Межпланетная станция кассини. Автоматическая межпланетная станция Cassini

«Кассини» - космический аппарат, автоматическая межпланетная станция, исследующая Сатурн, его кольца и планетарную систему. Названа в честь астронома Джованни Кассини и запущена к гигантской планете в октябре 1997 года. С тех пор зонд работает прилежно, делая снимки, измеряя спектр, магнитосферу, составляя карты поверхности Сатурна, Титана и других его спутников, а в 2017 году должен будет погибнуть, столкнувшись с предметом своих изучений. Вместе с «Кассини» на Сатурн отправился 320-килограммовый зонд «Гюйгенс». Сама миссия «Кассини-Гюйгенс» оказалась чрезвычайно успешной и позволила нам разглядеть Сатурн и его систему с самых разных ракурсов.

Ученые уже знают, сколько времени длятся сутки на планетах Солнечной системы. К сожалению, точная длительность суток на Сатурне до сих пор оставалась неизвестной, так как исследования давали разные показатели. В XX веке предположить длительность суток на планете можно было только по результатам наблюдений с наземного телескопа, но после запуска первых беспилотных зондов цифры становились более точными. Наконец, данные с аппарата « » дали точный ответ, который перечеркивает все предыдущие предположения.

Правообладатель иллюстрации PA

Миссия зонда "Кассини" началась в уже далеком 1997 году.

Верхний снимок на фоне нашей планеты был сделан в августе 1999 года. Путешествие в 3 млрд км продолжалось около семи лет.

К середине 2004 года "Кассини" наконец достиг орбиты Сатурна с его характерными кольцами. Этот снимок сделан 7 мая 2004 года, когда аппарат находился в 28,2 млн км от планеты:

Правообладатель иллюстрации NASA Правообладатель иллюстрации NASA

Но вернемся немного назад. Сатурн - шестая планета, считая от Солнца. По пути к нему "Кассини" пролетел мимо другого газового гиганта - Юпитера. Это южный полюс Юпитера:

Правообладатель иллюстрации NASA

Вокруг Сатурна вращается несколько десятков естественных спутников самого разного размера и формы, и это не считая колец, состоящих из бесчисленных мелких частиц. Самые крупные из них не превышают нескольких метров в диаметре.

Это Янус, на нем виден большой кратер. Снимок сделан в 2009 году:

Правообладатель иллюстрации NASA

Спутники расположены на большем удалении от гигантской планеты, чем ее кольца. Янус - один из самых близких спутников. Уже 12 лет "Кассини" последовательно изучал луны Сатурна, а до колец добрался только сейчас.

Энцелад заметно крупнее, чем Янус, и расположен дальше от Сатурна. Он покрыт льдом. "Кассини" сделал этот снимок в октябре 2015 года, когда он подныривал под южный полюс Энцелада:

Правообладатель иллюстрации NASA

Гиперион - один из дальних спутников Сатурна, и "Кассини" посетил его на одном из ранних этапов экспедиции, еще в 2005 году. Гиперион отличается неправильной формой и изрыт глубокими кратерами:

Правообладатель иллюстрации NASA

Япет - третий по величине из спутников Сатурна. Так же, как Луна по отношению к Земле, Япет всегда обращен к своей планете одной и той же стороной. А вот это - оборотная сторона Япета. Этот снимок заслужил сравнение с символом "инь-ян":

Правообладатель иллюстрации NASA

И, конечно, самый большой из спутников Сатурна - Титан. Здесь он запечатлен на фоне самого Сатурна:

Правообладатель иллюстрации NASA

На фотографиях Титана из космоса нельзя различить кратеры и другие особенности рельефа, как на других спутниках Сатурна: их скрывает собственная плотная атмосфера этого небесного тела. Однако на Титане есть океаны и участки суши, даже острые горные вершины. Чтобы их рассмотреть, "Кассини" отправлял в атмосферу спутника специальный зонд "Гюйгенс"; это панорамный снимок с него:

Правообладатель иллюстрации NASA

В течение экспедиции "Кассини" фотографировал и сам Сатурн с ракурсов, которые ранее были недоступны. Это северный полюс Сатурна. Ученые НАСА пока не поняли, что там происходит:

Правообладатель иллюстрации NASA

А вот свежих фотографий колец Сатурна пока нет. Они будут появляться в ближайшие месяцев пять - пока у "Кассини" не закончится топливо.

Девять лет назад, 14 января 2005 года , спускаемый аппарат «Гюйгенс», отделившись от межпланетной космической станции «Кассини», произвел посадку на поверхность Титана – самого крупного из спутников Сатурна. До полного разряда бортовых батарей шла активная исследовательская работа, начавшаяся еще во время парашютного спуска «Гюйгенса» и далее на планете, словом, полный успех миссии, продлившейся почти 8 лет!

Экспедиция являлась совместным проектом американского NASA, Европейского космического агентства (ESA) и Итальянского космического агентства. Каждое из агентств формировало обширную научно-техническую кооперацию для разработки и создания космических аппаратов и их бортовых систем. Проект «затянул» на $3,3 млрд.

Станция «Кассини» в сборе с отделяемым аппаратом «Гюйгенс» и при полной заправке всеми видами топлива имела массу около 6 т. Ее продольный размер достигал 10 м. Электропитание аппаратуры обеспечивали плутониевые термоэлектрические генераторы, само наличие которых на борту космического аппарата вызвало в свое время много протестов «зеленых» в США и Европе.

Сегодня самое время вспомнить этапы этого впечатляющего проекта и те удивительные открытия, которым мы обязаны, в первую очередь, создателям бортового комплекса автоматического управления «Кассини-Гюйгенс», продемонстрировавшего филигранную технику пилотирования на удалении более светового часа от Земли.

Дела и люди. Осуществление столь масштабного проекта, где помимо множества технических проблем необходимо было решать уйму сложнейших организационных вопросов, было бы невозможно без участия талантливых организаторов, принявших на себя колоссальную ответственность. Ими стали:

Руководитель проекта «Кассини» Роберт Митчел из Лаборатории реактивного движения NASA.

Научный руководитель проекта «Кассини» от NASA Деннис Мэтсон .

Руководил проектом «Гюйгенс» Жан-Пьер Лебретон из Европейского космического агентства.

Хотелось бы отметить еще одного ключевого участника программы. Доктор Кэролин Порко , руководитель группы разработчиков Института космической науки в Боулдере (США), отвечавшей за создание комплекса фотоаппаратуры.

Благодаря характеристикам аппаратуры (объект размером в 2,4 см камеры различают на удалении до 4 км), мы получили возможность, буквально, оказаться рядом с Сатурном. Как выразилась однажды сама Кэролин Порко: «Мы – глаза «Кассини»… Свойства нашей аппаратуры позволяют передать ощущение приключения. Эффект присутствия оказался выше всякого ожидания. Все это дает мне возможность почувствовать себя немного Стивеном Спилбергом».

«Туда и обратно»: Земля-Венера-Земля и далее... Комплекс «Кассини-Гюйгенс» был выведен на орбиту вокруг Земли 15 октября 1997 года ракетой-носителем Титан-IVВ, которая явилась последней в истории этих носителей. Отказ от дальнейшего применения ракет этого типа в немалой степени объяснялся высокой токсичностью использкемого топлива (гидразин-гептил) и чрезвычайной дороговизной ($400 млн. без стоимости полезного груза). После доразгона, космическая станция отправилась… нет, не к Сатурну, а совершенно в другую сторону – к Солнцу.


26 апреля 1998 года «Кассини», приблизилась к Венере на расстояние, позволяющее совершить ускоряющий гравитационный маневр в ее поле тяготения, и этот маневр успешно выполнила. Повторно такой же «трюк» вблизи Венеры станция совершила 24 июня 1999 года, после чего, приобретя необходимую скорость и «сэкономив» условные 68 тонн топлива, отправилась обратно к Земле.

Вблизи Земли 18 августа 1999 года «Кассини» выполнила еще один гравитационный маневр, после чего взяла курс на Юпитер, к торому станция приблизилась в середине 2000 года. Выполнив в поле тяготения «Джупа» еще один ускоряющий маневр, «Кассини» пошла в расчетную точку встречи с Сатурном. Основная часть бортовой аппаратуры была отключена, станция «уснула». Красоту решений межпланетных навигаторов и колоссальную вычислительную работу ими проделанную, трудно оценить неспециалистам, однако дело обстоит именно так – оказалась блестяще, «с отличием», решена труднейшая баллистическая задача. Браво!

Сатурн на расстоянии вытянутой руки. В январе 2004 года началось «пробуждение» бортовых систем станции. Так получилось, что первым встречным на пути к Сатурну оказалась Феба – небольшая сатурнианская «луна», диаметром около 200 километров. 11 июня «Кассини» прошла на расстоянии всего 2068 км от Фебы.
Дальнейшие операции по сближению с Сатурном, управление пролетом сквозь зазоры между кольцами и торможением выполнял самостоятельно бортовой компьютер «Кассини». Радиоуправление в реальном времени было невозможно – станция находилась на удалении почти 1,5 световых часа от Земли.

А сделать надо было мно чего: правильно сориентировать станцию, включить на 38 секунд главные тормозные двигатели с тем, чтобы «прицелить» траекторию подхода точно в зазор между кольцами F и G Сатурна (на фото внизу), снова развернуть станцию таким образом, чтобы конструктив остронаправленной антенны стал своеобразным «щитом», защищающим станцию от твердых частиц, находящихся в зоне колец (как «барабанила» космическая пыль по корпусу можно было услышать своими ушами – эти звуки фиксировались микрофоном и передавались на Землю).


После прохождения плоскости колец, нужно было вновь сориентировать сопло торможного двигателя станции для второго этапа торможения, длившегося 97 минут, обеспечившего выход «Кассини» на орбиту вокруг Сатурна с минимальным удалением 20 тыс. км от его внешнего слоя облаков. Затем вновь рассчитать ориентацию станции и совершить второй «нырок» между кольцами, выстраивая траекторию, с которой может быть осуществлен сброс «Гюйгенса» на Титан. И это все полностью в автоматическом режиме.
Во время этого полета «Кассини» делала и один за другим слала на Землю потрясающие снимки сатурнианских колец, структуру которых лишь сейчас стало возможно рассмотреть в деталях.


К Титану! 2 июля 2004 года, через 30 часов после «прибытия» к Сатурну, «Кассини» первый раз приблизилась к Титану на расстояние 339 тыс. км. Первые инфракрасные спектры атмосферы выявили наличие целого «букета» органики – метан, этан, диацетилен, бензол, синильная кислота, пропан… 26 октября состоялось второе сближение с Титаном, до которого теперь оставалось всего 1200 километров. 25 декабря 2004 года была выполнена расстыковка станции «Кассини» и спускаемого аппарата «Гюйгенс», который отправился в самостоятельный полет в заранее рассчитанную точку встречи с Титаном.


Титан. 14 января 2005 года руководители и ведущие специалисты программы «Кассини-Гюйцгенс» собрались в Дармштадте (Германия) в Европейском центре космических операций (ESOC). В этот день, согласно расчетам, спускаемый аппарат войет в атмосферу Титана, после чего должна будет запуститься сложная программа управления торможением и парашютным спуском с одновременным фотографированием и измерением параметров окружающей среды. Первые сигналы с борта «Гюйгенса», принятые радиотелескопом Грин-Бэнк в Западной Вирджинии (США), свидетельствовали о том, что спускаемый аппарат цел и снижается на парашюте. На специально созванной прессконференции генеральный директор ESA Жан-Жак Дорден торжественно объявил: «Мы – первые посетители Титана!» Всеобщие овации, поздравления…


Тем временем «Гюйгенс» шел на посадку. Он влетел в атмосферу Титана на скорости 6,1 км/с, его тепловой экран нагрелся до 3500⁰С. На высоте 170-190 км и скорости 400 м/с раскрывается первый тормозной парашют, через 2,5 секунды – второй, основной. Через 42 секунды включается весь комплекс научной аппаратуры зонда и начинается фотосъемка. На высоте 700 м загорается посадочная фара… Посадка оказалась не слишком мягкой (скорость составила примерно 4,5 м/с), но аппаратура выдержала.

«Кассини» принимала и ретранслировала на Землю сигналы «Гюйгенса» в течение 147 мин 13 секунд на участке спуска и 72 минуты 13 секунд – с поверхности. На Земле сигналы зонда удалось принимать 17 радиотелескопам по всему миру. По их данным, через 3 часа 10 мин. после посадки передатчик «Гюйгенса» еще работал.


В восемь вечера журналистам были представлены первые три снимка, присланные с борта «Гюйгенса» - вид на район посадки с высоты 16 км; красивая боковая панорама с высоты около 8 км, горы, метановое море, прибрежный туман… и фотография непосредственно с поверхности Титана. Удивительный мир, погруженный в оранжевые сумерки и скованный 179-градусным морозом…

Москва. 15 сентября. сайт - В пятницу в 14:54 по московскому времени завершилась почти 20-летняя миссия космического зонда "Кассини". После нескольких завершающих облетов межпланетную станцию направили в атмосферу Сатурна, в плотных слоях которого она сгорела.

Зонд передавал данные об атмосфере второй по размеру планеты Солнечной системы до самого своего конца. Собранной информации хватит на многие годы исследований: аппарат за свою жизнь передал на Землю 453 048 фотографий, это 635 Гб научных данных. Все новые снимки, сделанные "Кассини", представлены на специальной странице сайта NASA. Общая стоимость проекта составила $3,9 млрд.

У показавшей завидное долголетие и выносливость станции "Кассини" солидный послужной список: 293 оборота вокруг Сатурна, из них 162 прохода возле его спутников, 7 открытых новых спутников планеты: Мефона, Полидевк, Паллена, Дафнис, Анфа, Эгеон и S/2009 S 1. Зонд обнаружил океан на шестом по размеру спутнике Сатурна -Энцеладе, а также океан, три моря и сотни малых озер на Титане.

Зонд был назван в честь итальянского астронома и инженера Джованно Кассини. Его миссия началась 15 октября 1997 года с запуска ракеты TitanIVB/Centaur. Она несла аппарат НАСА "Кассини" и прикрепленный к нему зонд Европейского космического агентства Гюйгенс, предназначенный для изучения Титана - крупнейшего спутника Сатурна.

В 2004 году "Кассини" долетел до газового гиганта и разделился с Гюйгенсом - тот направился в сторону Титана. Миссия Гюйгенса продлилась до 14 января 2005 года и завершилась через час после посадки на Титан, однако и он за это сравнительно небольшое время сделал немало открытий.

В задачи "Кассини" входило изучение структуры колец, а также динамики атмосферы и магнитосферы Сатурна.

9 октября 2008 года "Кассини" заставили сделать самый опасный маневр - пролететь на скорости в 17,7 км/с в 25 км от Энцелада. Это было необходимо для того, чтобы сделать анализ состава водяного пара его гейзеров.

За все время миссии зонд совершил 23 пролета Энцелада. В десяти из них аппарат приближался на расстояние меньше 100 км. Он установил, что подповерхностный океан спутника малопригоден для земных форм жизни, однако в выделениях гейзеров обнаружил химические элементы, которые могут свидетельствовать об образовании под поверхностью спутника органических веществ.

Миссия зонда неоднократно продлевалась - сначала после завершения основной миссии в 2008 году, и еще раз - в 2010 году. Однако ресурс аппарата все-таки подошел к концу, на нем почти закончились запасы топлива. 4 апреля 2017 года было объявлено о завершении миссии 15 сентября 2017 года.

Ученые посчитали, что в случае падения аппарата на Энцелад на спутник могут попасть земные бактерии. Поэтому было принято решение направить "Кассини" к Сатурну.

Финальная миссия зонда получила название Grand Finale ("Большой финал"). Она представляет собой управляемое падение в атмосферу планеты после нескольких завершающих облетов. За это время станция шла по спиралеобразной траектории и сделала 22 "нырка" в 2000-километровом пространстве между поверхностью планеты и ее кольцами.

Свои последние снимки зонд сделал за несколько часов до вхождения в атмосферу. При сближении с планетой развернутая в сторону Земли антенна станции передавала собранные спектрометрами данные об атмосфере Сатурна. В результате финальной миссии ученым достанется большое количество информации о самой планете и системе ее колец.

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.