Co się zaczęło, musi się skończyć – misja Cassini-Huygens

Zamieszczony przez w dniu 12 września 2017

Co się zaczęło, musi się skończyć – misja Cassini-Huygens

Misja wiel­kich nadziei i wiel­kich odkryć wła­śnie dobiega końca.
A zaczęło się nie­win­nie, bowiem w latach osiem­dzie­sią­tych spe­cja­li­ści z Naro­do­wej Agen­cji Aero­nau­tyki i Prze­strzeni Kosmicz­nej, w skró­cie NASA, zauwa­żyli nad­spo­dzie­wane zróż­ni­co­wa­nie Saturna i jego oto­cze­nia. No bo czego można było ocze­ki­wać tak daleko od życio­daj­nej gwiazdy, czyli Słońca? Tam miało być zimno, ciemno i pusto, ale dane z misji Pio­neer 11 oraz zdję­cia z oby­dwu Voy­age­rów zaprze­czyły temu. Zapro­po­no­wano zatem spe­cjalną misję w ten rejon Układu Sło­necz­nego.

Do pla­no­wa­nia przed­się­wzię­cia dołą­czyli bada­cze oraz inży­nie­ro­wie z Euro­pej­skiej Agen­cji Kosmicz­nej, czyli ESA. I tak doszło do skon­stru­owa­nia, a następ­nie wyeks­pe­dio­wa­nia w prze­strzeń statku Cas­sini z przy­mo­co­wa­nym doń lądow­ni­kiem Huy­gens.
Ale nie poszło to gładko – naj­pierw z powo­dów finan­so­wych cały pro­jekt został przez NASA odwo­łany, a po jego przy­wró­ce­niu w dro­dze nad­zwy­czaj­nej inter­wen­cji dyrek­tora ESA, kiedy już całość była na sta­no­wi­sku star­to­wym, poja­wiły się pro­blemy tech­niczne.
Wresz­cie 15 paź­dzier­nika 1997 roku rakieta wystar­to­wała, ale wcale nie w stronę celu, lecz w pobliże Wenus. Otóż masa całego zestawu była zbyt wielka, aby udał się lot bez­po­średni, sko­rzy­stano zatem z tak zwa­nej asy­sty gra­wi­ta­cyj­nej. W skró­cie polega to na bli­skim przej­ściu w pobliżu jakiejś pla­nety tak, aby uzy­skać przy­spie­sze­nie pozwa­la­jące na daleką podróż. Oczy­wi­ście nie naru­sza to żad­nej z zasad zacho­wa­nia, po pro­stu w ukła­dzie sonda – pla­neta zmie­nia się tylko kie­ru­nek wek­tora pręd­ko­ści, nato­miast rośnie pręd­kość sondy odnie­siona do Słońca. Źró­dłem dodat­ko­wej ener­gii kine­tycz­nej, którą zyskuje sonda, jest oczy­wi­ście mijana pla­neta.

 

Źró­dło: https://saturn.jpl.nasa.gov

 

W wypadku oma­wia­nej misji sonda zali­czyła cztery asy­sty – dwu­krot­nie w pobliżu Wenus, raz przy Ziemi i wresz­cie przy Jowi­szu. Tę ostat­nią wyko­rzy­stano do bada­nia króla pla­net wraz z misją Gali­leo. Tak więc w pobliżu Jowi­sza spo­tkały się prób­niki bio­rące nazwy od trzech gigan­tów naukiGali­le­usz doko­nał odkryć potwier­dza­ją­cych teo­rię Koper­nika, Cas­sini odkrył prze­rwę w pier­ście­niu Saturna, a Huy­gens jego naj­więk­szy księ­życ – Tytana.
I wła­śnie z Tyta­nem zwią­zany był naj­trud­niej­szy frag­ment misji. Otóż pole­gał on na odłą­cze­niu prób­nika Huy­gens i skie­ro­wa­niu go w stronę powierzchni tego księ­życa. Całość wyda­rze­nia była trans­mi­to­wana przez kanał NASA TV 14 stycz­nia 2005 roku i grupa naszej mło­dzieży mogła oglą­dać te emo­cjo­nu­jące chwile na żywo – oczy­wi­ście z uwzględ­nie­niem dwu­go­dzin­nego opóź­nie­nia sygnału, wyni­ka­ją­cego mie­dzy innymi z odle­gło­ści układu Saturna od Ziemi, która wtedy wyno­siła ponad jeden miliard dwie­ście milio­nów kilo­me­trów.
Fale radiowe potrze­bo­wały zatem aż 67 minut na samą podróż, ale dodat­kowe opóź­nie­nie wyni­kało z faktu retrans­mi­sji sygnału przez sta­tek macie­rzy­sty.

Mało bra­ko­wało, a ta część misji zakoń­czyła by się fia­skiem. Otóż w roku 2000, kiedy sonda dola­ty­wała już do układu Jowi­sza, dodat­kowy test, wyko­nany na żąda­nie jed­nego z inży­nie­rów pro­jektu, wyka­zał błędy w korek­cie odbior­nika modułu Cas­sini ze względu na dop­ple­row­ską zmianę czę­sto­tli­wo­ści sygnału lądow­nika, wyni­ka­jącą z ich wza­jem­nej pręd­ko­ści w momen­cie samego wej­ścia w atmos­ferę Tytana. Dopiero prze­pro­gra­mo­wa­nia orbit dopro­wa­dziły do tego, że mogli­śmy obej­rzeć obrazy z innego świata – spod meta­no­wej mgły wyła­niały się roz­pa­dliny, jeziora płyn­nego metanu i lodowe głazy.

 

Źró­dło: https://saturn.jpl.nasa.gov

 

A opra­co­wany na nowo fil­mik z koń­co­wego etapu opa­da­nia lądow­nika na spa­do­chro­nie pre­zen­tuje się nastę­pu­jąco:

 

 

 

Warto wspo­mnieć, że sonda nie­sie na pokła­dzie wyko­nany w Pol­sce czuj­nik tem­pe­ra­tury, a na lądow­niku Huy­gens pra­co­wał układ elek­tro­niczny zapro­jek­to­wany przez inży­nie­rów z Cen­trum Badań Kosmicz­nych w War­sza­wie.

Wyli­cze­nie wszyst­kich nauko­wych suk­ce­sów misji Cas­sini – Huy­gens jest dostępne tutaj, ja wspo­mnę tylko o odkry­ciu krio­wul­ka­ni­zmu na Enke­la­du­sie – co było zasko­cze­niem, jako że ten lodowy księ­życ jest za mały na to, aby źró­dłem cie­pła mógł być roz­pad pro­mie­nio­twór­czy. Praw­do­po­dob­nie za ist­nie­nie lodo­wych gej­ze­rów odpo­wia­dają oddzia­ły­wa­nia pły­wowe z księ­ży­cem Dione.

Na zdję­ciach naszych uczniów widać zarówno sama pla­netę z pier­ście­niami, jak też kilka wspo­mnia­nych księ­ży­ców.

 

Fot. Mate­usz Win­dak ©

 

Fot. MOA ©

 

 

Za kilka dni sonda Cas­sini zakoń­czy swoją dwu­krot­nie już prze­dłu­żaną misję efek­tow­nym wej­ściem do atmos­fery pla­nety, co oczy­wi­ście musi spo­wo­do­wać jej cał­ko­wite znisz­cze­nie.
Sce­na­riusz tego wyda­rze­nia, które nastąpi w pią­tek 15 wrze­śnia, jest nastę­pu­jący:

1) Prze­lot w odle­gło­ści 110 tysięcy kilo­me­trów od księ­życa Janus
2) Prze­lot w odle­gło­ści 91 tysięcy kilo­me­trów od księ­życa Pan
3) Prze­lot w odle­gło­ści 86 tysięcy kilo­me­trów od księ­życa Pan­dora
4) Prze­lot w odle­gło­ści 92 tysięcy kilo­me­trów od księ­życa Epi­me­te­usz
5) Zakoń­cze­nie misji przez wej­ście w atmos­ferę Saturna.

Nie będzie to pierw­sza misja, koń­cząca się w tak wido­wi­skowy (choć tego nie zoba­czymy) spo­sób. Wspo­mnę tylko o dwóch – w roku 2014, ude­rza­jąc o powierzch­nię Księ­życa, zakoń­czyła swój żywot sonda LADEE, zaś pięt­na­ście lat wcze­śniej sta­tek Lunar Pro­spec­tor, nio­sący na pokła­dzie garść pro­chów Eugene Sho­ema­kera, roz­bił się celowo w pobliżu bie­guna połu­dnio­wego.

 

Grze­gorz Sęk