Cassini (sonda)

Cassini bola americká planetárna sonda určená pre prieskum planéty Saturn, jeho prstencov a jeho mesiacov. Bola súčasťou kombinovanej misie Cassini-Huygens. Na jej prístrojovom vybavení sa podieľali tiež európska organizácia pre výskum vesmíru ESA a talianska národná kozmická agentúra ASI. Stala sa celkovo štvrtou sondou, ktorá skúmala planétu Saturn, prvou sondou, ktorý skúmala Saturn z jeho orbity a tiež sondou skúmajúcou ho z najväčšej blízkosti – rekordné priblíženie k planéte dosiahlo .
Pomenovanie dostala podľa astronóma Cassiniho, ktorý objavil štyri Saturnove mesiace a Cassiniho medzeru v prstencoch Saturna. Cassini bola prvou sondou, ktorá skúmala Saturn od preletu sondy Voyager 2 v roku 1981. Sonda bola vypustená v roku 1997 a niekoľkokrát preletela okolo Zeme a Venuše. Každý z týchto gravitačných manévrov sondu urýchlil, čím sa podstatne skrátila doba príletu k Saturnu. K svojmu cieľu sa priblížila v júni 2006. Zážihom brzdiaceho motora sa 1. júla 2004 dostala na obežnú dráhu okolo Saturna, na ktorej zotrvala až do septembra 2017, kedy zanikla zhorením v atmosfére planéty. Sonda počas svojej činnosti získala 635 GB cenných informácii o systéme Saturna. 26. apríla 2017, pár mesiacov pred koncom svojej misie, vletela ako prvý ľuďmi vyrobený objekt cez medzeru medzi Saturnom a vnútorným okrajom jeho prstencov.
História projektu.
Prvý prieskum planéty Saturn zblízka uskutočnila sonda Pioneer 11 v roku 1979. O rok neskôr okolo Saturnu preletel Voyager 1, ktorý uskutočnil aj tesný prelet okolo Saturnovho najväčšieho mesiaca Titanu. Tretí prieskum planéty sondou, opäť len formou preletu, sa uskutočnil v roku 1981, keď okolo neho preletela sonda Voyager 2. Po tomto prelete nastalo dlhé obdobie, počas ktorého vonkajšie časti slnečnej sústavy neboli skúmané žiadnou sondou. 17. apríla 1983 boli definované štyri projekty na výskum slnečnej sústavy, medzi ktorými bol aj projekt s označením Titan Probe/Radar Mapper (TPRM) a ktorého hlavným cieľom mal byť mesiac Titan. V jeseni 1984 sa americká kozmická agentúra NASA obrátila na ESA a ponúkla jej spoluprácu na tomto projekte. Ďalšie plánovanie prinieslo návrh označený Titan Probe/Saturn Orbiter (TPSO), ktorý sa už viac približoval súčasnej podobe misie Cassini-Huygens. Stavba sondy Cassini bola schválená začiatkom deväťdesiatych rokov. 
Konštrukcia.
Sonda bola trojosovo stabilizovaná, mala dĺžku 6,8 metra a najväčšiu šírku 4 metre. Trojosová stabilizácia sa realizovala buď pomocou troch zotrvačníkov alebo prostredníctvom 16 malých reaktívnych motorčekov. Jej prázdna hmotnosť bez pohonných látok a pristávacieho puzdra Huygens bola , čím sa radila medzi najťažšie planetárne sondy (ťažšie boli už len sondy z programu Fobos). Hlavné teleso sondy malo približne valcovitý tvar a skladalo sa z troch modulov. Medzi dvoma konštrukčnými modulmi bol jeden pohonný. Z telesa sondy vyčnievalo množstvo nosníkov, z ktorých najväčší bola dlhá tyč nesúca magnetometer. Veľká časť sondy a jej prístrojov bola ukrytá pod fóliami, ktoré ich chránili pred extrémnymi podmienkami v kozme. Vrstvy krytu z myláru mali za úlohu chrániť sondu pred nárazmi mikrometeoroidov. Jednotlivé stavebné prvky sondy boli prepojené približne 22 000 spojmi a asi 12-timi kilometrami káblov.
Nosná konštrukcia sondy bola tvorená kostrou poskytujúcou mechanickú oporu a rozmiestnenie všetkého vybavenia sondy. Navyše poskytuje odtienenie rádiového rušenia, kozmického žiarenia a poskytuje ochranu pred dopadmi mikrometeoridov. Všetky systémy sondy boli zdvojené pre prípad poruchy niektorého z nich. Sonda prijímala povely z riadiaceho strediska prostredníctvom rádiového systému. Vedecké a technické údaje určené na odvysielanie na Zem boli najprv spracované a sformátované v povelovom a dátovom systéme a až potom boli odovzdané do rádiového subsystému. Kapacita pamäte povelového a dátového subsystému predstavovala 512 kB v časti RAM (Random Access Memory) a 8 kB v časti PROM (Programmable Read-Only Memory). Pohonný systém sondy obsahoval 16 malých motorčekov s ťahom 0,5 N a ich palivom bol hydrazín. Týmito motorčekmi bolo možné ovplyvňovať orientáciu sondy a prípadne vykonávať drobné korekcie jej dráhy. Väčšie korekcie sa uskutočňovali prostredníctvom dvojice hlavných motorov na monomethylhydrazín, ktoré mali ťah približne 445 N. Motory boli umiestnené na pohyblivých závesoch a chránené vysúvateľným krytom proti mikrometeoroidom.
Komunikáciu zaisťovala hlavne parabolická anténa schopná vysielať v pásmach X, Ka, S a Ku. V priebehu letu vo vnútorných častiach slnečnej sústavy sa táto anténa používala ako tienidlo voči Slnku. Pod anténou boli navesené bloky s elektronikou radaru a palubných počítačov. Sonda obsahuje ešte dve nízko príjmové tyčové antény pre pásmo X.
Pretože Saturn je desaťkrát ďalej od Slnka ako Zem, tok slnečného žiarenia je príliš nízky na to, aby elektrickú energiu mohli poskytovať solárne panely. Sonda bola preto vybavená termoelektrickým generátorom, ktorý získavali teplo z rádioaktívneho rozpadu plutónia 238Pu. Rádioizotopový generátor nesie oxidu plutoničitého. Teplo produkoval alfa rozpad izotopu 238Pu (polčas premeny 87,7 roka). Kvôli tomu sa počas príprav na štart objavili protesty od odporcov používania termojadrových článkov na palubách sond. Jej elektrický výkon na začiatku misie dosahoval 888 W.
Vedecké vybavenie.
Sonda niesla súbor vedeckých prístrojov, ktorý tvorili:
Okrem toho sa pozemné sledovanie rádiového signálu vysielaného sondou využívalo jednak na štúdium vysokej atmosféry a ionosféry planéty, jednak na skúmanie vlastností gravitačného poľa Saturnu a jeho jednotlivých mesiacov. Plošiny s vedeckými prístrojmi boli na nádržiach pohonných hmôt v prevádzkovom module.
Počas letu po medziplanetárnej dráhe a v začiatočnej fáze letu sondy Cassini po obežnej dráhe okolo planéty k nej bola pripojená aj sonda Huygens určená na prieskum mesiaca Titan.
Odklady štartu.
Prvý plánovaný dátum štartu bol 6. október 1997, ten sa však nepodarilo dodržať pre poruchu klimatizačného zariadenia na module Huygens. Následné poškodenie ochrannej fólie puzdra zapríčinilo týždenný odklad. ďalší plánovaný dátum štartu bol 13. október, ale tentoraz štartu zabránilo nepriaznivé počasie na myse Canaveral.
Priebeh letu.
Štart prebehol 15. októbra 1997 z kozmodrómu na myse Canaveral na Floride. V čase 09:19 UT prebehlo navedenie na únikovú dráhu, ktoré bolo mimoriadne presné. Odchýlka rýchlosti bola menšia než 0,02 %, smerová odchýlka do 0,004°. 42 minút po štarte sa teleso sondy oddelilo od nosnej rakety.
USA rozhodli, že vzhľadom na veľkú hmotnosť sondy budú počas letu k Saturnu využité gravitačné manévre pri dvoch preletoch okolo Venuše (26. apríla 1998 vo výške a 24. júna 1999 vo výške ) a okolo Zeme (18. augusta 1999 vo výške ). Pri prelete pásom asteroidov sa priblížila na niekoľko miliónov kilometrov k planétke 2685 Masursky. Okolo Jupitera preletela (30. decembra 2000 vo výške približne 10 mil. km). Každý z týchto gravitačných manévrov sondu urýchlil, čím sa podstatne skrátila doba príletu k Saturnu. Tento typ trajektórie sa nazýva VVEJGA (Venus-Venus-Earth-Jupiter Gravity Assist). Prelety okolo Venuše a Zeme boli využité na kalibráciu vedeckých prístrojov, v oblasti planéty Jupiter sonda uskutočňovala v obmedzenom rozsahu vedecké merania. Medzi vedecké ciele výskumu Jupitera patrilo mapovanie oblačnej vrstvy atmosféry, vytvorenie jej trojrozmernej mapy, globálna meteorológia, mapovanie výskytu polárnych žiar, snímkovanie známych satelitov, hľadanie stôp atmosféry na nich a tiež hľadanie ďalších, dovtedy neznámych obežníc Jupitera a mapovanie jeho rozsiahlej magnetosféry. Pri najväčšom priblížení bola sonda od vrchných mrakov Jupitera vzdialená 9,72 miliónov km. Z tejto vzdialenosti urobila zábery planéty s rozlíšením na pixel.
Okrem gravitačných zrýchlení sonda absolvovala ešte niekoľko dráhových korekcií.
Prílet k Saturnu.
Do sféry gravitačného vplyvu Saturnu vstúpila sonda 9. marca 2004. 27. mája sonda vykonala manéver, ktorý ju dostal na preletovú dráhu okolo vzdialeného Saturnovho mesiaca Phoebe. 11. júna sonda uskutočnila najtesnejšie priblíženie k tomuto mesiacu vo vzdialenosti . V priebehu preletu boli všetky optické prístroje sondy orientované na Phoebe. Boli získané podrobné snímky tohto mesiaca a vďaka nim mohla byť vytvorené základná nomenklatúra povrchových útvarov. Okrem preletu okolo Phoebe sonda minula v podstatne väčších vzdialenostiach ešte niekoľko Saturnových mesiacov počas takzvaných necielených preletov, to znamená, že kvôli týmto preletom nebola dráha sondy nijako korigovaná.
Navedenie na orbitu a prvé pozorovania.
Zážihom hlavného korekčného motora na dobu 96 minút bola 1. júla 2004 sonda navedená na obežnú dráhu okolo planéty. Počas tohto kritického manévru sonda najprv preletela vo vzdialenosti od planéty rovinou Saturnových prstencov. Po skončení preletu sa sonda otočila, aby jej motory smerovali do protismeru letu. V čase 02:26 UT bolo z rozboru prichádzajúceho signálu zrejmé, že sonda prežila prelet nebezpečným prstencom, s ktorého časticami sa mohla zraziť a chystá sa na brzdiaci manéver. V čase 02:35:42 UT sa začal zážih hlavného motora. V čase 04:12 UT bol hlavný raketový motor vypnutý. Sonda Cassini sa stala prvou umelou obežnicou Saturna. Zmena rýchlosti sondy počas zážihu bola /s. Manéver prebehol úplne bez problémov. Sonda začala vedecké pozorovania. V čase V 05:32 UT sonda začala druhý prelet rovinou Saturnových prstencov, počas ktorého zaznamenala 100 000 jednotlivých nárazov zrniečok prachu na sondu, ale žiadny z nich ju nepoškodil. Krátko po 12:30 UT začali do riadiaceho strediska prichádzať prvé snímky, ktoré boli urobené z bezprostrednej blízkosti prstencov. V čase 17:00 UT sa konala tlačová konferencia, na ktorej manažér projektu Robert Mitchell oznámil, že navádzanie na obežnú dráhu prebehlo perfektne.
2. júla sa Casini po prvýkrát priblížila k najväčšiemu zo Saturnových mesiacov, k Titanu. Preletela okolo neho vo vzdialenosti , neskôr však absolvovala množstvo ďalších a tesnejších priblížení. 5. júla bol Saturn v konjunkcii so Slnkom, kvôli čomu sa stala komunikácia so sondou veľmi zložitou. Až 12. júla stanica v Goldstone nadviazala so sondou normálne spojenie a potvrdila, že je v poriadku. 23. augusta sa uskutočnil zážih hlavného motoru, ktorý zvýšil apocentrum na asi 300 tisíc km. Manéver bol potrebný na to, aby sa sonda už nedostávala do roviny prstencov a zároveň umožnil prvé tesné priblíženie sondy k Titanu, ktoré nastalo 26. októbra.
Začiatkom septembra 2004 sa Cassini dostal mimo magnetosféru Saturna, čo bolo využité na špecifické vedecké výskumy. 14. septembra došlo k previerke puzdra Huygens. 26. októbra minula sonda Cassini vo vzdialenosti mesiac Titan, čo bolo zatiaľ najbližšie priblíženie k tomuto mesiacu v histórii kozmonautiky. Na Zem prišli prvé detailné snímky, spektrá a radarové údaje. 19. novembra sa uskutočnila kontrola pripravenosti na uvoľnenie puzdra Huygens. 23. novembra prebehla posledná previerka puzdra Huygens. 13. decembra sa uskutočnil ďalší prelet okolo Titanu s najväčším priblížením .
Dňa 25. decembra 2004 sa od sondy Cassini oddelila sonda Huygens. Modul začal trojtýždňovú samostatnú cestu. 28. decembra sonda Cassini vykonala úhybný manéver, ktorý jej zaistil tretí prelet okolo Titanu, tentoraz vo vzdialenosti .
Priebeh letu v roku 2005.
14. januára 2005, počas tretieho obehu sondy Cassini okolo Saturna, sonda Huygens úspešne pristála na mesiaci Titan. Počas jej pristávania slúžila sonda Cassini ako retranslačná stanica pre odovzdávanie vedeckých a technických dát zo sondy Huygens na Zem. Po dosadnutí puzdra na povrch sledovala miesto pristátia ešte tak dlho, až kým nezmizlo za obzorom. Ďalšie spojenie s Huygensom už nebolo možné.
V januári sonda preletela okolo mesiacov Mimas, Enceladus a po prelete rovinou prstencov aj okolo mesiaca Rhea. 15. februára 2005 sa sonda opäť priblížila k Titanu, ktorý minula zo vzdialenosti . Kamery sondy a ďalšie vedecké prístroje začali jeho podrobný výskum. Na získaných snímkach boli po prvýkrát objavené impaktné krátery na Titane. Vo februári prebehol ďalší prelet rovinou prstencov a výskum mesiacov Enceladus, Dione, Mimas, Rhea a Tethys kamerami ISS a UVIS.
9. marca 2005 sa uskutočnil prvý cielený prelet okolo mesiaca Enceladus. Najmenšia vzdialenosť od jeho povrchu bola len . Počas približovacej fázy k mesiacu sonda vykonávala sedemhodinové snímkovanie. Krátko po stretnutí s Enceladom sonda preletela aj okolo mesiacu Tethys, ale v oveľa väčšej vzdialenosti ().
Na šiestom obehu sa uskutočnil necielený prelet okolo mesiaca Tethys a sonde sa podarilo získať snímky malého mesiačika Epimetheus. Sonda neskôr štvrtýkrát cielene preletala okolo Titanu. Počas preletu sa vykonávalo meranie vyžarovania ovzdušia v emisných čiarach dusíka a uhlíka, získavali sa ďalšie detailné snímky povrchových útvarov, prístroj VIMS pozoroval vývoj oblačnosti a ďalších prechodných javov, skúmali sa parametre plazmy v okolí mesiaca, elektrónová teplota, interakcia medzi magnetosférou a ionosférou a hľadali sa búrkové javy.
16. apríla 2005 bol po prvýkrát použitý spektrometer INMS, ktorý zmeral hustotu neutrálnych častíc a iónov atmosféry Titanu počas piateho cieleného preletu sondy okolo tohto mesiaca. Pri prelete sa uskutočnilo tiež kvalitné optické snímkovanie. V období do 6. mája 2005 došlo k necieleným preletom okolo mesiacov Tethys, Epimetheus a Titan. 6. mája kamerový tím oznámil, že sonda objavila nový mesiac s predbežným označením S/2005 S1. Mesiac sa podarilo identifikovať na šiestich snímkach. Na základe ďalších snímok bol jeho priemer stanovený na a vzdialenosť od Saturnu na . 
Do ukončenia desiateho obehu planéty (17. júna 2005) sonda necielene preletela okolo mesiačikov Atlas, Prometheus, Enceladus, Pallene a Calypso. Koncom júna, po ďalšom necielenom prelete okolo Titanu bola zverejnená informácia, že v okolí južného pólu Titanu bol vyfotografovaný tmavý útvar, ktorý môže byť jazerom z uhľovodíkov. 26. júna došlo k necieleným preletom okolo mesiacov Tethys, Pan a Telesto. 14. júla došlo k necielenému preletu okolo mesiaca Rhea, a k cielenému preletu okolo mesiaca Enceladus. Cassini preletel okolo tohto mesiaca vo výške iba , čo bol v tej dobe najbližší uskutočnený prelet v histórii kozmonautiky. Počas preletu prítroj MAG monitoroval interakcie Encelada s plazmou Saturnovej magnetosféry, Analyzátor kozmického prachu CDA meral hustotu prachu v prstenci E a v prostredí obklopujúcom mesiac, prístroje RPWS vykonali množstvo pozorovaní a všetky optické prístroje získavali zábery Encelada a Rhey s vysokým rozlíšením. Pri preletových meraniach bolo dokázané, že Enceladus má riedku atmosféru skladajúcu sa najmä z vodnej pary (65 %) a molekulárneho vodíku (20 %). Kompozitný infračervený spektrometer CIRS zistil, že južný pól Titanu má teplotu 85 K, čo je viac, ako sa predpokladalo. Na záver ešte došlo k necieleným preletom okolo mesiačikov Prometheus, Methone a Epimetheus.
V auguste sa uskutočnili necielené prelety okolo mesiacov Mimas, Prometheus, Calypso a Titan, Tethys a Telesto. Neskôr došlo k ďalšiemu cielenému preletu okolo Titanu, počas ktorého sa podarilo získať údaje o teplote, tlaku a obsahu aerosólov v jeho atmosfére. Ďalšie merania v priebehu stretnutia vykonával magnetometer MAG, kamery ISS – snímkovanie južnej oblasti pod regiónom Xanadu, UVIS, analyzátor prachu CDA a iné. V dobe najväčšieho priblíženia optické prístroje snímkovali oblasť okolo južného pólu. Ďalší, v poradí už siedmy cielený prelet okolo Titanu sa konal 7. septembra. Počas preletu sa uskutočnili radarové merania.
13. septembra bolo oznámené, že došlo k strate podstatného objemu vedeckých údajov z preletu okolo Titanu. Príčinou boli jednak prevádzkové problémy na sledovacej stanici DSN a jednak softvérová chyba na palube sondy.
V septembri došlo k necieleným preletom okolo mesiacov Calypso, Mimas, Prometheus, Tethys a Titan, pričom Tethys sonda minula vo vzdialenosti len . 25. septembra došlo k jedinému plánovanému preletu okolo mesiaca Hyperion. Sonda ho minula podľa plánu vo vzdialenosti . Počas preletu sa uskutočnili presné dráhové merania, aby sa stanovili presné gravitačné parametre tohto mesiaca. V októbri uskutočnili cielené prelety okolo mesiacov Dione a Titan a necielené prelety okolo Telesto, Pallene, Atlas a Enceladus.
Priebeh letu v roku 2006.
Vo februári 2006 sa sonda vzďaľovala od Saturna a pátrala po bleskoch na severnej pologuli Saturna. Koncom mesiaca prístroj RADAR meral intenzitu a polarizáciu vyžarovania Titanu v mikrovlnnom obore. Z týchto údajov možno odvodiť vlastnosti povrchu ako napr. teplotu, zloženie a členitosť.
Snímky mesiaca Enceladus s vysokým rozlíšením zachytávali výtrysky ľadového materiálu. 18. marca prebehol zákryt sondy za Titanom, čo sa využilo na rádiový výskum. Išlo len o druhý zákryt tohto typu v histórii, pričom prvý absolvovala ešte sonda Voyager 1 v roku 1980. Neskôr prebehol mimoriadne blízky prelet okolo mesiaca Rhea, pri ktorom sa získali zatiaľ najpodrobnejšie snímky tohto mesiaca. V apríli Casini pracoval na teplotnej mape severnej pologule Saturna prístroj CIRS a spektrometer INMS skenoval oblasti zvýšenej hustoty častíc vo veľkých vzdialenostiach od planéty. Kamery ISS pokračovali v spektrometrickom pozorovaní ľadových mesiacov. V apríli 2006 tiež vydavateľ časopisu Aviation &amp; Space Technology ocenil tím Cassini-Huygens cenou Aerospace Laurel. 30. apríla sonda vykonala 14. prelet okolo Titanu, ale 1. mája sa vyskytla chyba, ktorá ohrozila prenos vedeckých údajov z preletu na Zem. Spojenie sa však napokon podarilo obnoviť a údaje boli odvysielané.
4. mája bola zverejnená presná doba rotácie Saturnu, ktorú spresnili merania sondy Cassini. Podľa posledných údajov sa planéta otočí okolo svojej osi za 10 h 47 min 6 s ±40 s. Ide o 8-minútový rozdiel oproti tomu, čo namerali sondy Voyager.
V júni sonda zisťovala okrem iného množstvo zlúčenín kyslíku, teda oxidu uhličitého a vody v atmosfére Saturna, spektrometer UVIS pozoroval polárne žiary a prístroje zo súboru MAPS sledovali štruktúru a dynamiku chvostu Saturnovej magnetosféry.
Začiatkom júla sa sonda zamerala na pozorovanie mesiaca Japetus a začala sa druhá polovica primárnej misie. Počas šestnásteho preletu okolo Titanu (2. júla 2006) sonda skúmala mesiac prístrojmi VIMS, CIRS, ISS, MAPS a UVIS. Potom sa sonda zamerala na štúdium atmosféry Saturna prístrojmi UVIS a CIRS, pričom 11. júla dosiahla najvzdialenejší bod svojej dráhy od planéty. Kamery ISS opäť pátrali po bleskoch na severnej pologuli. Radar na palube sondy poskytol zreteľný dôkaz existencie uhľovodíkových jazier na Titane. Na radarových záberoch sa našlo množstvo tmavých škvŕn, pričom niektoré sú napojené na sústavu kanálov. 21. júla prebehol najbližší prelet okolo Titanu vo vzdialenosti , ktorý zmenil sklon dráhy sondy. Hlavným bodom programu preletu bola radarová sondáž krajín okolo severného pólu mesiaca. Počas preletu bola nameraná vyššia hustota atmosféry, ako sa očakávalo.
V období medzi 2 augustom a 12. augustom bol Saturn v konjunkcii, čo sťažilo komunikáciu so sondou a preto v tomto období boli vedecké pozorovania obmedzené. Prichádzajúci signál zo sondy "spoza" Slnka však poslúžil na štúdium hornej vrstvy jeho atmosféry – koróny. 15. augusta sonda preletela pericentrom svojej dráhy a pri tejto príležitosti bol v činnosti analyzátor kozmického prachu CDA, ktorý študoval výskyt prachových častíc na dráhe mesiaca Tethys a v prstenci E. 17. augusta sa uskutočnil dovtedy najbližší prelet okolo mesiaca Helene (), počas ktorého bol mesiac skúmaný prístrojmi ISS, CIRS a UVIS. V auguste sa tiež pozorovala magnetosféra Saturna a posledný augustový týždeň bol zameraný na optické pozorovania. Okrem iného koncom augusta kamery ISS začali štúdium Cassiniho medzery v prstencoch. 
7. septembra došlo k ďalšiemu cielenému preletu okolo Titanu s najväčším priblížením vo výške . Počas príletu hľadala kamera ISS búrkové javy a polárne žiary, zatiaľ čo spektrometer VIMS sa sústredil na mapovanie a fotometrické meranie Titanu. Na radarových záberoch z preletu bol identifikovaný celkove štvrtý známy impaktný kráter na telese s priemerom . 23. septembra sa uskutočnil ešte tesnejší prelet okolo Titanu vo výške . Počas preletu robil spektrometer VIMS snímky vo vizuálnom a infračervenom obore v rozsahu od globálnych záberov po veľmi podrobné detaily.
9. októbra sa uskutočnil ďalší blízky prelet okolo Titanu (výška ), pričom sa radarom intenzívne skúmali miesta okolo severného pólu, kde sa predpokladajú uhľovodíkové jazerá. V priebehu mesiaca sonda okrem iného študovala prstence Saturna a dynamiku jeho vonkajšej magnetosféry. 20. októbra prebehol v poradí už dvadsiaty prelet okolo Titanu, počas ktorého sa získavali snímky s vysokým rozlíšením. Prístroje RPWS tiež študovali vlastnosti plazmy Titanovej ionosféry.
Po prelete sondy pericentrom sa prístrojmi MAPS skúmal polárny región planéty. 13. novembra bol zverejnený záznam obrovského hurikánu nad južným pólom. V novembri ďalej prebiehali pozorovnaia prstencov, magnetosféry a plazmy a pri necielenom prelete okolo mesiaca Dione sa na mesiac zamerali prístroje VIMS, CIRS, UVIS a RADAR. 28. novembra pozorovali kamery ISS ultrafialový spektrograf UVIS hranicu tieňov na hlavných prstencoch planéty. Snímky tohto typu sú vhodné na meranie sklonu prstencov. 
Začiatkom decembra pracoval prístroj VIMS na tepelnej mape Saturnu a sonda opäť sledovala optické hranice tieňov na hlavných prstencoch. Na Titane bolo objavené zatiaľ najvyššie pohorie pokryté vrstvami organického materiálu a zahalené do oblakov. Pohorie je asi dlhé a vysoké okolo 1 500 metrov. Na ďalších obrázkoch z posledného (25. november) preletu sa objavili dlhé horské pásma, duny a nánosy materiálu pripomínajúce lávové rieky. Po korekcii dráhy 25. decembra sa Cassini dostala na obežnú dráhu s periódou obehu 16 dní. 28. decembra prebehol v poradí už 22. prelet okolo Titanu.
20. decembra sa zišla pracovná komisia, ktorá rozoberala problematiku modelu atmosféry Titanu kvôli stanoveniu optimálnej výšky preletu nad týmto mesiacom. 28. decembra sa sonda opäť tesne priblížila k Titanu, tentoraz na vzdialenosť .
Priebeh letu v roku 2007.
3. januára potvrdila skupina starajúca sa o údaje z radaru sondy, že na Titane sú jazerá naplnené tekutým metánom. 12. januára prebehol ďalší prelet okolo Titanu spojený s mapovaním jeho povrchu. Celkove sa sonda stretla s Titanom v roku 2007 17-krát. 23. januára prebiehal výskum ďalších mesiacov, pričom pozornosť bola venovaná hlavne mesiacu Enceladus. 2. februára sa uskutočnilo záverečné zasadanie vedeckého tímu PSG (Project Science Group), počas ktorého sa rozhodovalo o prípadnom programe predĺženej misie Cassini. Tento scenár bol predložený vedeniu NASA spolu s ponukou na pokračovanie letu ďalšie štyri roky po ukončení základnej misie. Sonda zatiaľ pozorovala vysoké zemepisné šírky Saturna, v strede mesiaca skúmala satelity Japetus a Hyperion. 22. februára sonda absolvovala 25. prelet okolo Titanu, počas ktorého prebiehali radarové merania. Mapujúci spektrometer VIMS urobil prvé zábery na najvyššej oblasti severnej pologule mesiaca.
Sklon dráhy sondy v predchádzajúcich mesiacoch sa pomaly dvíhal, takže sonda zhotovovala zaujímavé zábery Saturna "zhora", pričom jeho prstence mali takmer kruhový tvar. 10. marca Cassini preletela okolo Titanu 26.-krát, tentoraz vo výške len . 27. marca sa na snímkach severného pólu planéty našiel záhadný polárny šesťuholník.
Počas 28. cieleného preletu okolo Titanu (10. apríla) sonda pátrala po nových jazerách kvapalných uhľovodíkov. V tom čase prestal fungovať jeden z dvoch detektorov na magnetometri sondy. Jeho degenerácia bola pozorovaná ešte počas príletu k Saturnu. Druhý detektor však zostával v prevádzke na plný výkon. 24. apríla sonda urobila snímky mesiaca Dione počas necieleného preletu okolo neho. Ďalší prelet okolo Titanu, v poradí už 39. sa uskutočnil 26. apríla. Optické prístroje sondy vytvárali mozaiku snímok viditeľnej pologule, radarový výskum znižoval počet zatiaľ nepreskúmaných oblastí mesiaca. 
12. mája prebehol ďalší prelet okolo Titanu, počas ktorého okrem iného kamera ISS získavala snímky s vysokým rozlíšením (/pixel) 30. mája 2007 sonda objavila ďalší malý mesiac s priemerom asi , ktorý dostal predbežné označenie S/2007 S 4. Išlo už o šesťdesiaty známy mesiac planéty a piaty mesiac objavený tímom Cassini. 13. júna došlo k ďalšiemu priblíženiu k Titanu, pred ktorým bola motoricky upravená dráha sondy, takže prelet sa uskutočnil len nad povrchom mesiaca. Najbližší bod dráhy sondy ležal veľmi blízko severného pólu, preto bolo jednou z úloh počas preletu mapovanie polárnych oblastí Titanu. 27. júna preletela sonda rovinou prstencov a toho istého dňa došlo tiež k priblíženiu na k mesiacu Tethys.
Začiatkom júla sa sonda venovala prieskumu Saturna z apocentra svojej obežnej dráhy. 17. júla urobila kamera ISS snímky mesiaca Rhea, 19. júla prebehol ďalší prelet okolo Titanu, počas ktorého boli získané snímky s veľmi dobrým rozlíšením. Koncom mesiaca sonda mapovala rozloženie neutrálneho a ionizovaného kyslíka vo vnútornej magnetosfére Saturna. Potom sa výskum zameral na vytváranie sekvencie snímok planéty širokouhlou kamerou ISS. Kvôli problémom na pozemnom vysielači musela byť odložená jedna korekcia dráhy. Výskum magnetosféry a fotografovania Saturna pokračovali aj v auguste, ďalšie prístroje sledovali stav slnečnej koróny. 15. augusta Saturn opäť vstúpil do konjunkcie so Slnkom a preto boli v tom období činnosti sondy obmedzené. 28. augusta nasledoval ďalší prelet rovinou prstencov, nasledujúceho dňa sa odohral necielené (a pomerne vzdialený) prelet okolo Tethysu. 30. augusta sa sonda stretla vo vzdialenosti s mesiacom Rhea, pričom fotografovala a mapovala jeho povrch. Po ďalšom prelete okolo Titanu (31. augusta) nasledoval 10. septembra 2007 dovtedy najtesnejší prelet okolo Japeta vo vzdialenosti . Obzvlášť dôležité údaje z preletu boli na Zem odvysielané dvakrát. Po 21 minútach vysielania sa ale sonda prepla do bezpečnostného módu, pravdepodobne kvôli vzplanutiu gama žiarenia. Podarilo sa však obnoviť normálnu prevádzku sondy a zachrániť tiež všetky vedecké údaje. Časť údajov odvysielaných sondou sa však stratila 27. septembra, kedy sa vyskytla porucha na sledovacej stanici Deep Space Station 63. 
1. októbra sonda opäť uskutočnila tesný (výška ) prelet okolo Titanu. Najnižší bod, ktorý dosiahla nad jeho povrchom, ležal okolo 60° južnej šírky. Koncom októbra sonda pozorovala rôzne mesiace s cieľom stanoviť ich presnú obežnú dráhu. Zároveň sa zamerala na kryovulkanicky aktívny Enceladus, a štúdium plynov, ktoré mesiac vyvrhuje zo svojho vnútra. 31. októbra sa Cassini pohyboval v rázovej vlne magnetosféry Saturna, čo bolo využité na štúdium slnečného vetra a kozmického prachu mimo Saturnovej magnetosféry. Potom sa sonda zamerala na rovníkové oblasti Saturna a na jeho prstence a snímkovala mesiace s cieľom upresniť ich orbitálne parametre.
18. novembra prebehol ďalší prelet okolo Titanu v približne výške, pričom gravitácia mesiaca výraznejšie pozmenila obežnú dráhu sondy. 3. decembra prebehlo sledovanie Zeme a Slnka počas ich zákrytu prstencami. Počas preletu nad Titanom 20. decembra vo výške sonda sledovala južný polárny región, merala teploty a zhotovovala farebné snímky.
Priebeh letu v roku 2008.
V priebehu primárnej plánovanej misie, ktorá trvala do 30. júna 2008 mala sonda Cassini zblízka pozorovať mesiace planéty Saturn, uskutočniť 69 blízkych preletov okolo niekoľkých z nich a pozorovať samotný Saturn. Do konca primárnej misie mala sonda obehnúť Saturn po výstrednej eliptickej dráhe celkove 76-krát. 1. júla 2008 sa skončil program primárnej misie a začal sa program rozšírenej misie (tzv. Cassini Equinox Mission). Sonda bola v dobrej kondícii a všetky subsystémy pracovali podľa predpokladov. 26. decembra 2008 sonda ukončila 100. obeh okolo planéty.
Priebeh letu v roku 2009.
1. januára 2009 sa sonda znovu natoľko priblížila k Saturnu, že dosiahla vhodnú pozíciu na štúdium hornej troposféry spektrometrom CIRS vo vzdialenej infračervenej oblasti. Tieto merania sa opakujú, aby sa odhalili sezónne zmeny. Prístroj VIMS zase skúšobne pozoroval hviezdokopu Plejády. 2. januára začal VIMS prvé z niekoľkých dlhodobých pozorovaní polárnych regiónov. 4. januára sonda intenzívne sledovala polárne žiare, ako aj mesiačik Tethys. Začiatkom roka sa však sonda všeobecne venovala hlavne Saturnovej atmosfére.
24. januára sonda zažihla svoj motor už po stýkrát, aby upravila svoju dráhu. V tom čase sa nachádzala v blízkosti periapsidy. Na Saturne v tom čase nastávala práve rovnodennosť a slnko sa začalo presúvať nad severnú pologuľu. Vo februári potvrdila sonda objav ďalšieho maličkého mesiačika Saturnu, ktorý obieha vnútri prstenca G. V máji 2009 bolo toto polkilometrové teleso pomenované Aegaeon. Prebehlo niekoľko preletov okolo Titanu, pozorovali sa výtrysky plynov z mesiaca Enceladus. Technici riešili tiež poplach vyhlásený jedným zo senzorov motora Saturna. Pri zážihu tohto motora 29. marca sa však žiadne problémy neobjavili.
Z údajov, ktoré sonda nazbierala počas zákrytov atmosférou Titanu, sa podarilo určiť detailný vertikálny profil zastúpenia rôznych látok v jeho atmosfére.
Zánik.
Na konci svojej viackrát predĺženej misie bola sonda cielene navedená do atmosféry Saturna. 15. septembra 2017 o 13:54 stredoeurópskeho letného času zanikla nad vrcholkami oblakov. Stala sa tak prvým človekom vyrobeným objektom navedeným do atmosféry Saturna a tiež ľudským objektom zaniknutým v zatiaľ najväčšej vzdialenosti od miesta svojho vzniku.
Pôvod mena.
Sonda je pomenovaná na počesť taliansko-francúzskeho astronóma G. D. Cassiniho (1625 – 1712), ktorý sa veľkou mierou zaslúžil o výskum Saturnu a objavil štyri jeho mesiace: Tethys, Dione, Rheu a Iapeta. Medzi jeho ďalšie objavy patrí objav rotácie planét, prvé meranie slnečnej paralaxy a tmavý pás v prstencoch Saturna, ktorý sa nazýva Cassiniho delenie.