Кассини. Конец великой миссии, часть 1

Кассини выходит на орбиту Сатурна.

15 сентября 2017 года в 11:55 на Землю прибыли последние сигналы от космического корабля «Кассини». Это произошло почти через двадцать лет после того, как он взлетел с Земли и более тринадцати провел рядом с Сатурном. Зонд вошел в плотные слои ее атмосферы и сгорел, до последней минуты передавая уникальные научные данные.

За время своей миссии «Кассини» преодолел расстояние в 7,9 миллиарда километров, получил и выполнил два с половиной миллиона команд, а его двигатели совершили 360 маневров. Он открыл шесть ранее неизвестных спутников Сатурна, сделал 453 048 фотографий его атмосферы, колец и спутников и предоставил 635 гигабайт научной информации, на основе которой к концу миссии было опубликовано 3948 XNUMX научных работ.

Сатурн в цифрах

Шестая планета Солнечной системы была известна еще в древности. Хотя удалена от Солнца почти на полтора миллиарда километров, в десять раз дальше Земли, но хорошо видна невооруженным глазом. Этому она обязана своим размерам — радиус планеты в девять раз больше земного и составляет 58 232 км. С другой стороны, масса Сатурна в 95 раз больше массы Земли (5,68×1026 кг), а это значит, что средняя плотность планеты составляет всего 0,687 г/см3, что намного меньше, чем у воды, а значит, Сатурн является одним из газовых гиганты. В центре планеты находится крошечное железо-силикатное ядро, составляющее около 20% массы Сатурна. Он окружен толстым слоем жидкого металлического, а затем молекулярного водорода с небольшой примесью гелия. Этот слой непрерывно переходит в газообразное состояние, т. е. в атмосферу. Он состоит почти исключительно из водорода (96,3%) и гелия (3,25%). Оставшаяся массовая доля приходится на метан, аммиак и воду. Недра планеты горячие, она излучает в космос в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Механизм его образования до сих пор четко не выяснен. Планета, вращаясь вокруг своей оси примерно за 10,5 часов (вращение неоднородно, поскольку Сатурн не является твердым телом), генерирует магнитное поле чуть большей напряженности, чем у Земли (20 мкТл).

Первые наблюдения

С постройкой Галилеем первого телескопа (1610 г.) наши знания о Сатурне впервые изменились — несовершенный прибор показал изображение планеты с «ушами». Это удивительное представление о том, что Сатурн является тройной планетой, существует уже почти 50 лет. Только Христиан Гюйгенс, используя гораздо более совершенные приборы, пришел к выводу, что планета окружена относительно тонким кольцом мельчайших частиц, протянувшимся вокруг планеты в ее экваториальной плоскости. Его взгляд долгое время вызывал невероятное недоверие, только более подробные наблюдения Джан Доменико Кассини показали, что Гюйгенс был прав. Кроме того, Кассини обнаружил разрыв в структуре кольца в 1675 году, а также четыре его спутника (первый, названный Титаном, был открыт Гюйгенсом в 1655 году). Последующие десятилетия завершились открытием новых, более мелких естественных спутников планеты, а также чуть более подробным описанием ее колец, в которых были обнаружены последующие лакуны, при этом ничего нового о природе самой планеты мы узнать не смогли. . Прорыв в этой области был вызван лишь зарождением космических полетов и началом пристального изучения планет.

Три рейса

Первым космическим аппаратом, обследовавшим Сатурн вблизи, стал «Пионер-11», который 1 сентября 1979 года приблизился к нему на расстояние 20 900 км от видимой поверхности атмосферы и отправил данные и фотографии своей системы. Большой неожиданностью стали размер и очень сложная структура ее колец, также была обнаружена магнитосфера планеты. Это привело к включению двух зондов “Вояджер” в программу полета гораздо более обширной, чем планировалось ранее, программы испытаний обеих конструкций. “Вояджер-1” приблизился к Сатурну 12 ноября 1980 г. примерно на 124 000 км над вершинами облаков, а “Вояджер-2” 26 августа 1981 г. на расстоянии примерно 101 000 км от границы атмосферы. Зонды обнаружили новые спутники, в том числе так называемые Спутники пастуха, управляющие движением частиц кольца, предоставили его фотографии, раскрывающие невероятно точные детали его структуры, и впервые в истории фотографии нескольких естественных спутников планеты с хорошим разрешением. Выяснилось, что система Сатурна представляет собой чрезвычайно интересную для науки область исследований, которые следует проводить не в ходе коротких круизов, а в качестве специальной миссии зонда, которая могла бы делать это длительное время с орбиты планеты.

Концептуальная работа

Еще в 1977 году НАСА инициировало концептуальную работу над такой миссией к Сатурну, названной «Двойной зонд Сатурна», состоящей из трех элементов: орбитального аппарата Сатурна, атмосферного зонда планеты и атмосферного зонда или посадочного модуля на Титане. В июне 1982 года Комитет по космическим наукам, входящий в состав Европейского научного фонда, и Американский совет по космическим наукам создали совместную рабочую группу, задачей которой было изучение возможностей сотрудничества между США и Европой в области планетарных исследований. Месяц спустя ЕКА объявило призыв к европейским ученым представить предложения для будущих космических миссий. В результате в ноябре 1982 года Даниэль Готье и Винг Ип представили в ЕКА предложение, также подписанное 27 другими учеными, относительно миссии под названием «Кассини», состоящей из орбитального аппарата «Сатурн» и зонда «Титан», при этом предлагая выполнить ее совместно. с НАСА.