"Гюйгенс-Касіні" - аўтаматычная міжпланетная станцыя: даследаванне Сатурна

У 1973 годзе было пачата глабальнае даследаванне адной з планет сонечнай сістэмы - Сатурна. Амерыканскімі навукоўцамі ў космас была выпушчаная міжпланетная станцыя пад назвай «Піянер-11». Гэта дазволіла нам пазнаць вельмі многае пра далёкую і загадкавую планеце, убачыць яе прыгажосць і даследаваць паверхню. З часам навукоўцы зразумелі, што ім неабходна атрымаць яшчэ звесткі па астраноміі гіганце, толькі ўжо іншага характару. І для гэтага была распрацавана місія двух апаратаў «Касіні», «Гюйгенс». Цікавасць да планеце дасць магчымасць не толькі даведацца падрабязней аб яе характарыстыках, але магчыма стане пачаткам новых даследаванняў і вынаходак на Зямлі. Акрамя прыгожых здымкаў Сатурна, апарат перадае таксама дадзеныя аб складзе глебы, вышыні розных велічынь, і самае галоўнае, дапамагае больш падрабязна разгледзець спадарожнікі касмічнага гіганта. Магчыма, даведаўшыся падрабязней пра іх, мы зможам разгадаць больш загадак сусвету, а іх засталося яшчэ вельмі і вельмі шмат.

Агульныя звесткі аб апараце

Для адпраўкі місіі ЗША прыйшлося выдаткаваць каля трох мільярдаў даляраў, каб правесці даследаванні далёкай планеты. Тры самыя вядомыя і таленавітыя арганізацыі, якія даследуюць космас, займаліся распрацоўкай і будаўніцтвам абсталявання, акрамя таго, у працэсе прынялі ўдзел семнаццаць розных краін. Яны зрабілі апарат, вышыня якога склала дзесяць метраў, а стартавы вага склала прыкладна шэсць тон. Аўтаматычная станцыя "Гюйгенс" была абсталявана дванаццаццю навуковымі прыборамі, а таксама штангай для магнітометры і праводкай даўжынёй чатырнаццаць кіламетраў. Гэта была адна з самых дарагіх і значных для вывучэння космасу распрацовак у той час.

Прылада апарата «Касіні»

Сувязь з Зямлёй распрацоўвала італьянская кампанія. Яна абсталявала апарат чатырохмятровай антэнай. У сувязі з месцам, якое ён павінен быў выкарыстаць, сонечныя батарэі вырашылі не ўжываць, бо яны не будуць мець там ніякага сэнсу. Замест гэтага, у якасці генератара энергіі выкарыстоўваліся тры тэрмаэлектрычных і радыеізатопных генератара. У іх залілі трыццаць тры кілаграма асабліва радыеактыўнага плутонія, які выступае ў якасці паліва. Такой колькасці хопіць на дзвесце гадоў працы абсталявання. Дарэчы, каля паловы вагі станцыі "Гюйгенс-Касіні" займае паліва, з дапамогай якога апарат тармазіў, выходзіў на арбіту Сатурна і праводзіў іншыя неабходныя для місіі манеўры.

"Гюйгенс"

Гэта звычайны касмічны зонд, які па планах стваральнікаў павінен быў прызямліцца на спадарожніку гіганта - Тытане. Ён абсталяваны шасцю прыборамі, распрацаванымі адмыслова для вывучэння паверхні спадарожніка. Таксама на ім размяшчаецца дэсантная камера, спраектаваная для захаванага пейзажаў спадарожніка, на той момант практычна не вывучанага навукоўцамі. Вага апарата складае 350 кілаграмаў. Аб'яднанне з Касіні праводзілася з мэтай сумеснага палёту, бо місіі гэтых двух аб'ектаў знаходзяцца блізка адзін да аднаго.

палёт

15 кастрычніка ў 1997 годзе адбыўся запуск станцыі "Касіні" і прымацаванага да яе апарата "Гюйгенс" для даследавання Сатурна. Каб адправіць станцыю ў космас, выкарыстоўвалася спецыялізаваная ракета-носьбіт пад назвай "Тытан 4Б". Акрамя гэтага давялося выкарыстоўваць дадатковы блок, які забяспечыў разгон аб'екта, які называўся "Кентаўр". Адразу апарат павінен быў прыбыць на Венеру. Гэтага паслужыў шэраг шматлікіх прычын, бо, як кажуць касманаўты, у галактыцы няма прамых дарог. Разагнацца апарату дапамаглі гравітацыйныя поля трох планет. Каб не марнаваць рэсурсы, падчас палёту да месца прызначэння, станцыя выкарыстала толькі некалькі адсоткаў свайго патэнцыялу.

першыя здымкі

Прыбыў на месца Cassini Huygens зімой 2000 года. Менавіта тады ён даслаў на Зямлю першыя здымкі Сатурна ў першай месяцовай чвэрці, гэта выгляд, якія раней не бачаны зямлянамі. Таксама даследчыкі атрымалі здымкі спадарожніка Феба, які не менш, чым планета-гігант, цікавіць навукоўцаў. Гэта была сапраўдная сенсацыя, бо людзям упершыню атрымалася так выразна разгледзець дадзены касмічны аб'ект.

спадарожнік Феба

Дзякуючы фотаздымкам ўдалося разгледзець, што Феб вельмі падобны знешне на астэроід велічынёй дзвесце кіламетраў і што ў яго няправільная форма. Акрамя таго, навукоўцы даведаліся, што ў большай ступені ён складаецца з лёду і мае структуру каметы. Гэтыя звесткі наблізілі вучоных да разумення таямніц сістэмы Сатурна.

Сонечныя блікі на ледзяных кольцах Сатурна

Пераадолеўшы адлегласць да Сатурна, "Касіні" выйшаў на арбіту планеты. Адбылося гэта ў сярэдзіне лета 2004 года. Па дарозе ён сутыкнуўся толькі з двума перашкодамі, але гэта не выклікала асоба значных пашкоджанняў. Перш чым прызямліцца на планету, ён зрабіў 74 абароту вакол Сатурна, гэта заняло ў яго прыкладна чатыры гады. Затое за гэты час ён вывучыў паверхню гіганта і яго спадарожнікаў. Варта адзначыць, што станцыя праляцела вакол Тытана 45 разоў.

асноўныя мэты

"Гюйгенс", "Касіні" былі адпраўленыя на Сатурн з мэтай вывучыць планету, а менавіта:

• Вызначыць структуры і высветліць паводзіны кольцаў планеты.
• Даведацца геалагічную структуру і гісторыю спадарожнікаў Сатурна.
• Даведацца прыроду і адкуль адбылася цёмная матэрыя на адным з паўшар'яў спадарожніка Япет.
• Даследаваць структуру і паводзіны магнітасфэры.
• Даследаваць структуру аблокаў і даведацца, як паводзіць сябе атмасфера.
• Даведацца больш пра туман і воблачным покрыве на Тытане.
• Вызначыць характар паверхні Тытана.

Інструменты на місіі

"Гюйгенс", "Касіні" былі абсталяваны спектрометраў, каб на Зямлі змаглі атрымаць складзеныя апаратам карты планеты. Таксама была ўсталяваная сістэма атрымання здымкаў "Радар". З яе дапамогай праводзілася вымярэнне вышыні аб'ектаў на планеце і спадарожніках. "Радар" працуе, выкарыстоўваючы радыёсігналы, якія адлюстроўвае спадарожнік. Акрамя таго, ён праслухоўваў радыёсігналы, якія выдае планета. Таксама ў аснашчэнні ўваходзяць: мас-спектрометр нейтральных часціц і іёнаў, плазмы і радыёхваль, магнитосферная камера, ультрафіялетавае і інфрачырвоны спектрометр-камера, магнітаметр, падсістэма RF і ядзерны генератар.

хроніка палёту

• 1997 - вылет з Зямлі.
• 1998 - першы манеўр на Венеры і стварэнне мноства выдатных і незабыўных здымкаў планеты.
• 2000 - палёт міма астэроіда Масурски, дзякуючы станцыі ўдалося даведацца, што яго дыяметр складае прыкладна 20 кіламетраў, што значна паўплывала на далейшыя даследаванні.
• 2000 - у снежні ён праляцеў міма Юпітэра, зрабіўшы мноства каляровых здымкаў і правёўшы шэраг важных даследаванняў.
• 2001 года - выяўленне імгі на шляху ад Юпітэра да Сатурна, гэта першыя прыкметы яе ў сузор'і Плеяд.
• 2004 г. - палёт міма Тытана і выяўленне криовулкана з мінае з яго азотным лёдам, што стала сенсацыяй у свеце касмічных даследаванняў.
• 2004 - у ноч на 25 снежня адбылося аддзяленне зонда "Касіні".
• 2005 - "Касіні" паспяхова сеў на Тытане і прыступіў да выканання сваёй частцы місіі.

вынікі місіі

З дапамогай апарата навукоўцам атрымалася правесці эксперымент па праверцы агульнай тэорыі адноснасці. У гэты момант навукоўцы назіралі частотны зрух і затрымку сігналу. У 2005 годзе ўдалося вывучыць спіцы Сатурна, але гэта не дапамагло зразумець механізм іх стварэння. Лічыцца, што наступныя спіцы павінны былі з'явіцца ў 2007 годзе. Акрамя таго, апарат дазволіў выявіць новыя спадарожнікі планеты метонім, смаленым і Полидесис. А ў траўні ў шчыліны Килера выявілі яшчэ адзін спадарожнік, які атрымаў назву Дафніс, гэта ўжо другі спадарожнік, у якога арбіта размешчана ўнутры кольцаў планеты. Быў знойдзе вадзяной лёд на паверхні Фебы. Таксама навукоўцы выявілі на паўночным паўшар'і Тытана вадкія вуглевадародныя возера. Варта адзначыць, што гэта ўпершыню навукоўцы знайшлі вадаёмы дзе-то акрамя Зямлі. Дзякуючы зонду "Касіні" стала вядома, што іх памер вар'іруецца ад аднаго да сотні кіламетраў. У 2007 годзе было заяўлена, што на паўночнай часткі Тытана выяўлена вялікая навала мораў. За год да гэтага, навукоўцы даведаліся пра яшчэ адну загадку, якую ўтрымлівае Сатурн, "Касіні" выявіў атмасферную структуру, якая прадстаўляе сабой шасцікутнымі шторм у 25 тысяч кіламетраў.

падаўжэнне місіі

Вырашаючы, што будзе з прыладай пасля таго, як яно завершыць сваю місію, навукоўцы распрацавалі некалькі варыянтаў развіцця падзей для станцыі "Гюйгенс-Касіні". Самым прыярытэтным і жаданым варыянтам, прапанаваным распрацоўшчыкамі, стаў выснову апарата на выцягнутую арбіту Сатурна. Яго перавага ў тым, што станцыя працягнула б лётаць вакол планеты, пры гэтым яна б не сутыкнулася з яе спадарожнікамі або іншымі перашкодамі, здольнымі паўплываць на яе цэласнасць.

Другім варыянтам, прапанаваным супрацоўнікамі даследчага цэнтра, быў вывад станцыі ў атмасферу Сатурна. Але тут ёсць адна складанасць, каб зрабіць гэта, прыйшлося б правесці яго праз кольцы планеты. У такім выпадку вялікая верагоднасць страты кантролю над прыладай, а адпаведна, і невядомасць, які лёс чакае на Сатурне "Касіні".

Таксама было прапанавана выкарыстоўваць станцыю з мэтай вывучэння іншых касмічных аб'ектаў у поясе Кайпера, у тым ліку Уран і Няптун. З улікам запасу паліва і набору інструментаў станцыя цалкам справілася б з заданнем і дапамагла б даведацца больш пра малавывучаных участках нашай сонечнай сістэмы.

Яшчэ адным варыянтам выкарыстання аўтаматычнай міжпланетнай станцыі было вывядзенне яго на шлях сутыкнення з Меркурыем. Навукоўцы разлічылі, што гэта цалкам магчыма, калі выкарыстоўваць гравітацыйнае поле Юпітэра. Тады ён будзе ляцець да планеце з хуткасцю 20 кіламетраў у гадзіну і без шкоды для сябе сутыкнецца з малавывучаным аб'ектам. Па гэтых планах, прыкладна ў 2021 годзе людзі змаглі б больш падрабязна вывучыць Меркурый, яго структуру, будова і склад.

Але ў 2007 годзе было прынята аднагалоснае рашэнне, каб станцыя заставалася на арбіце Сатурна. Назіранне за планетай працягваецца да гэтага часу, спадарожнік пастаянна перадае здымкі гэтага дзіўнага гіганта на Зямлю, адкрываючы нам усё новыя таямніцы далёкага і пакуль незразумелага цалкам Сатурна, адлегласць да якога мы змаглі пераадолець з дапамогай распрацовак вядомых навукоўцаў і жадання спазнаць космас. Вядома, было выдаткавана шмат грошай, часу і сіл, але з поўнай упэўненасцю можна казаць, што гэта таго каштавала. Бо чым больш мы даведаемся пра свет вакол нас, тым лепш мы зможам зразумець саміх сябе. Даследаванні космасу штогод развіваюцца, і, хто ведае, магчыма наступную місію на Сатурне будзе выконваць ужо не функцыянальная аўтаматычная станцыя, а група кваліфікаваных касманаўтаў. У любым выпадку, апарат здзейсніў выхад на арбіту і адкрыў людзям не толькі карысныя звесткі, але і унікальныя здымкі гэтай далёкай і прыгожай планеты.