Кассіні — Гюйгенс

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Кассіні — Гюйгенс
Кассіні — Гюйгенс над кільцями Сатурна
Збирання апарату
Старт ракетоносія з апаратом Кассіні — Гюйгенс
Докладніше: Гюйгенс (зонд)

Кассіні — Гюйгенс (англ. Cassini-Huygens) — автоматичний космічний апарат, створений спільно NASA, Європейським космічним агенством та Італійським космічним агентством, що наразі досліджує планету Сатурн, кільця й супутники. Станція складається з двох основних елементів: безпосередньо станції Кассіні (англ. Cassini orbiter) і зонду Гюйгенс (англ. Huygens probe), призначеного для посадки на Титан.

Кассіні — Гюйгенс було запущено 15 жовтня 1997 ракетою-носієм Титан IV і він досяг системи Сатурна 1 липня 2004, після міжпланетної подорожі, яка включала обліт Землі, Венери і Юпітера. Це перший штучний супутник Сатурна.
Гюйгенс відділився від орбітального апарату 25 грудня 2004 приблизно о 2:00 UTC. Він досяг супутника Сатурна — Титана — 14 січня 2005 року, увійшов в атмосферу й опустився на поверхню супутника. Зонд успішно передав дані на Землю, використовуючи орбітальний апарат як передавач (реле). Це була перша посадка в зовнішній частині Сонячної системи.

Після майже десяти років перебування Кассіні на орбіті, 3 квітня 2014 року, NASA повідомило, що було виявлено докази існування великого підземного океану рідкої води на Енцеладі, супутнику Сатурна. На думку вчених, підземний океан свідчить про те, що Енцелад є одним з найбільш вірогідних місць у Сонячній системі, де може існувати життя. 30 червня 2014, NASA відзначило десяту річницю діяльності Кассіні, який вивчає Сатурн і його супутники, підкресливши серед інших знахідок відкриття рідкої води на Енцеладі.

Огляд місії[ред.ред. код]

«Кассіні» було запущено 1997 року. Місія зонда триватиме до 2017 року.

Кассіні-Гюйгенс — це результат співпраці трьох організацій. У створенні апарату брали участь 17 держав. Станція Кассіні була побудована зусиллями NASA й Лабораторії Реактивного Руху. Зонд Гюйгенс було створено Європейським космічним агентством. Італійське космічне агентство сконструювало антену телекомунікації й радарний висотомір (RADAR).

Загальні витрати на місію перевищують 3,26 млрд доларів США, що включає 1,4 млрд на передстартову підготовку, 704 млн на обслуговування, 54 млн на підтримку зв'язку з апаратом і 422 млн на маршовий двигун. Уряд США виділив 2,6 млрд доларів, Європейське космічне агентство — 500 млн та Італійське космічне агентство — 160 млн.

16 квітня 2008, NASA оголосила про продовження на два роки цієї місії, буде фінансуватися частина наземних операцій, від цього моменту місія була перейменована в Кассіні Рівнодення.[1]Місія була знову подовжена в лютому 2010 року, нова назва місії Кассіні Сонцестояння.

Назва[ред.ред. код]

Назва складається з двох основних елементів: орбітального ASI/NASA «Кассіні», названого на честь італійсько-французького астронома Джованні Доменіко Кассіні (також відомого як Жан-Домінік Кассіні), та розробленого ЄКА зонда «Гюйгенс», названого на честь голландського астронома, математика й фізика Християна Гюйгенса, який відкрив Титан. Кассіні виявив також кілька супутників Сатурна.
Кассіні—Гюйгенс є місією флагманського класу[Джерело?] до зовнішніх планет. Інші планетарні флагманські місії включають Галілео, Вояджерів і Вікінги.

Цілі місії[ред.ред. код]

Основними цілями місії є:

  1. визначення структури та поведінки кілець;
  2. визначення геологічної структури та історії поверхні супутників;
  3. визначення природи і походження темного матеріалу на одній з півкуль Япету;
  4. дослідження структури і поведінки магнітосфери;
  5. дослідження поведінки атмосфери Сатурна та структури хмар;
  6. дослідження хмар та туману в атмосфері Титана;
  7. визначення характеру поверхні Титана.

Маршрут[ред.ред. код]

Вибрані напрямки (розташовані за розміром)
Two Halves of Titan.png
Moon seen by Cassini - PIA02321.tif
PIA08148 (Rhea-Splat).jpg
Iapetus as seen by the Cassini probe - 20071008.jpg
Dionean Linea PIA08256.jpg
Tethys cassini.jpg
Fountains of Enceladus PIA07758.jpg
Титан Місяць Рея Япет Діона Тефія Енцелад
Mimas before limb sharp (colored).jpg
Hyperion in natural colours.jpg
Phoebe cassini.jpg
PIA12714 Janus crop.jpg
PIA09813 Epimetheus S. polar region.jpg
Prometheus 12-26-09a.jpg
Flying By Pandora.jpg
Мімас Гіперіон Феба Янус Епіметей Прометей Пандора
Leading hemisphere of Helene - 20110618.jpg
Atlas (NASA).jpg
Telesto cassini closeup.jpg
N00151485 Calypso crop.jpg
Methone PIA14633.jpg
Гелена Атлас Телесто Каліпсо Мефона

Історія місії[ред.ред. код]

Кассіні-Гюйгенс на стартовому майданчику

Місія Кассіні-Гюйгенс бере початок 1982 року, коли Європейський науковий фонд та Американська Національна академія наук сформували робочу групу зі створення майбутніх спільних місій. Два європейські вчені запропонували парний проект Saturn Orbiter і Titan Probe як можливу спільну місію. У 1983 році Комітет з дослідження Сонячної системи НАСА запропонував Saturn Orbiter і Titan Probe в парі — як основний проект НАСА. НАСА і Європейське космічне агентство (ЄКА) провели спільне дослідження потенційної місії з 1984 по 1985. ЄКА продовжували своє власне дослідження в 1986 році, в той час як американський астронавт Саллі Райд, в своїй доповіді 1987 року «Лідерство НАСА та Американське майбутнє в космосі», також розглянула і схвально оцінила місію Кассіні. Хоча в доповіді Райд описала Saturn Orbiter і Titan Probe як сольну місію НАСА, 1988 року заступник Адміністратора з питань космосу і техніки НАСА Льон Фіск повернувся до ідеї спільного проекту НАСА та ЄКА. Він написав своєму колезі в ЄКА, Роджеру Боннету, пропонуючи, щоб ЄКА вибрало Кассіні з трьох кандидатів і обіцяючи, що НАСА візьметься за проект, як тільки ЄКА його вибере.

У той час НАСА ставало все більш чутливим до напруження, яке склалося між американською та європейською космічними програмами, бо європейці відчували, що НАСА не сприймало європейську програму як рівну своїй під час попередніх співробітництв. Чиновники НАСА та консультанти, які брали участь у просуванні й плануванні Кассіні-Гюйгенс намагалися виправити цю тенденцію, підкреслюючи своє бажання рівномірно розділити будь-які наукові та технологічні переваги, отримані в результаті місії. Частково, це оновлене бажання співпрацювати з Європою підігрівалось відчуттям конкуренції з Радянським Союзом, який почав був тісніше співпрацювати з Європою тоді як ЄКА віддалився від НАСА.

Співпраця не лише поліпшила відносини між двома космічними програмами, але й допомогла Кассіні-Гюйгенс пережити запроваджене конгресом скорочення бюджетних витрат в Сполучених Штатах. Кассіні-Гюйгенс потрапили під політичний обстріл в 1992-му і 1994-му роках, але NASA змогло переконати Конгрес США, що було б нерозумно згортати проект після того як ЄКА вже влив кошти в його розвиток, бо розчарування через розбиті надії на освоєння космосу могло б перейти й на інші галузі зовнішніх зносин. Проект тривав уже без політичних проблем після 1994, хоча групи громадян, стурбованих його потенційним екологічним впливом, намагалися перекреслити його за допомогою протестів та судових позовів до і навіть після запуску 1997 року[2][3][4][5][6].

Виповнилося 10 років перебування КА Кассіні в системі Сатурна. За цей час було виконано 2 млн команд, передано 514 Гб даних, відкрито 7 супутників, здійснено 132 близьких обльоти супутників Сатурна, участь у місії прийняли науковці з 26 країн, було пройдено 2 мільярди миль після прибуття апарату, опубліковано 3039 наукових робіт, здійснено обліт 206 орбіт, зроблено 332000 світлин, здійснено 291 включення двигуна.

Дизайн космічного апарата[ред.ред. код]

Монтаж Кассіні — Гюйгенс

Це другий космічний апарат, що був розроблений зі стабілізацією по трьом вісям, з живленням від РТГа з программи Mariner Mark II, який проектувався для польотів за межами орбіти Марса. Кассіні був розроблений одночасно з космічним апаратом Comet Rendezvous Asteroid Flyby (CRAF), але через скорочення бюджету NASA припинила розвиток CRAF, щоб зберегти місію Кассіні. В результаті цього, Кассіні став більш спеціалізованим. Программа Mariner Mark II був скасована.

Космічний апарат включає в себе орбітальний апарат та зонд, це один із найбільших та найскладніших міжпланетних апаратів, що були колись побудовані. Орбітальний апарат має масу 2150 кг (4740 фунтів), зонд 350 кг (770 фунтів). З адаптером ракети-носія і 3132 кг (6905 фунтів) ракетного палива на старті, космічний апарат мав масу 5600 кг (12300 фунтів). Тільки серія Фобос, яка призначалася для дослідження Фобоса та Марса, Радянського союзу, була важча за цей космічний апарат.

Космічний апарат Кассіні має 6,8 метрів (22 футів) у висоту і 4 метри (13 футів) у ширину. Складність космічного апарата зросла через траєкторію польоту до Сатурна, і амбіції науковців щодо пункту призначення КА. Кассіні має 1630 взаємопов'язаних електронних компонентів, 22000 дротяні з'єднання, і 14 км (8,7 миль) кабелів. Ядром управління комп'ютером є процесорна система управління MIL-STD-1750A.

На даний час КА Кассіні знаходиться на орбіті Сатурна, він знаходиться на віддалі від 8,2 до 10,2 астрономічних одиниць від Землі. Радіосигнал від Кассіні досягає нашої планети за приблизно від 68 до 84 хвилин. Таким чином, диспетчери не можуть дати інструкції для щоденних операцій або для несподіваних подій в «реальному часі». Навіть якщо відповідь не змусить себе чекати, принаймні 2 години пройдуть між виникненням проблеми і прийомом відповіді інженерів супутником.

Інструменти[ред.ред. код]

«Кассіні» оснащений такими приладами: VIMS — спектрометр, для побудови карт у видимому діапазоні; ISS — система побудови зображень; RADAR; мас-спектрометр іонів та нейтральних частинок; спектрометр плазмових та радіохвиль; плазмовий спектрометр; ультрафіолетовий спектрометр-камера; магнітосферна камера; подвійний магнітометр; підсистема RF; інфрачервоний спектрометр.

Поверхня Титана
Рея на фоні Сатурна
Північний полярний Гексагон Сатурна[7]
Наукові прилади і основне обладнання Кассіні
Instruments de la sonde Cassini. Equipements.


Плазмовий спектрометр Кассіні (ПСК)[ред.ред. код]

Плутонієве джерело живлення[ред.ред. код]

Через велику відстань Сатурна від Сонця використання сонячних батарей як джерела енергії для апарату ускладнено. Щоб забезпечити енергією все обладнання, такі батареї мали б надто великий розмір (понад 500 м²)[8] та відповідну вагу. Тому Кассіні живиться енергією від радіоізотопного термоелектричного генератора (РТГ), який використовує для отримання електрики ізотоп плутоній-238 (у вигляді оксиду). Такі генератори вже застосовувалися для енергозабезпечення інших апаратів, зокрема Галілео, Вояджер, New Horizons та Улісс, і розраховані на тривалий час роботи. Наприкінці 11-го року експлуатації встановлений на Кассіні РТГ вироблятиме 628 ватт. Апарат містить 32,8 кілограм плутонію[Джерело?].

Перебіг польоту[ред.ред. код]

Траєкторія польоту Кассіні

Для досягнення мети космічний апарат активно застосовував пертурбаційні маневри. Після старту на шляху до Сатурна «Кассіні» двічі пролітав повз Венеру (1998 р. та 1999 р.), потім — поблизу Землі (1999 р.) і наостанок — повз Юпітер (2001 р.). Він передав на Землю фотографії поверхонь і спектри атмосфер планет.

2004 року «Кассіні» досяг своєї головної мети — орбіти Сатурна. Цей апарат є єдиним космічним апаратом, котрий було запущено саме до системи Сатурна.

«Кассіні» було оснащено зондом «Гюйгенс», котрий 14.01.2005 року досяг поверхні супутника Сатурна — Титана.

Апарат планувалося використовувати для вивчення системи Сатурна протягом щонайменше п'яти років (до 2008). 2008 року діяльність апарата було продовжено на два роки (до липня 2010). Нова місія отримала назву Рівнодення Кассіні (англ. Cassini Equinox Mission). 2010 року було ухвалено рішення продовжити діяльність апарата ще на сім років (до 2017) у вигляді місії під назвою Сонцестояння Кассіні (англ. Cassini Solstice Mission)[9].

Після завершення місії розглядаються різні варіанти завершення діяльності. Найбільш імовірно, що апарат буде переведено на витягнуту орбіту, що не перетинатиме орбіти супутників Сатурна.

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  1. «Cassini Receives Extension». Astronomy Magazine. April 16, 2008. Процитовано 2012-05-23. 
  2. William J. Broad (September 8, 1997). «Saturn Mission's Use of Plutonium Fuel Provokes Warnings of Danger». The New York Times. Процитовано September 1, 2010. 
  3. «Dozens arrested in protest of plutonium-fueled space mission». CNN. October 4, 1997. Процитовано September 1, 2010. 
  4. Christopher Boyd (October 5, 1997). «27 Arrested at Protest of Cassini». Orlando Sentinel. Процитовано September 1, 2010. 
  5. «Cassini Spacecraft Nears Liftoff, but Critics Object to its Risks». The New York Times. October 12, 1997. Процитовано September 1, 2010. 
  6. Daniel Sorid (August 18, 1999). «Activists Stand their Ground, Even As Cassini Sails Safely Away». Space.com. Процитовано September 1, 2010. 
  7. Overbye, Dennis (August 6, 2014). «Storm Chasing on Saturn». New York Times. Процитовано August 6, 2014. 
  8. «Why the Cassini Mission Cannot Use Solar Arrays». NASA/JPL. 1996-12-06. Архів оригіналу за 2013-06-25. Процитовано 2010-11-04. (англ.)
  9. «Cassini’s Tour of the Saturn System». The Planetary Society. Процитовано 2010-11-04. (англ.)