid op 30 juli 2008. De missie werd verlengd tot juni 2010 (Cassini Equinox Mission).^[27] Dit bestudeerde het Saturn -systeem in detail tijdens de planeet equinox, wat gebeurde in augustus 2009.^[22]

Op 3 februari 2010 kondigde NASA nog een verlenging aan voor Cassini, duurt 61⁄2Jaren tot 2017, eindigend op het moment van Summer Solstice op het noordelijke halfrond van Saturn (Cassini Solstice Mission). De extensie maakte nog eens 155 revoluties rond de planeet, 54 flybys van Titan en 11 flybys van Enceladus.^[28] In 2017 veranderde een ontmoeting met Titan zijn baan op een zodanige manier dat het bij het dichtst bij Saturnus slechts 3.000 km (1.900 km) boven de cloudtops van de planeet was, onder de binnenrand van de binnenrand van de D -ring. Deze reeks "proximale banen" eindigde toen de laatste ontmoeting met Titan de sonde in de sfeer van Saturnus stuurde om te worden vernietigd.

Routebeschrijving

Geselecteerde bestemmingen (besteld groot tot kleinste maar niet op schaal)
Titan	Aarde Maan	Rhea	Iivetus	Dione	Tethys	Enceladus
Mimas	Hyperion	Phoebe	Janus	Epimetheus	Prometheus	Pandora
Helene	Atlas	Pan	Telesto	Calypso	Methone

Geschiedenis

Cassini - Huygens'S Oorsprong datum tot 1982, wanneer de European Science Foundation en de Amerikaan National Academy of Sciences vormde een werkgroep om toekomstige coöperatieve missies te onderzoeken. Twee Europese wetenschappers stelden een gepaarde Saturn -orbiter en Titan -sonde voor als een mogelijke gezamenlijke missie. In 1983 adviseerde NASA's exploratiecomité voor zonnestelsels hetzelfde orbiter en sondepaar als een Core NASA -project. NASA en de European Space Agency (ESA) voerde een gezamenlijke studie uit naar de potentiële missie van 1984 tot 1985. ESA ging door met zijn eigen studie in 1986, terwijl de Amerikaanse astronaut Sally Ride, in haar invloedrijke rapport uit 1987 NASA -leiderschap en de toekomst van Amerika in de ruimte, ook onderzocht en goedgekeurd op de Cassini missie.^[29]

Terwijl het rapport van Ride de Saturn Orbiter en Probe beschreef als een NASA Solo -missie, keerde in 1988 de Associate Administrator for Space Science and Applications of NASA, Len Fisk, terug naar het idee van een gezamenlijke NASA- en ESA -missie. Hij schreef aan zijn tegenhanger bij ESA, Roger Bonnet, en suggereerde sterk dat ESA de Cassini Missie van de drie kandidaten bij de hand en belooft dat NASA zich zou inzetten voor de missie zodra ESA dat deed.^[30]

Destijds werd NASA gevoeliger voor de spanning die zich had ontwikkeld tussen de Amerikaanse en Europese ruimteprogramma's als gevolg van Europese percepties dat NASA het niet als een gelijke had behandeld tijdens eerdere samenwerkingen. NASA -functionarissen en adviseurs die betrokken zijn bij het promoten en plannen Cassini - Huygens probeerde deze trend te corrigeren door hun wens te benadrukken om eventuele wetenschappelijke en technologische voordelen die voortvloeien uit de missie gelijkmatig te delen. Voor een deel werd deze nieuwe geest van samenwerking met Europa gedreven door een gevoel van concurrentie met de Sovjet Unie, die begonnen was om nauwer samen te werken met Europa toen ESA verder weg van NASA trok. Eind 1988 koos ESA Cassini - Huygens als zijn volgende grote missie en het jaar daarop ontving het programma grote financiering in de VS.^[31][32]

De samenwerking verbeterde niet alleen de relaties tussen de twee ruimteprogramma's, maar hielp ook Cassini - Huygens Overleef de bezuinigingen op het congresbudget in de Verenigde Staten. Cassini - Huygens kwam politiek onder vuur in zowel 1992 als 1994, maar NASA overtuigde met succes de Verenigde Staten congres Dat het onverstandig zou zijn om het project te stoppen nadat ESA al geld in ontwikkeling had gestort, omdat frustratie over gebroken ruimte -exploratiebeloften zou kunnen overkomen naar andere gebieden van buitenlandse betrekkingen. Het project verliep politiek soepel na 1994, hoewel de groepen van burgers zich zorgen maakten over de mogelijke impact van het milieu om het te ontsporen door protesten en rechtszaken tot en na de lancering van 1997.^{[33][34][35][36][37]}

Ruimtevaartuigontwerp

Het ruimtevaartuig was gepland als de tweede stabiliseerde drieassige, RTG- Mariner Mark II, een klasse ruimtevaartuigen ontwikkeld voor missies buiten de baan van Mars. Cassini werd gelijktijdig ontwikkeld met de Komeet rendezvous asteroïde flyby (Kreupel) ruimtevaartuigen, maar budgetverlagingen en projectreddelingen dwongen NASA om CRAF -ontwikkeling te beëindigen om te redden Cassini. Als resultaat, Cassini werd meer gespecialiseerd. De Mariner Mark II -serie werd geannuleerd.

De gecombineerde orbiter en sonde is de op twee na bemande niet-bemande interplanetair ruimtevaartuigen ooit met succes gelanceerd, achter de Phobos 1 en 2 Mars probes, en behoren tot de meest complexe.^[38][39] De orbiter had een massa van 2.150 kg (4.740 lb), de sonde 350 kg (770 lb). Met de lanceervoertuigadapter en 3.132 kg (6.905 lb) drijfgassen bij de lancering had het ruimtevaartuig een massa van 5.600 kg (12.300 lb).

De Cassini Het ruimtevaartuig was 6,8 meter (22 ft) hoog en 4 meter (13 ft) breed. De complexiteit van ruimtevaartuigen werd verhoogd door zijn traject (Flight Path) naar Saturnus, en door de ambitieuze wetenschap op zijn bestemming. Cassini had 1.630 onderling verbonden elektronische componenten, 22.000 draadverbindingen en 14 kilometer (8,7 km) bekabeling.^[40] De kernbesturingscomputer CPU was een overbodig MIL-STD-1750A systeem. Het belangrijkste aandrijfsysteem bestond uit één prime en één back -up R-4D Bipropellant raketmotor. De stuwkracht van elke motor was 490N (110LBF) en het totale ruimtevaartuig delta-v was ongeveer 2.040 m/s (4.600 mph).^[41] Kleinere monopropellante raketten zorgden voor houdingcontrole.

Cassini werd voornamelijk aangedreven door 32,7 kg (72 lb) nucleaire brandstof plutoniumdioxide (met 28,3 kg (62 lb) puur plutonium).^[42] De warmte van het radioactieve verval van het materiaal werd veranderd in elektriciteit. Huygens werd ondersteund door Cassini Tijdens cruise, maar gebruikte chemische batterijen wanneer ze onafhankelijk zijn.

De sonde bevatte een dvd met meer dan 616.400 handtekeningen van burgers in 81 landen, verzameld in een openbare campagne.^[43][44]

Tot september 2017 de Cassini Probe ging door met het draaien van Saturnus op een afstand tussen 8,2 en 10.2 astronomische eenheden (1.23×10⁹ en 1.53×10⁹ km; 760.000.000 en 950.000.000mi) van de aarde. Het duurde 68 tot 84 minuten voordat radiosignalen reis van aarde tot het ruimtevaartuig, en vice versa. Grondcontrollers konden dus geen "realtime" instructies geven voor dagelijkse activiteiten of voor onverwachte gebeurtenissen. Zelfs als de respons onmiddellijk zou zijn, zouden meer dan twee uur zijn verstreken tussen het optreden van een probleem en de ontvangst van de reactie van de ingenieurs door de satelliet.

Instrumenten

Overzicht

Instrumenten:^[46]

• Optisch Externe detectie ("Gelegen op de externe detectiepallet")^[46]
  • Composiet infraroodspectrometer (CIRS)
  • Imaging Science Subsystem (ISS)
  • Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS)
  • Zichtbare en infraroodmappingspectrometer (VIMS)
• Velden, deeltjes en golven (meestal in situ))
  • Cassini Plasma Spectrometer (CAPS)
  • Cosmic Dust Analyzer (CDA)
  • Ion en neutrale massaspectrometer (INM's)
  • Magnetometer (mag)
  • Magnetosferisch beeldinstrument (MIMI)
  • Radio en Plasma Wave Science (RPWS)
• Magnetron op afstand tot detectie
  • Radar
  • Radiowetenschap (RSS)

Beschrijving

Cassini's instrumentatie bestond uit: a synthetische diafragma radar Mapper, a lading-gekoppeld apparaat Imaging System, een zichtbaar/infrarood in kaart brengen spectrometer, een samengestelde infraroodspectrometer, een kosmisch stof Analyzer, een radio en plasma golfexperiment, een plasmaspectrometer, een ultraviolet Imaging Spectrograph, a magnetosferisch Imaging -instrument, een magnetometer en een ion/neutrale massaspectrometer. Telemetrie van de communicatie antenne en andere speciale zenders (een S-band Zender en een dubbele frequentie K_a-band systeem) werd ook gebruikt om observaties te maken van de atmosferen van Titan en Saturnus en om de zwaartekracht velden van de planeet en zijn satellieten.

Cassini Plasma Spectrometer (CAPS)

Caps was een in situ instrument dat de flux van geladen deeltjes op de locatie van het ruimtevaartuig gemeten, als een functie van richting en energie. De ionenamenstelling werd ook gemeten met behulp van een Massaspectrometer tijdstip van vlucht. Caps gemeten deeltjes geproduceerd door ionisatie van moleculen afkomstig van de ionosfeer van Saturnus en Titan, evenals de pluimen van Enceladus. Caps onderzocht ook plasma in deze gebieden, samen met de zonnewind en zijn interactie met de magnetosfeer van Saturnus.^[47][48] Caps werd uitgeschakeld in juni 2011, als voorzorgsmaatregel vanwege een "zachte" elektriciteit kortsluiting dat gebeurde in het instrument. Het werd opnieuw ingeschakeld in maart 2012, maar na 78 dagen dwong een ander kortsluiting het instrument om permanent te worden uitgeschakeld.^[49]

Kosmische stofanalysator (CDA)

De CDA was een in situ instrument dat de grootte, snelheid en richting van kleine stofkorrels in de buurt van Saturnus meet. Het kan ook de chemische elementen van de korrels meten.^[50] Sommige van deze deeltjes draaiden Saturnus in een baan, terwijl andere uit andere sterrenstelsels kwamen. De CDA op de orbiter is ontworpen om meer te weten te komen over deze deeltjes, de materialen in andere hemellichamen en mogelijk over de oorsprong van het universum.^[47]

Composiet infraroodspectrometer (CIRS)

De CIRS was een externe detectie -instrument dat de Infrarood straling afkomstig van objecten om te leren over hun temperaturen, thermische eigenschappen en composities. Door de Cassini - Huygens Missie, de CIRS gemeten infraroodemissies van atmosferen, ringen en oppervlakken in het enorme Saturn -systeem. Het bracht de atmosfeer van Saturnus in drie dimensies in kaart om de temperatuur- en drukprofielen te bepalen met hoogte, gassamenstelling en de verdeling van aerosolen en wolken. Het gemeten ook thermische kenmerken en de samenstelling van satellietoppervlakken en ringen.^[47]

Ion en neutrale massaspectrometer (INM's)

De INM's waren een in situ instrument dat de samenstelling van geladen deeltjes (protonen en zwaardere ionen) en neutrale deeltjes (atomen en moleculen) in de buurt van Titan en Saturnus gemeten om meer te weten te komen over hun atmosferen. Het instrument gebruikte een quadrupole massaspectrometer. Inmen was ook bedoeld om de positieve ionen en neutrale omgevingen van de ijzige satellieten en ringen van Saturnus te meten.^[47][51][52]

Imaging Science Subsystem (ISS)

Het ISS was een externe detectie -instrument dat de meeste afbeeldingen heeft vastgelegd zichtbaar licht, en ook enkele infraroodbeelden en ultraviolet afbeeldingen. Het ISS nam honderdduizenden beelden van Saturnus, zijn ringen en zijn manen. Het ISS had zowel een groothoekcamera (WAC) als een smalle-hoekcamera (NAC). Elk van deze camera's gebruikte een gevoelige lading-gekoppeld apparaat (CCD) zoals zijn elektromagnetische golf detector. Elke CCD had een 1.024 vierkante reeks pixels, 12μm aan een kant. Beide camera's maakten veel gegevensverzamelingsmodi mogelijk, waaronder on-chip datacompressie, en waren uitgerust met spectrale filters die op een wiel roteerden om verschillende banden te bekijken in het elektromagnetische spectrum variërend van 0,2 tot 1,1 μm.^[47][53]

Dubbele techniekmagnetometer (Mag)

De mag was een in situ instrument dat de sterkte en richting van de magnetisch veld rond Saturnus. De magnetische velden worden gedeeltelijk gegenereerd door de gesmolten kern in het centrum van Saturn. Het meten van het magnetische veld is een van de manieren om de kern te onderzoeken. Mag wilde een driedimensionaal model van de magnetosfeer van Saturnus ontwikkelen en de magnetische toestand van Titan en zijn atmosfeer, en de ijzige satellieten en hun rol in de magnetosfeer van Saturnus bepalen.^[47][54]

Magnetosferisch beeldinstrument (MIMI)

De MIMI was zowel een in situ- als op afstandsbediening instrument dat beelden en andere gegevens produceert over de deeltjes die gevangen zitten in het enorme magnetische veld van Saturnus of magnetosfeer. De in situ component gemeten energetische ionen en elektronen, terwijl de externe detectiecomponent (de ionen en neutrale camera, inca) een energiek neutraal atoom Imager.^[55] Deze informatie werd gebruikt om de algehele configuratie en dynamiek van de magnetosfeer en zijn interacties met de zonnewind, de atmosfeer, titan, ringen en ijzige satellieten te bestuderen.^[47][56]

Radar

De radar aan boord was een actief en passief detectieinstrument dat kaarten van het oppervlak van Titan produceerde. Radargolven waren krachtig genoeg om de dikke sluier van waas omringende Titan binnen te dringen. Door de verzend- en retourtijd van de signalen te meten, is het mogelijk om de hoogte van grote oppervlaktefuncties te bepalen, zoals bergen en canyons. De passieve radar luisterde naar radiogolven die Saturnus of zijn manen kunnen uitstoten.^[47]

Radio en Plasma Wave Science Instrument (RPWS)

De RPWS was een in situ instrument en teledetectie -instrument dat radiosignalen ontvangt en meet uit Saturnus, inclusief de radiogolven die zijn afgegeven door de interactie van de zonnewind met Saturnus en Titan. RPW's gemeten de elektrische en magnetische golfvelden in de interplanetaire medium en planetaire magnetosferen. Het bepaalde ook de elektronendichtheid en temperatuur nabij Titan en in sommige gebieden van de magnetosfeer van Saturnus met behulp van ofwel plasmagolven bij karakteristieke frequenties (bijvoorbeeld de bovenste hybride lijn) of een Langmuir -sonde. RPWS bestudeerde de configuratie van het magnetische veld van Saturnus en zijn relatie met Saturn -kilometrische straling (SKR), evenals het monitoren en in kaart brengen van de ionosfeer van Saturnus, plasma en bliksem uit de atmosfeer van Saturnus (en mogelijk Titan) atmosfeer.^[47]

Radiowetenschappelijk subsysteem (RSS)

De RSS was een afstandsbedieningsinstrument dat radio-antennes op aarde gebruikte om de manier te observeren waarop radiosignalen van het ruimtevaartuig veranderden toen ze werden verzonden door objecten, zoals de atmosfeer van Titan of de ringen van Saturnus, of zelfs achter de Zon. De RSS bestudeerde ook de samenstellingen, drukken en temperaturen van atmosferen en ionosferen, radiale structuur en deeltjesgrootteverdeling binnen ringen, lichaams- en systeemmassa's en de zwaartekracht veld. Het instrument gebruikte de X-Band Communication Link van ruimtevaartuigen, evenals S-Band Downlink en K_a-Band uplink en downlink.^[47]

Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS)

De UVIS was een externe-sensing-instrument dat beelden vastlegde van het ultraviolette licht dat uit een object werd weerspiegeld, zoals de wolken van Saturnus en/of zijn ringen, om meer te leren over hun structuur en compositie. Ontworpen om ultraviolet licht over golflengten te meten van 55,8 tot 190 nm, was dit instrument ook een hulpmiddel om de samenstelling, verdeling, aerosoldeeltjesgehalte en temperaturen van hun atmosferen te bepalen. In tegenstelling tot andere soorten spectrometer, zou dit gevoelige instrument zowel spectrale als ruimtelijke metingen kunnen nemen. Het was vooral bedreven in het bepalen van de samenstelling van gassen. Ruimtelijke observaties waren een breed per narrow-uitzicht, slechts één pixel lang en 64 pixels over. De spectrale dimensie was 1.024 pixels per ruimtelijke pixel. Het kan ook veel afbeeldingen nemen die films maken van de manieren waarop dit materiaal door andere krachten wordt verplaatst.^[47]

UVIS bestond uit vier afzonderlijke detectelkanalen, de verre ultraviolet (FUV), extreme ultraviolet (EUV), hoge snelheid fotometer (HSP) en de waterstof-deuteriumabsorptiecel (HDAC). UVIS verzamelde hyperspectrale beelden en discrete spectra van Saturnus, zijn manen en zijn ringen, evenals stellaire occultatiegegevens.^[57]

Het HSP -kanaal is ontworpen om sterrenlicht te observeren dat door de ringen van Saturnus (bekend als stellaire occultaties) gaat om de structuur en optische diepte van de ringen te begrijpen.^[58] Stellaire occultatiegegevens van zowel de HSP- als de FUV -kanalen bevestigden het bestaan ​​van waterdamppluimen op de zuidpool van Enceladus, en karakteriseerde de samenstelling van de pluimen.^[59]

Zichtbare en infraroodmappingspectrometer (VIMS)

De VIMS was een externe detectieinstrument dat beelden vastlegde met zichtbaar en infraroodlicht om meer te weten te komen over de samenstelling van maanoppervlakken, de ringen en de atmosferen van Saturnus en Titan. Het bestond uit twee camera's - de ene die werd gebruikt om zichtbaar licht te meten, de andere infrarood. VIMS gemeten gereflecteerde en uitgezonden straling van atmosferen, ringen en oppervlakken over golflengten van 350 tot 5100 nm, om hun samenstellingen, temperaturen en structuren te helpen bepalen. Het observeerde ook het zonlicht en het sterrenlicht dat door de ringen gaat om meer te leren over hun structuur. Wetenschappers gebruikten VIM's voor langetermijnstudies van cloudbeweging en morfologie in het Saturn-systeem om de weerpatronen van Saturnus te bepalen.^[47]

Plutonium -stroombron

Vanwege de afstand van Saturnus tot de zon, zonne -arrays waren niet haalbaar als stroombronnen voor deze ruimtesonde.^[60] Om voldoende kracht te genereren, zouden dergelijke arrays te groot en te zwaar zijn geweest.^[60] In plaats daarvan de Cassini Orbiter werd aangedreven door drie GPHS-RTG radio -isotoop thermo -elektrische generatoren, die warmte gebruiken van het verval van ongeveer 33 kg (73 lb) van Plutonium-238 (in de vorm van plutoniumdioxide) om directe stroomelektriciteit te genereren via thermo -elektrisch.^[60] De RTG's op de Cassini missie heeft hetzelfde ontwerp als die welke worden gebruikt op de Nieuwe horizonten, Galileo, en Ulysses Ruimtesondes, en ze zijn ontworpen om zeer lange operationele levens te hebben.^[60] Aan het einde van de nominale 11-jarige Cassini Missie, ze konden nog steeds 600 tot 700 watt elektrische stroom produceren.^[60] (Overgebleven hardware van de Cassini RTG -programma werd gewijzigd en gebruikt om de Nieuwe horizonten missie naar Pluto en de Kuipergordel, die later werd ontworpen en gelanceerd.^[61]))

Machtsverdeling werd bereikt door 192 vaste toestand stroomschakelaars, die ook functioneerden als stroomonderbrekers In het geval van een overbelastingstoestand. De gebruikte schakelaars Mosfets Dat was een betere efficiëntie en een langere levensduur in vergelijking met conventionele schakelaars, terwijl ze tegelijkertijd elimineren overgangen. Deze vaste-staten stroomonderbrekers waren echter vatbaar voor onjuiste struikelen (vermoedelijk van kosmische stralen), waardoor ze moeten resetten en verliezen veroorzaken in experimentele gegevens.^[62]

Verkrijgen momentum Terwijl ze al tijdens de vlucht zijn, het traject van de Cassini Missie omvatte meerdere gravitatiekiel Manoeuvres: twee fly-by passen van Venus, nog een van de aarde, en dan een van de planeet Jupiter. De terrestrische flyby was het laatste exemplaar toen de sonde een denkbaar gevaar vormde voor mensen. De manoeuvre was succesvol, met Cassini Passeren met 1,171 km (728 km) boven de aarde op 18 augustus 1999.^[63] Als er enige storing was geweest waardoor de sonde in botsing kwam met de aarde, schatte de volledige studie van NASA's volledige milieu -impactonderzoek dat, in het ergste geval (met een acute invoerhoek waarin Cassini zou geleidelijk opbranden), een significante fractie van de 33 kg^[42] van nucleaire brandstof in de RTG's zou zijn verspreid naar de atmosfeer van de aarde, zodat tot vijf miljard mensen (d.w.z. bijna de gehele terrestrische bevolking) hadden kunnen worden blootgesteld, wat naar schatting 5.000 extra sterfgevallen in kanker veroorzaakte, veroorzaakt^[64] )^[65] als 500.000 doden). De kans op dit gebeuren werd echter geschat op minder dan één op een miljoen, d.w.z. een kans dat één persoon sterft (uitgaande van 5.000 doden) als minder dan 1 op 200.^[64]

NASA's risicoanalyse om plutonium te gebruiken werd publiekelijk bekritiseerd door Michio Kaku Op grond dat slachtoffers, materiële schade en rechtszaken als gevolg van een mogelijk ongeval, evenals het potentiële gebruik van alternatieve energiebronnen, zoals zonne- en brandstofcellen, werden onderschat.^[66]

Telemetrie

De Cassini Ruimtevaartuig was in staat om in verschillende telemetrie -formaten over te dragen. Het telemetriesubsysteem is misschien wel het belangrijkste subsysteem, omdat er zonder dat er geen gegevens kan worden geretourneerd.

De telemetrie is ontwikkeld vanaf grond, vanwege het ruimtevaartuig met behulp van een modernere set computers dan eerdere missies.^[67] Daarom, Cassini was het eerste ruimtevaartuig dat kon adopteren mini-pakken Om de complexiteit van het Telemetry -woordenboek te verminderen en het softwareontwikkelingsproces leidde tot het maken van een telemetriemanager voor de missie.

Er waren ongeveer 1088 kanalen (in 67 mini-pakken) geassembleerd in de Cassini Telemetrie Dictionary. Van deze 67 Mini-Packets met lagere complexiteit bevatten 6 mini-pakken de subsysteem covariantie en Kalman Gain-elementen (161 metingen), niet gebruikt tijdens normale missieactiviteiten. Dit liet 947 metingen achter in 61 mini-pakken.

Een totaal van zeven telemetriekaarten die overeenkomen met 7 AACS -telemetriemodi werden geconstrueerd. Deze modi zijn: (1) record; (2) nominale cruise; (3) gemiddelde langzame cruise; (4) langzame cruise; (5) orbitale OPS; (6) av; (7) ATE (attitude schatter) kalibratie. Deze 7 kaarten bedekken alle telemetriemodi van ruimtevaartuigen.

Huygens doorvragen

De Huygens sonde, geleverd door de European Space Agency (ESA) en vernoemd naar de 17e -eeuwse Nederlandse astronoom die voor het eerst Titan ontdekte, Christiaan Huygens, de wolken, de atmosfeer en het oppervlak van Saturn's Moon Titan in zijn afdaling onder de loep genomen op 15 januari 2005. Het is ontworpen om binnen te komen en te remmen in de atmosfeer van Titan en een volledig geïnstrumenteerd robot laboratorium naar het oppervlak te parachute.^[68]

Het probesysteem bestond uit de sonde zelf die afstamde naar Titan, en de sondeondersteuningsapparatuur (PSE) die aan het baan ruimtevaartuig bleef. De PSE omvat elektronica die de sonde volgen, de gegevens herstellen die zijn verzameld tijdens de afdaling en verwerken en de gegevens leveren aan de orbiter die deze naar de aarde verzendt. De kernbesturingscomputer CPU was een overbodig MIL-STD-1750A controle systeem.

De gegevens werden verzonden door een radiobinding tussen Huygens en Cassini geleverd door Sonde Data Relay Subsystem (PDR's). Omdat de missie van de sonde niet van de aarde kon worden telecommanded vanwege de grote afstand, werd deze automatisch beheerd door het Command Data Management Subsysteem (CDMS). De PDR's en CDM's werden geleverd door de Italiaans ruimteagentschap (ASI).

Na Cassini's lancering, er werd ontdekt dat gegevens van de Huygens sonderen Cassini Orbiter (en vervolgens opnieuw verstrekt naar de aarde) zou grotendeels onleesbaar zijn. De oorzaak was dat de bandbreedte van signaalverwerking elektronica was te smal en de verwachte Doppler shift Tussen de lander en het moedervaartuig zouden de signalen uit het bereik van het systeem zetten. Dus, Cassini's ontvanger zou de gegevens niet kunnen ontvangen van Huygens tijdens zijn afdaling naar Titan.^[17]

Een work-around bleek de missie te herstellen. Het traject van Cassini werd gewijzigd om de lijn van het zichtsnelheid en daarom de Doppler -verschuiving te verminderen.^[17][69] Cassini 'Het daaropvolgende traject was identiek aan de eerder geplande, hoewel de verandering twee banen vóór de Huygens Missie met drie, kortere banen.

Geselecteerde gebeurtenissen en ontdekkingen

Venus en Earth Fly-Bys en de cruise naar Jupiter

De Cassini Space -sonde voerde twee uit Gravitational-Assist Flybys van Venus op 26 april 1998 en 24 juni 1999. Deze flybys zorgden voor de ruimtesonde met voldoende momentum om helemaal naar de asteroïde riem, terwijl de zwaartekracht van de zon de ruimtesonde terugtrok in het binnenste zonnestelsel.

Op 18 augustus 1999, om 03:28 UTC, maakte het vaartuig een zwaartekracht-assist Flyby of the Earth. Een uur en 20 minuten voor het dichtst naderen, Cassini De dichtstbijzijnde benadering van de maan van de aarde op 377.000 kilometer, en het nam een ​​reeks kalibratiefoto's.

Op 23 januari 2000, Cassini voerde een flyby van de asteroïde 2685 Masursky rond 10:00 UTC. Het nam foto's^[70] In de periode vijf tot zeven uur voor de flyby op een afstand van 1,6×10^⁶km (0,99×10^⁶Mi) en een diameter van 15 tot 20 km (9,3 tot 12,4 mi) werden geschat voor de asteroïde.

Jupiter Flyby

Cassini De dichtstbijzijnde benadering van Jupiter op 30 december 2000, op 9,7 miljoen kilometer, en heeft veel wetenschappelijke metingen gedaan. Ongeveer 26.000 afbeeldingen van Jupiter, zijn Flauw ringen, en zijn manen werden genomen tijdens de zes maanden durende flyby. Het produceerde het meest gedetailleerde globale kleurenportret van de planeet tot nu toe (zie afbeelding rechts), waarin de kleinste zichtbare kenmerken ongeveer 60 km (37 km) over zijn.^[71]

Een belangrijke bevinding van de flyby, aangekondigd op 6 maart 2003, was van de atmosferische circulatie van Jupiter. Donkere "riemen" afwisselen met lichte "zones" in de atmosfeer, en wetenschappers hadden de zones, met hun bleke wolken, al lang beschouwd als gebieden van opwelling lucht, deels omdat veel wolken op aarde vormen waar lucht stijgt. Maar analyse van Cassini Uitzicht toonde aan dat individuele stormcellen van opwelling helderwitte wolken, te klein om van de aarde te zien, bijna zonder uitzondering opduiken in de donkere riemen. Volgens Anthony del Genio van NASA's Goddard Institute for Space Studies, "De riemen moeten de gebieden zijn van netto stijgende atmosferische beweging op Jupiter, [dus] de netto beweging in de zones moet zinken."

Andere atmosferische waarnemingen waren een wervelend donker ovaal van hoge atmosferische waas, ongeveer de grootte van de Geweldige rode vlek, in de buurt van de noordpool van Jupiter. Infraroodbeelden onthulden aspecten van circulatie nabij de polen, met banden van globe-omcirkingwinden, met aangrenzende banden die in tegengestelde richtingen bewegen.

Dezelfde aankondiging besprak ook de aard van Jupiter's ringen. Lichtverstrooiing door deeltjes in de ringen toonde aan dat de deeltjes onregelmatig gevormd waren (in plaats van bolvormig) en waarschijnlijk afkomstig zijn van ejecta van micrometeoriet Effecten op Jupiter's Moons, waarschijnlijk Metis en Rasta.

Tests van algemene relativiteit

Op 10 oktober 2003 kondigde het wetenschapsteam van de missie de resultaten aan van tests van Albert Einstein's Algemene relativiteitstheorie, uitgevoerd met behulp van Radio golven verzonden van de Cassini ruimtesonde.^[72] De radioletenschappers hebben een gemeten frequentie Verschuiving in de radiogolven van en naar het ruimtevaartuig, terwijl ze dicht bij de zon passeerden. Volgens de algemene relativiteitstheorie, een enorm object zoals de Zon oorzaken ruimte tijd om te krommen, waardoor een straal radiowaves uit zijn reizen Gravitational goed om te verminderen frequentie en radiowaves reizen naar de zwaartekrachtput om te toenemen in frequentie, aangeduid als Gravitational roodverschuiving / Blueshift.

Hoewel enkele meetbare afwijkingen van de waarden berekend met behulp van de Algemene relativiteitstheorie worden voorspeld door enkele ongebruikelijke kosmologische modellen, niet van dergelijke afwijkingen zijn door dit experiment gevonden. Eerdere tests met radiowaves verzonden door de Viking en Reiziger Ruimtesondes waren in overeenstemming met de berekende waarden van algemene relativiteitstheorie tot binnen een nauwkeurigheid van één deel in duizend. De meer verfijnde metingen van de Cassini Space Sonde Experiment verbeterde deze nauwkeurigheid tot ongeveer een deel in 51.000.^[73] De gegevens ondersteunen de algemene relativiteitstheorie van Einstein stevig.^[74]

Nieuwe manen van Saturnus

In totaal, de Cassini Mission ontdekte zeven nieuwe manen in een baan om Saturnus.^[75] Het gebruik van afbeeldingen gemaakt door Cassini, ontdekten onderzoekers Methone, Palline en Polydeuces in 2004,^[76] hoewel Latere analyse onthulde dat Voyager 2 had Pallene gefotografeerd in zijn Flyby van de Ginged Planet 1981.^[77]

Op 1 mei 2005 werd een nieuwe maan ontdekt door Cassini in de Keeler Gap. Het kreeg de aanduiding S/2005 S 1 voordat hij werd genoemd Daphnis. Een vijfde nieuwe maan werd ontdekt door Cassini op 30 mei 2007, en werd voorlopig s/2007 s 4. Het is nu bekend als bekend als Anthe. Een persbericht op 3 februari 2009 toonde een zesde nieuwe maan gevonden door Cassini. De maan is ongeveer 500 m (0,3 mi) in diameter binnen de G-ring van het ringsysteem van Saturnus en is nu genoemd Aegaeon (voorheen S/2008 s 1).^[78] Een persbericht op 2 november 2009, vermeldt de zevende nieuwe maan gevonden door Cassini Op 26 juli 2009. Het wordt momenteel gelabeld S/2009 S 1 en heeft een diameter van ongeveer 300 m (1000 ft) in het B-ringsysteem.^[79]

Op 14 april 2014 rapporteerden NASA -wetenschappers het mogelijke begin van een nieuwe maan in Saturnus Een ring.^[80]

Phoebe Flyby

Op 11 juni 2004, Cassini vloog bij de maan Phoebe. Dit was de eerste kans voor close-upstudies van deze maan (Voyager 2 voerde een verre flyby uit in 1981 maar keerde geen gedetailleerde afbeeldingen terug). Het was ook Cassini's Alleen mogelijke flyby voor Phoebe vanwege de mechanica van de beschikbare banen rond Saturnus.^[81]

De eerste close-upbeelden werden ontvangen op 12 juni 2004 en missiewetenschappers realiseerden zich onmiddellijk dat het oppervlak van Phoebe er anders uitziet dan asteroïden die door ruimtevaartuigen zijn bezocht. Delen van het zwaar krated oppervlak zien er op die foto's erg helder uit, en er wordt momenteel aangenomen dat er een grote hoeveelheid waterijs bestaat onder het directe oppervlak.

Saturn -rotatie

In een aankondiging op 28 juni 2004, Cassini Programmewetenschappers beschreven de meting van de rotatieperiode van Saturnus.^[82] Omdat er geen vaste functies op het oppervlak zijn die kunnen worden gebruikt om deze periode te verkrijgen, werd de herhaling van radio -emissies gebruikt. Deze nieuwe gegevens kwamen overeen met de nieuwste waarden gemeten van de aarde en vormden een puzzel voor de wetenschappers. Het blijkt dat de radiotrotatieperiode was veranderd sinds deze voor het eerst in 1980 werd gemeten door Voyager 1, en het was nu 6 minuten langer. Dit duidt echter niet op een verandering in de algehele spin van de planeet. Men denkt dat het te wijten is aan variaties in de bovenste atmosfeer en ionosfeer op de breedtegraden die magnetisch zijn verbonden met het radiobrongebied.

In 2019 kondigde NASA de rotatieperiode van Saturnus aan als 10 uur, 33 minuten, 38 seconden, berekend met behulp van Saturnische ringseismologie. Trillingen van het interieur van Saturnus veroorzaken oscillaties in zijn zwaartekrachtveld. Deze energie wordt geabsorbeerd door ringdeeltjes op specifieke locaties, waar het zich ophoopt totdat het in een golf wordt vrijgegeven.^[83] Wetenschappers gebruikten gegevens van meer dan 20 van deze golven om een ​​familie van modellen van het interieur van Saturnus te construeren, die basis bieden voor het berekenen van de rotatieperiode.^[84]

Saturnus in een baan om Saturnus

Op 1 juli 2004 vloog het ruimtevaartuig door de kloof tussen de F en G ringen en bereikt baan, na een reis van zeven jaar.^[85] Het was het eerste ruimtevaartuig dat Ever Orbit Saturnus.

De Saturn Orbital Insertion (SOI) manoeuvre uitgevoerd door Cassini was complex en eiste dat het vaartuig zijn high-gain antenne weg van de aarde en langs zijn vliegroute zou oriënteren, om zijn instrumenten te beschermen tegen deeltjes in de ringen van Saturnus. Zodra het vaartuig het ringvlak had overgestoken, moest het opnieuw draaien om zijn motor langs zijn vliegroute te wijzen, en vervolgens werd de motor afgevuurd om het vaartuig met 622 m/s te vertragen om Saturnus het te laten vangen.^[86] Cassini werd gevangen genomen door de zwaartekracht van Saturnus rond 20:54 uur Daglichttijd van de Stille Oceaan op 30 juni 2004. Tijdens de manoeuvre Cassini Passeerd binnen 20.000 km (12.000 km) van de cloudtoppen van Saturnus.

Toen Cassini in Saturnische baan was, werd vertrek uit het Saturn -systeem geëvalueerd in 2008 tijdens het einde van de missieplanning.^{[87][verduidelijking nodig]}

Titan Flybys

Cassini had zijn eerste flyby van Saturnus grootste maan, Titan, op 2 juli 2004, een dag na het inbrengen van een baan, toen het naderde tot binnen 339.000 km (211.000 km) van Titan. Beelden die via speciale filters zijn genomen (in staat om door de wereldwijde waas van de maan te kijken) toonden aan dat South Polar Clouds waarvan werd gedacht dat ze waren samengesteld methaan en oppervlakte -kenmerken met zeer verschillende helderheid. Op 27 oktober 2004 voerde het ruimtevaartuig de eerste van de 45 geplande dichte flybys van Titan uit toen het slechts 1200 km (750 mi) boven de maan passeerde. Bijna vier gigabit van gegevens werden verzameld en overgebracht naar de aarde, inclusief de eerste radarbeelden van het waas-afgesloten oppervlak van de maan. Het onthulde het oppervlak van Titan (althans het gebied bedekt door radar) om relatief niveau te zijn, waarbij topografie niet meer dan ongeveer 50 m (160 ft) hoog bereikte. De flyby zorgde voor een opmerkelijke toename van de beeldvormingsresolutie ten opzichte van eerdere dekking. Afbeeldingen met maximaal 100 keer betere resolutie werden genomen en zijn typerend voor resoluties gepland voor volgende Titan Flybys. Cassini verzamelde foto's van Titan en de meren van methaan waren vergelijkbaar met de meren van water op aarde.

Huygens Lands op Titan

Externe afbeelding
Ruwe afbeeldingen van de Huygens Probe -afdaling op 14 januari 2005 (37 pagina's) ESA/NASA/JPL/U. van Arizona. (ESA -hosting)

Cassini bracht de Huygens Probe op 25 december 2004, door middel van een veer- en spiraalrails die bedoeld waren om de sonde te roteren voor een grotere stabiliteit. Het kwam op 14 januari 2005 in de sfeer van Titan en na een afdaling van twee en een half uur landde op vaste grond.^[5] Hoewel Cassini met succes 350 van de foto's doorgegeven die het ontving Huygens Van de afdaling- en landingssite kon een softwarefout een van de Cassini ontvangers en veroorzaakten het verlies van nog eens 350 foto's. Tijdens de landing laadde NASA voor voorzichtigheid Huygens met 3 parachutes.^[88]

Enceladus flybys

Tijdens de eerste twee nauwe flybys van de maan Enceladus in 2005, Cassini ontdekte een afbuiging in het lokale magnetische veld die kenmerkend is voor het bestaan ​​van een dunne maar significante atmosfeer. Andere metingen verkregen op dat tijdstip van geïoniseerde waterdamp als het hoofdbestanddeel. Cassini Ook observeerde waterijsgeisers die uitbarsten uit de zuidpool van Enceladus, wat meer geloofwaardigheid geeft aan het idee dat Enceladus de deeltjes van de E -ring van Saturnus levert. Missiewetenschappers begonnen te vermoeden dat er zakken van vloeibaar water in de buurt van het oppervlak van de maan kunnen zijn die de uitbarstingen voeden.^[89]

Op 12 maart 2008, Cassini maakte een fly-by van Enceladus, die binnen 50 km van het oppervlak van de maan passeerde.^[90] Het ruimtevaartuig ging door de pluimen die zich uitstrekken van zijn zuidelijke geisers, waarbij water, koolstofdioxide en verschillende koolwaterstoffen met zijn massaspectrometer worden gedetecteerd, terwijl ook het in kaart brengen van oppervlakte -kenmerken die op een veel hogere temperatuur zijn dan hun omgeving met de infraroodspectrometer.^[91] Cassini was niet in staat om gegevens te verzamelen met zijn Cosmic Dust Analyzer vanwege een onbekende softwarefout.

Op 21 november 2009, Cassini maakte zijn achtste flyby van Enceladus,^[92] Dit keer met een andere geometrie, naderend binnen 1600 km (990 mi) van het oppervlak. Het comprarood -instrument voor composiet infrarood (CIRS) produceerde een kaart van thermische emissies van de Bagdad sulcus 'tijgerstreep'. De geretourneerde gegevens hielpen bij het creëren van een gedetailleerd en hoge resolutie mozaïekbeeld van het zuidelijke deel van het Saturnus-gerichte halfrond van de maan.

Op 3 april 2014, bijna tien jaar na Cassini NASA kwam in de baan van Saturnus en rapporteerde bewijs van een grote zoute interne oceaan van vloeibaar water in Enceladus. De aanwezigheid van een interne zoute oceaan in contact met de rotsachtige kern van de maan, plaatst Enceladus "van de meest waarschijnlijke plaatsen in het zonnestelsel om te hosten buitenaards microbieel leven".^[93][94][95] Op 30 juni 2014 vierde NASA tien jaar van Cassini Saturnus verkennen en zijn manen, het benadrukken van de ontdekking van wateractiviteit op Enceladus naast andere bevindingen.^[96]

In september 2015 heeft NASA aangekondigd dat gravitatie- en beeldvormingsgegevens van Cassini werden gebruikt om de bibliotheken van de baan van Enceladus en vastgesteld dat het oppervlak van de maan niet rigide is samengevoegd met zijn kern, en concludeert dat de ondergrondse oceaan daarom in omvang wereldwijd moet zijn.^[97]

Op 28 oktober 2015, Cassini voerde een nauwe flyby van Enceladus uit, die binnen 49 km van het oppervlak kwam en door de ijzige pluim boven de zuidpool.^[98]

Radio -occultaties van de ringen van Saturnus

In mei 2005, Cassini begon een reeks van Radio -occultatie experimenten, om de grootte-verdeling van deeltjes in te meten Saturn's ringenen meet de sfeer van Saturn zelf. Gedurende meer dan vier maanden voltooide het vaartuig banen dat voor dit doel is ontworpen. Tijdens deze experimenten vloog het achter het ringvlak van Saturnus, gezien vanaf de aarde, en overgebracht radiogolven door de deeltjes. De op aarde ontvangen radiosignalen werden geanalyseerd op frequentie, fase en vermogensverschuiving van het signaal om de structuur van de ringen te bepalen.

Spaken in ringen geverifieerd

In afbeeldingen gemaakt op 5 september 2005, Cassini gedetecteerde spaken in de ringen van Saturnus,^[99] Eerder alleen gezien door de visuele waarnemer Stephen James O'Meara in 1977 en vervolgens bevestigd door de Reiziger Ruimtesondes in het begin van de jaren tachtig.^[100][101]

Meren van Titan

Radarbeelden verkregen op 21 juli 2006 lijken meren te tonen van vloeibare koolwaterstof (zoals methaan en ethaan) op de noordelijke breedtegraden van Titan. Dit is de eerste ontdekking van momenteel bestaande meren overal behalve op aarde. De meren variëren in grootte van één tot honderd kilometer breed.^[102]

Op 13 maart 2007, de Jet Propulsion Laboratory kondigde aan dat het sterk bewijs had gevonden van zeeën van methaan en ethaan op het noordelijk halfrond van Titan. Ten minste een van deze is groter dan een van de Grote Meren in Noord-Amerika.^[103]

Saturn -orkaan

In november 2006 ontdekten wetenschappers een storm op de Zuidpool van Saturnus met een duidelijk oogwall. Dit is kenmerkend voor een orkaan Op aarde en nog nooit eerder op een andere planeet gezien. In tegenstelling tot een terrestrisch Hurricane, de storm lijkt stationair te zijn aan de paal. De storm is 8.000 km (5.000 km) over en 70 km (43 mi) hoog, met winden die op 560 km/u blazen (350 mph).^[104]

Iapetus flyby

Op 10 september 2007, Cassini voltooide zijn flyby van de vreemde, tweekleurige, walnootvormige maan, Iivetus. Beelden werden genomen van 1600 km (1.000 km) boven het oppervlak. Omdat het de afbeeldingen terug naar de aarde stuurde, werd het getroffen door een Kosmische straal dat dwong het om tijdelijk binnen te komen veilige modus. Alle gegevens uit de flyby werden hersteld.^[105]

Missie -uitbreiding

Op 15 april 2008, Cassini financiering ontvangen voor een uitgebreide missie van 27 maanden. Het bestond uit 60 meer banen van Saturnus, met 21 meer nauwe Titan Flybys, zeven van Enceladus, zes van Mimas, acht van Tethys en één gerichte flyby elk van Dione, Rhea, en Helene.^[106] De uitgebreide missie begon op 1 juli 2008 en werd omgedoopt tot de Cassini Equinox Mission Terwijl de missie samenviel met die van Saturnus equinox.^[107]

Tweede missie -uitbreiding

Een voorstel werd ingediend bij NASA voor een tweede missie-extensie (september 2010-mei 2017), voorlopig de uitgestrekte missie of XXM.^[108] Deze ($ 60 miljoen PA) werd goedgekeurd in februari 2010 en hernoemde de Cassini Solstice Mission.^[109] Het omvatte Cassini Saturnus meer 155 keer ronddraaiend, 54 extra flybys van uitvoeren Titan en 11 meer van Enceladus.

Geweldige storm van 2010 en nasleep

Op 25 oktober 2012, Cassini getuige van de nasleep van de massale Geweldige witte plek Storm die ongeveer om de 30 jaar op Saturnus terugkeert.^[110] Gegevens van de composiet infraroodspectrometer (CIRS) instrument gaven een krachtige ontlading uit de storm die een temperatuurpiek veroorzaakte in de stratosfeer van Saturnus 83 K (83 ° C; 149 ° F) boven normaal. Tegelijkertijd een enorme toename van ethyleen Gas werd gedetecteerd door NASA -onderzoekers van het Goddard Research Center in Greenbelt, Maryland. Ethyleen is een kleurloos gas dat zeer ongewoon is op Saturnus en zowel natuurlijk als via door mensen gemaakte bronnen op aarde wordt geproduceerd. De storm die deze ontlading produceerde werd voor het eerst waargenomen door het ruimtevaartuig op 5 december 2010, op het noordelijke halfrond van Saturnus. De storm is de eerste in zijn soort die wordt waargenomen door een ruimtevaartuig in een baan rond Saturnus en de eerste die wordt waargenomen bij thermische infraroodgolflengten, waardoor wetenschappers de temperatuur van de atmosfeer van Saturnus kunnen waarnemen en fenomenen zijn die onzichtbaar zijn voor het naakte oog dat voor het naakte oog is . De piek van ethyleengas dat door de storm werd geproduceerd, bereikte niveaus die 100 keer meer waren dan degenen die voor Saturnus mogelijk waren geacht. Wetenschappers hebben ook vastgesteld dat de getuige van de storm de grootste, heetste stratosferische draaikolk was die ooit in het zonnestelsel was gedetecteerd, en aanvankelijk groter was dan die van Jupiter Geweldige rode vlek.

Venus Transit

Op 21 december 2012, Cassini waargenomen a doorvoer van Venus Over de zon.^[111] Het VIMS -instrument analyseerde zonlicht dat door de Venusiaanse sfeer ging.^[111] VIMS heeft eerder de doorvoer van exoplanet waargenomen HD 189733 B.^[111]

De dag dat de aarde glimlachte

Op 19 juli 2013 werd de sonde naar de aarde gewezen om een ​​beeld van de aarde en de Maan, als onderdeel van een natuurlijk licht, multi-imago portret van het hele Saturn-systeem. Het evenement was uniek omdat het de eerste keer was dat NASA het publiek vertelde dat een langeafstandsfoto van tevoren werd genomen.^[112][113] Het imaging -team zei dat ze wilden dat mensen glimlachen en naar de lucht zwaaien, met Cassini wetenschapper Carolyn Porco het moment beschrijven als een kans om 'het leven te vieren op de Lichtblauwe stip".^[114]

Rhea Flyby

Op 10 februari 2015, de Cassini ruimtevaartuigen bezocht Rhea Nederzeer, binnen 47.000 km (29.000 km).^[115] Het ruimtevaartuig observeerde de maan met zijn camera's die enkele van de hoogste resolutiekleurbeelden tot nu toe van Rhea produceerden.^[116]

Hyperion Flyby

Cassini voerde zijn nieuwste flyby van Saturn's Moon uit Hyperion op 31 mei 2015, op een afstand van ongeveer 34.000 km (21.000 km).^[117]

Dione Flyby

Cassini voerde zijn laatste flyby van Saturn's maan uit Dione op 17 augustus 2015, op een afstand van ongeveer 475 km (295 km). Een eerdere flyby werd uitgevoerd op 16 juni.^[118]

Zeshoek verandert van kleur

Tussen 2012 en 2016 veranderde het aanhoudende zeshoekige wolkenpatroon op de Noordpool van Saturnus van een meestal blauwe kleur in meer een gouden kleur.^[119] Een theorie hiervoor is een seizoensgebonden verandering: uitgebreide blootstelling aan zonlicht kan waas creëren terwijl de paal naar de zon draait.^[119] Eerder werd opgemerkt dat er tussen 2004 en 2008 minder blauwe kleur was op Saturnus.^[120]

Grote finale en vernietiging

Cassini's einde betrof een reeks nauwe Saturn -passen, die naderden binnen de ringen, dan een toegang tot de sfeer van Saturnus op 15 september 2017 om het ruimtevaartuig te vernietigen.^[5][10][87] Deze methode is gekozen omdat het noodzakelijk is om ervoor te zorgen bescherming en voorkomen biologische besmetting voor een van de manen van Saturnus waarvan werd gedacht dat ze potentieel bieden bewoonbaarheid.^[121]

In 2008 werden een aantal opties geëvalueerd om dit doel te bereiken, elk met verschillende financiering, wetenschappelijke en technische uitdagingen. Een korte periode Saturn-impact voor een einde van de missie werd "uitstekend" beoordeeld met de redenen waarom "D-ringoptie voldoet aan onopvallende AO-doelen;^{[Definitie nodig]} Goedkoop en gemakkelijk haalbaar "terwijl botsing met een ijzige maan" goed "werd beoordeeld omdat hij" overal/tijd "goedkoop en haalbaar" was.

Er was budgettair drama in 2013-14 over NASA die Amerikaanse overheidsfinanciering ontving voor de grote finale. De twee fasen van de grote finale waren uiteindelijk het equivalent van het hebben van twee aparte Discovery programmaklasse missies in die zin dat de grote finale compleet anders was dan de belangrijkste Cassini Regelmatige missie. De Amerikaanse regering keurde eind 2014 de grote finale goed voor $ 200 miljoen. Dit was veel goedkoper dan het bouwen van twee nieuwe sondes in afzonderlijke missies voor ontdekkingsklasse.^[122]

Op 29 november 2016 voerde het ruimtevaartuig een Titan Flyby uit die het naar de toegangspoort van F-ring-banen bracht: dit was het begin van de Grand Finale-fase met als hoogtepunt zijn impact met de planeet.^[123][124] Een laatste Titan Flyby op 22 april 2017, veranderde de baan opnieuw om door de kloof te vliegen tussen Saturnus en zijn binnenste ring dagen later op 26 april. Cassini ongeveer 3.100 km (1.900 km) boven de wolkenlaag van Saturnus gepasseerd en 320 km (200 km) van de zichtbare rand van de binnenring; Het nam met succes beelden van de sfeer van Saturnus en begon de volgende dag gegevens terug te geven.^[125] Na nog eens 22 banen door de kloof werd de missie beëindigd met een duik in de sfeer van Saturnus op 15 september; Signaal ging verloren om 11:55:46 UTC op 15 september 2017, slechts 30 seconden later dan voorspeld. Naar schatting is het ruimtevaartuig ongeveer 45 seconden na de laatste transmissie opgebrand.

In september 2018 won NASA een Emmy Award voor uitstekend origineel interactief programma voor de presentatie van de Cassini Mission's Grand Finale in Saturn.^[126]

In december 2018 heeft Netflix "NASA's Cassini Mission" uitgezonden op hun serie 7 dagen uit Documentatie van de laatste werkdagen op de Cassini Missie voordat het ruimtevaartuig in Saturnus neerstortte om zijn grote finale te voltooien.

In januari 2019, nieuw onderzoek met behulp van gegevens die zijn verzameld tijdens Cassini ''S Grand Finale -fase werd gepubliceerd:

• De laatste close passeert de ringen en planeet stelde wetenschappers in staat om de lengte van een dag op Saturnus te meten: 10 uur, 33 minuten en 38 seconden.
• De ringen van Saturnus zijn relatief nieuw, 10 tot 100 miljoen jaar oud.^[127]

Missies

De werking van ruimtevaartuigen was georganiseerd rond een reeks missies.^[129] Elk is gestructureerd volgens een bepaalde hoeveelheid financiering, doelen, enz.^[129] Minstens 260 wetenschappers uit 17 landen hebben gewerkt aan de Cassini - Huygens missie; Bovendien werkten duizenden mensen in het algemeen om de missie te ontwerpen, te produceren en te lanceren.^[130]

• Prime Mission, juli 2004 tot juni 2008.^[131][132]
• Cassini Equinox Mission was een tweejarige missie-extensie die liep van juli 2008 tot september 2010.^[129]
• Cassini Solstice Mission liep van oktober 2010 tot april 2017.^[129][133] (Ook bekend als de XXM -missie.)^[120]
• Grand Finale (ruimtevaartuig gericht in Saturnus), april 2017 tot 15 september 2017.^[133]

• 

  Saturnus door Cassini, 2016

• 

  Cassini-Huygens door de cijfers
  (September 2017)

• 

  Afscheid van Saturnus en Moons (Enceladus, Epimetheus, Janus, Mimas, Pandora en Prometheus)
  (13 september 2017)

Woordenlijst

Zie ook

Referenties

Verder lezen

• Ralph Lorenz (2017). NASA/ESA/ASI CASSINI-HUYGENS: 1997 (Cassini Orbiter, Huygens Probe en Future Exploration Concepts) (Workshop Manual 'Eigenaren). Haynes Handleidingen, VK. ISBN 978-1785211119.
• Karl Grossman (1997). Het verkeerde spul: de nucleaire bedreiging van het Space Program voor onze planeet. Common Courage Press. ISBN 978-1-56751-125-3.
• David M. Harland (2002). Missie naar Saturnus: Cassini en de Huygens -sonde. Springer-Verlag. ISBN 978-1-85233-656-1.
• Ralph Lorenz; Jacqueline Mitton (2002). Tillende sluier van Titan: het verkennen van de gigantische maan van Saturnus. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-79348-3.
• Meltzer, Michael (2015). Het Cassini-Huygens bezoek aan Saturnus: een historische missie naar de geringde planeet. Cham: Springer International Publishing Zwitserland. ISBN 978-3-319-07608-9.
• Irene Klotz (31 augustus 2017). "Cassini's ringside stoel bij Saturn komt ten einde". Aviation Week & Space Technology. Een epische ontdekkingsreis bij Saturn -uiteinden, waardoor mysteries voor toekomstige ontdekkingsreizigers achterblijven.

Externe links

Officiële websites

• Cassini-Huygens website Gearchiveerd 26 januari 2018 op de Wayback -machine Door de Jet Propulsion Laboratory
• Cassini-Huygens website door NASA
• Cassini-Huygens website Door de European Space Agency
• Cassini-Huygens website Gearchiveerd 13 mei 2017, op de Wayback -machine door NASA's Solar System Exploration Division
• Cassini Mission Archive Science-data repository bij NASA's planetaire datasysteem

Media en telecommunicatie

• Ciclops.org, Cassini beeldvorming homepage
• Cassini Hall of Fame, beeldgalerijen door het Jet Propulsion Laboratory
• "Cassini in Saturn", een YouTube -afspeellijst van het Jet Propulsion Laboratory
  • "Titan Touchdown", Weergave van Huygens afdaling en landing
• Descanso DSN Telecom -informatie
• In Saturn's ringen, Film geanimeerd van miljoenen stille foto's
• Rond Saturnus, film geanimeerd van meer dan 200.000 afbeeldingen gemaakt door Cassini Van 2004 tot 2012
• Webgl-gebaseerde 3D-weergave van Cassini
• Cassini afbeeldingalbum door Kevin M. Gill
• https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/the_saturn_system.pdf - Door de ogen van Cassini