Касіні. Канец вялікай місіі, частка 1

Касіні выходзіць на арбіту Сатурна.

15 верасня 2017 года ў 11:55 на Зямлю прыбылі апошнія сігналы ад касмічнага карабля "Касіні". Гэта адбылося амаль праз дваццаць гадоў пасля таго, як ён узляцеў з Зямлі і больш за трынаццаць правёў побач з Сатурнам. Зонд увайшоў у шчыльныя пласты яе атмасферы і згарэў, да апошняй хвіліны перадаючы ўнікальныя навуковыя дадзеныя.

За час сваёй місіі «Касіні» пераадолеў адлегласць 7,9 мільярда кіламетраў, атрымаў і выканаў два з паловай мільёны каманд, а яго рухавікі здзейснілі 360 манеўраў. Ён адкрыў шэсць раней невядомых спадарожнікаў Сатурна, зрабіў 453 фатаграфій яго атмасферы, кольцаў і спадарожнікаў і падаў 048 гігабайт навуковай інфармацыі, на аснове якой да канца місіі было апублікавана 635 3948 навуковых прац.

Сатурн у лічбах

Шостая планета Сонечнай сістэмы была вядома яшчэ ў старажытнасці. Хоць выдаленая ад Сонца амаль на паўтара мільярда кіламетраў, у дзесяць разоў далей Зямлі, але добра бачная няўзброеным вокам. Гэтаму яна абавязана сваім памерам – радыус планеты ў дзевяць разоў больш зямнога і складае 58 км. З іншага боку, маса Сатурна ў 232 разоў большая за масу Зямлі (95×5,68 кг), а гэта значыць, што сярэдняя шчыльнасць планеты складае ўсяго 1026 г/см0,687, што нашмат менш, чым у вады, а значыць, Сатурн з'яўляецца адным з газавых гіганты. У цэнтры планеты знаходзіцца малюсенькае жалеза-сілікатнае ядро, якое складае каля 3% масы Сатурна. Ён акружаны тоўстым пластом вадкага металічнага, а затым малекулярнага вадароду з невялікай прымешкай гелія. Гэты пласт бесперапынна пераходзіць у газападобны стан, т. е. у атмасферу. Ён складаецца амаль выключна з вадароду (20%) і гелію (96,3%). Астатняя масавая доля прыпадае на метан, аміяк і ваду. Нетры планеты гарачыя, яна выпраменьвае ў космас у 3,25 разы больш энергіі, чым атрымлівае ад Сонца. Механізм яго адукацыі да гэтага часу дакладна не высветлены. Планета, круцячыся вакол сваёй восі прыкладна за 2,5 гадзін (кручэнне неаднароднае, паколькі Сатурн не з'яўляецца цвёрдым целам), генеруе магнітнае поле крыху большай напружанасці, чым у Зямлі (10,5 мкТл).

Першыя назіранні

З пабудовай Галілеем першага тэлескопа (1610 г.) нашы веды аб Сатурне ўпершыню змяніліся - недасканалы прыбор паказаў малюнак планеты з "вушамі". Гэта дзіўнае ўяўленне аб тым, што Сатурн з'яўляецца трайной планетай, існуе ўжо амаль 50 гадоў. Толькі Хрысціян Гюйгенс, выкарыстоўваючы значна больш дасканалыя прыборы, прыйшоў да высновы, што планета акружаная адносна тонкім кольцам драбнюткіх часціц, які працягнуўся вакол планеты ў яе экватарыяльнай плоскасці. Яго погляд доўгі час выклікаў неверагодны недавер, толькі больш падрабязныя назіранні Джан Даменіка Касіні паказалі, што Гюйгенс меў рацыю. Акрамя таго, Касіні выявіў разрыў у структуры кальца ў 1675 годзе, а таксама чатыры яго спадарожнікі (першы, названы Тытанам, быў адкрыты Гюйгенсам у 1655 годзе). Наступныя дзесяцігоддзі завяршыліся адкрыццём новых, драбнейшых натуральных спадарожнікаў планеты, а таксама крыху больш падрабязным апісаннем яе кольцаў, у якіх былі выяўлены наступныя лакуны, пры гэтым нічога новага аб прыродзе самой планеты мы пазнаць не змаглі. . Прарыў у гэтай галіне быў выкліканы толькі зараджэннем касмічных палётаў і пачаткам пільнага вывучэння планет.

Тры рэйсы

Першым касмічным апаратам, які абследаваў Сатурн зблізку, стаў «Піянер-11», які 1 верасня 1979 гады наблізіўся да яго на адлегласць 20 900 км ад бачнай паверхні атмасферы і адправіў дадзеныя і фатаграфіі сваёй сістэмы. Вялікай нечаканасцю сталі памер і вельмі складаная структура яе кольцаў, таксама была выяўлена магнітасфера планеты. Гэта прывяло да ўключэння двух зондаў "Вояджэр" у праграму палёту значна больш шырокай, чым планавалася раней, праграмы выпрабаванняў абедзвюх канструкцый. "Вояджэр-1" наблізіўся да Сатурна 12 лістапада 1980 г. прыкладна на 124 000 км над вяршынямі аблокаў, а "Вояджэр-2" 26 жніўня 1981 г. на адлегласці прыкладна 101 000 км ад мяжы атмасферы. Зонды выявілі новыя спадарожнікі, у тым ліку так званыя Спадарожнікі пастуха, якія кіруюць рухам часціц кольца, падалі яго фатаграфіі, якія расчыняюць неверагодна дакладныя дэталі яго структуры, і ўпершыню ў гісторыі фатаграфіі некалькіх натуральных спадарожнікаў планеты з добрым дазволам. Высветлілася, што сістэма Сатурна ўяўляе сабой надзвычай цікавую для навукі вобласць даследаванняў, якія варта праводзіць не падчас кароткіх круізаў, а ў якасці спецыяльнай місіі зонда, якая магла б рабіць гэта працяглы час з арбіты планеты.

Канцэптуальная праца

Яшчэ ў 1977 годзе НАСА ініцыявала канцэптуальную працу над такой місіяй да Сатурна, названай "Падвойны зонд Сатурна", якая складаецца з трох элементаў: арбітальнага апарата Сатурна, атмасфернага зонда планеты і атмасфернага зонда або пасадачнага модуля на Тытане. У чэрвені 1982 года Камітэт па касмічных навуках, які ўваходзіць у склад Еўрапейскага навуковага фонду, і Амерыканская рада па касмічных навуках стварылі сумесную працоўную групу, задачай якой было вывучэнне магчымасцяў супрацоўніцтва паміж ЗША і Еўропай у галіне планетарных даследаванняў. Праз месяц ЕКА аб'явіла заклік да еўрапейскіх навукоўцаў прадставіць прапановы для будучых касмічных місій. У выніку ў лістападзе 1982 года Даніэль Гацье і Вінг Іп прадставілі ў ЕКА прапанову, таксама падпісаную 27 іншымі навукоўцамі, адносна місіі пад назвай "Касіні", якая складаецца з арбітальнага апарата "Сатурн" і зонда "Тытан", пры гэтым прапаноўваючы выканаць яе сумесна. з НАСА.