Миссия Кассини

Миссия «Кассини-Гюйгенс» — знаменательная веха в истории освоения космоса, в ее ходе орбитальная станция «Кассини» стала первым искусственным спутником Сатурна, а посадочный модуль «Гюйгенс» совершил первую мягкую посадку во Внешней Солнечной системе на поверхность Титана.

Чтобы узнать тайны «окольцованной» планеты

Об этой сенсационной космической миссии доктор физико-математических наук Л. Ксанфомалити написал следующее: «Достижения современной техники поражают. Космический аппарат “Кассини-Гюйгенс”, запущенный в 1997 году, благополучно преодолел 4 млрд километров и прилетел к цели своего путешествия. По дороге он делал цветные снимки поверхности Сатурна, самого далекого его спутника Фебы и колец планеты-гиганта. А когда на поверхность Титана, самой крупной луны в Солнечной системе, опустился исследовательский аппарат “Гюйгенс”, отделившийся от “Кассини”, люди на Земле услышали, как шумит ветер в атмосфере далекой планеты, увидели горы, равнины и реки на ее поверхности…»

Первые исследования далекого загадочного Сатурна были, начаты американской межпланетной станцией «Пионер-11» и продолжены знаменитыми «Вояджерами». В результате ученые получили немало ценной информации о Сатурне, его кольцах и спутниках, однако им так и не удалось увидеть поверхность этой таинственной планеты. Возникло предложение начать новый проект, восполняющий пробелы в знаниях о Сатурне и его семействе.

Миссия «Кассини-Гюйгенс» и стала воплощением этого проекта, в нем участвовали НАСА, ЕКА (Европейское космическое агентство) и Итальянское космическое агентство (ASI). Основные финансовые затраты (2,6 млрд долларов) взяли на себя американцы, ЕКА выделило 500 миллионов, а Итальянское космическое агентство — 160. Ученые НАСА создали станцию «Кассини», Европейское космическое агентство — зонд «Гюйгенс», а итальянские инженеры сконструировали антенну дальней связи и радарный высотометр (RADAR). Стоит отметить, что в целом в создании «Кассини» и «Гюйгенса» принимали участие ученые и инженеры 17 государств.

Станция «Кассини» была названа в честь французского ученого XVII века Джованни Кассини, который в 1675 году установил, что кольцо Сатурна состоит из многих концентрических колец. Зонд «Гюйгенс» назвали в честь нидерландского ученого XVII века Христиана Гюйгенса, он первым в 1655 году увидел Титан, а в 1656-м обнаружил кольцо Сатурна.

Новые спутники, масштабные бури и другие открытия

15 октября 1997 года состоялся запуск «Кассини» с прикрепленным к станции «Гюйгенсом». Аппарат был выведен в космос с помощью специальной ракеты-носителя «Титан-4 Б» и дополнительного блока для разгона «Кентавр». Первоначально «Кассини» нацелился на Венеру, для своего разгона аппарат на протяжении двух лет использовал гравитационные поля трех планет. До прибытия к Сатурну все его системы находились в так называемом спящем режиме, только зимой 2000 года «Кассини» активизировался и начал радовать ученых уникальными данными из глубин Солнечной системы.

30 декабря 2000 года аппарат совершил маневр в гравитационном поле Юпитера, тогда он приблизился к гигантской планете на минимальное расстояние. «Кассини» сделал множество цветных снимков Юпитера и провел ряд научных измерений. Перед максимальным сближением с Сатурном 11 июня 2004 года «Кассини» прошел мимо его спутника — Феба, на Землю были переданы уникальные снимки космического тела. Оказалось, что этот спутник размером около 200 км имеет неправильную форму и очень похож на астероид. Удалось установить, что спутник в основном состоит изо льда и скорее ближе по своей структуре к кометам, чем к астероидам. Ученые восторженно встретили эти первые результаты миссии, но впереди их ожидали еще более сенсационные данные.

Наиболее важным этапом миссии стал вход аппарата на орбиту Сатурна, проведенный 1 июля 2004 года с помощью специального маневра торможения. «Кассини» даже умудрился пройти между двумя кольцами (F и G), правда, не избежав нескольких столкновений. К счастью, аппарат не потерял работоспособность, успешно максимально приблизился к Сатурну и стал его спутником. В последующие четыре года он сделал 74 оборота, исследуя поверхность Сатурна и его спутников.

В 2004 году, исследуя изображения, полученные от «Кассини», ученые обнаружили три новых спутника Сатурна. Конечно, они имели небольшие размеры, в начале 2005-го им присвоили названия Метона, Паллена и Полидевк. 1 мая 2005 года в щели Килера был обнаружен спутник, получивший название Дафнис. Как и у спутника Пана, его орбита лежала внутри колец. «Кассини» также обнаружил спутники Анфа, Эгеон и «S/2009 S 1».

В ходе миссии была проведена подробная съемка поверхности Сатурна и его многочисленных спутников: Мимаса, Реи, Феба, Титана, Тефии, Дионы и Гипериона, а также Эпиметия. С помощью «Кассини» ученые смогли в подробностях рассмотреть систему колец Сатурна и узнать многое о природе его спутников. На снимках, полученных 5 сентября 2005 года, видны «спицы» в кольцах, впервые обнаруженные астрономами еще в 1977 году. Позже, в 1980-х годах, их наличие было подтверждено «Вояджерами». До сих пор ученые ломают голову над механизмом образования этих «спиц».

С помощью «Кассини» удалось открыть горячий шлейф на Энцеладе и наличие водного льда на этом спутнике. Открытие признаков существования водного океана в недрах Энцелада сделало возможным поиск жизни и на маленьких лунах планет-гигантов. «Кассини» помог разгадать и загадку двуликости Япета, которая волновала ученых длительный период. Оказалось, что все дело в темной пыли, которая на орбитальной траектории Япета покрывала переднюю часть луны. Темная область поглощала энергию и разогревалась, а незагрязненная оставалась прохладной. Из-за длительного периода вращения Япета возникал соответствующий визуальный эффект двуликости спутника.

15 апреля 2008 года НАСА объявило о продлении миссии до июля 2010 года. Новый этап миссии включал 60 дополнительных облетов вокруг Сатурна, 26 сближений с Титаном, 7 с Энцсладом и по одному с Дионой, Реей и Еленой. «Кассини» должен был продолжить изучение Сатурна, его колец и магнитосферы. 3 февраля 2010 года было объявлено о еще одном продлении миссии до сентября 2017 года. Второй новый этап миссии включает в себя 155 дополнительных витков вокруг Сатурна, 54 сближения с Титаном и 11 с Энцеладом, который весьма заинтересовал ученых.

А на Титане вновь идут дожди…

Ну а теперь пора вспомнить о «Гюйгенсе», ведь не зря же «Кассини» столь длительное время «тащил» на себе этот зонд. В середине декабря 2004 года «Гюйгенс» успешно отделился от орбитального аппарата и начал свое самостоятельное путешествие. 14 января 2005 года он приступил к спуску на поверхность Титана. Конечно, трудно было предположить, как пройдет его посадка, поэтому руководство проекта «Гюйгенс» говорило, что главная задача аппарата заключается в исследовании атмосферы спутника, а вот относительно его «прититанивания» — тут уж как повезет.

Однако все прошло на редкость удачно, три раскрывшиеся парашюта замедлили скорость спуска аппарата, продолжавшегося 2 часа 28 минут до 4,5 м/с в момент касания с поверхностью Титана. Во время спуска происходили измерения параметров атмосферы и съемка поверхности спутника Сатурна. На высоте 25 км поверхность была почти не видна, скрытая метановым туманом. На высоте 19 км туман исчез, зато появилась довольно плотная облачность. А вот ниже 18 км видимость стала вполне приличной.

Стоит напомнить, что «Гюйгенс» стал первым земным зондом, совершившим посадку на спутник одной из планет, не считая Луны, а также первым аппаратом, опустившимся на поверхность небесного тела на периферии Солнечной системы. 3 часа 44 минуты «Гюйгенс» передавал информацию на Землю. Зонд сделал почти 350 снимков Титана и его атмосферы, записал звуки бушующего ветра на месте посадки и даже пробурил небольшим щупом грунт. Как и предполагалось, температура на поверхности Титана оказалась минус 179 градусов Цельсия, из-за этого зонд, конечно, не мог работать долго, но свою задачу он блестяще выполнил. Снимок поверхности Титана, переданный «Гюйгенсом», чем-то похож на каменистую пустыню Марса.

На Титане оказались озера размером от одного до десятков километров в поперечнике, заполненные жидкими углеводородами. 13 марта 2007 года руководство миссии сделало сенсационное заявление об обнаружении в северном полушарии Титана самых настоящих морей, одно из которых по размеру даже превышает наше Каспийское море. Многие ученые говорят, что ландшафт Титана напоминает земной — горы, озера, моря… Данные, полученные «Кассини» и «Гюйгенсом», позволяют предположить, что внутри Титана имеется каменное или железное ядро, а его мантия состоит из слоя льда толщиной в несколько сотен километров.

Данные радиолокатора, конечно, не позволяют установить, какие углеводороды заполняют озера и моря на Титане, ученые предполагают, что ими могут быть метан и этан, допускают они и некоторое количество жидкого азота. На ряде снимков просматриваются разветвленные русла, впадающие в местные озера и моря, не исключено, что по ним могли течь реки или временные потоки.

Интересно, что кроме Титана и Солнечной системе ни один спутник не имеет атмосферы. Почему она есть у Титана?

Предполагалось, что Титан перспективен для обнаружения жизни; по мнению ученых, его плотная атмосфера могла создать парниковый эффект и вполне приемлемую для живых организмов температуру у поверхности. Добавьте к этому наличие метана и других органических компонентов, и вам станет ясен повышенный интерес к этому спутнику со стороны тех, кто занят поисками жизни во Вселенной.

Как и на Земле, главной составляющей атмосферы Титана является молекулярный азот (около 85%), остальные 15% представлены аргоном, метаном и более малыми составляющими. Для ученых пока остается загадкой трехкратное превышение, по сравнению с Землей, содержания изотопа азот-15 в атмосфере Титана по отношению к азоту-14.

Несомненно, миссия «Кассини-Гюйгенс» увенчалась полным успехом. Подтвердилось предположение ученых о том, что Титан похож на Землю, какой она была до зарождения на ней жизни, 4 млрд лет назад. Таким образом, изучая Титан, ученые смогут заглянуть в далекое прошлое нашей планеты, можно сказать, совершить своеобразное путешествие на машине времени.