Кассини-Гюйгенс

Кассини-Гюйгенс — НАСА, Еуропа ғарыш агенттігі және Италия ғарыш агенттігі бірлесіп Сатурн ғаламшарын, оның сақиналарын және серіктерін зерттеу үшін бірлесіп жасаған автоматты ғаламшарарлық станциясы. Жоба орбиталық «Кассини» станциясынан және Титанға қону үшін арналған «Гюйгенс» автоматты қонушы аппаратынан тұрды. «Кассини-Гюйгенс» 1997 жылы 15 қазан күні ұшырылды, ал 2004 жылы 1 шілдеде Сатурн серігінің орбитасына шықты. 25 желтоқсанда қонушы аппарат орбиталық станциядан бөлініп, 2005 жылы 14 қаңтарда Титанның атмосферасына кіріп, жұмсақ қонды. Алғашында миссия 2008 жылға дейін жоспарланған болатын, бірақ кейінірек оны 2010 жылдың жазына дейін ұзартты. 2010 жылы 3 ақпанда бағдарлама тағы да 2017 жылға дейін жалғасатыны жарияланды. 2017 жылы 4 сәуірде Реактивті қозғалыс зертханасы «Кассини» миссиясының 15 қыркүйекте аяқталатынын хабарлады. Миссияның соңғы кезеңі 26 сәуірде басталып, ғарыш аппараты Сатурнның орбитасын бірнеше рет айналып, 2017 жылдың 15 қыркүйегінде оның атмосферасына кірді. «Кассини» орбиталық станциясы Сатурнның алғашқы жасанды серігі болып табылады, ал «Гюйгенс» станциясы — сыртқы Күн жүйесінде жұмсақ қону жасаған алғашқы ғарыш аппараты. Жоба нәтижесінде Жерге 635 ГБ деректер және 453 048 сурет жіберілді, Сатурнның серіктері арқылы 162 рет айналып ұшты және 3948 ғылыми жарияланым жасалынды. Кіріспе Ғалымдар мен 27 елдің өкілдерінен құралған бірлескен топ Кассини орбиталық аппараты мен Гюйгенс зондын жобалау, жасау, ұшыру және деректер жинау үшін жауапты болды. АҚШ-тағы НАСА-ның Реактивті қозғалыс зертханасы орбиталық аппараттың құрастыруын басқарды. Гюйгенсті Еуропа ғарыш зерттеулер және технологиялар орталығы (ESTEC) әзірледі. Орталықтың негізгі мердігері, 2005 жылдан бастап Thales Alenia Space құрамына кіретін Францияның Aérospatiale компаниясы, зонд құрылғылары мен аспаптарын құрастырды, оларды көптеген еуропалық елдер (соның ішінде Гюйгенс зондының батареялары мен екі ғылыми аспабы АҚШ-та жасалды) қамтамасыз етті. Италия ғарыш агенттігі (ASI) Кассини орбиталық аппараты үшін жоғары кұшейткіш радиожиіліктік антеннасын ұсынды, сонымен қатар төмен күшейткіш антеннаны (миссия барысында Жермен байланыс қамтамасыз ету үшін), жоғары күшейткіш антеннаны пайдаланған және апертураны синтездеу радары ретінде қызмет атқарған жинақы және жеңіл радарды, радарлы альтиметрді, радиометрді, радиоғылыми бақылау жүйесін (RSS) және VIMS көрінетін жарық спектрометрінің VIMS-V бөлігін ұсынды. НАСА инфрақызыл VIMS аналогын, сондай-ақ Францияның CNES компаниясы ұсынған электрондық қосалқы жинақтарды қамтитын негізгі электронды жинақты ұсынды. 2008 жылдың 16 сәуірінде НАСА осы миссияның жер үсті операцияларын қаржыландыру екі жылға ұзартылғаны туралы хабарлады, сонымен қатар Кассини миссиясының атауы Cassini Equinox Mission болып өзгертілді. Қаржыландыру 2010 жылдың ақпанында Cassini Solstice Mission миссиясымен бірге ұзартылды. Міндеттері «Кассини-Гюйгенс» миссиясының негізгі мақсаттары: * Сатурн сақиналарының құрылымы мен мінез-құлқын анықтау; * Серіктер беткейінің геологиялық құрылымы мен тарихын зерттеу; * Япеттің бір жарты шарындағы қара материалдың табиғаты мен шығу тегін анықтау; * Магнитосфераның құрылымы мен мінез-құлқын зерттеу; * Сатурн атмосферасы мен бұлтты қабатының құрылымын зерттеу; * Титан атмосферасындағы бұлттар мен тұмандарды зерттеу; * Титан беткейінің сипатын анықтау. Жабдықталуы «Кассини» ғарыш аппараты он екі ғылыми құралды тасымалдауға арналған. Олардың төртеуі қашықтан зерттеу үшін арналған, яғни қашықтан бақылау құралдары болып табылады. Бұл құралдар қозғалмайтын платформаға орнатылып, олардың оптикалық өстері бірдей бағытта орналасқан. Белгілі бір өсті бағыттау үшін ғарыш аппараты толықтай қайта бағытталуы қажет. Бұл құралдар мыналарды қамтиды: 1. ISS (Imaging Science Subsystem) — жүйе екі камерадан тұрады, біреуі 200 миллиметрлік анық көрінетін қашықтықты, екіншісі 2000 миллиметрлік анық көрінетін қашықтықты қамтиды, яғни жақын қашықтықтағы суреттерді түсіру үшін арналған. Анықтағыш ретінде 1 мегапиксельді CCD сенсоры қолданылады. Әр камера 200-ден 1100 нанометрге дейінгі электромагниттік спектрді зерттейді, бұл көрінетін жарық, жақын ультракүлгін және жақын инфрақызыл сәулелерін қабылдауға арнаоған. Камераның телеобъективі 1000 километр қашықтықтан 6 метрлік кеңістіктік рұқсатындағы суреттерді түсіруге мүмкіндік береді. Бұл камералар түрлі сүзгілермен жабдықталған, олар әртүрлі міндеттерді шешуге көмектеседі, мысалы, Сатурн мен Титанның бұлтты жүйесін зерттеу немесе ғаламшардың мұзды айларын түсіру. Олар ғарыш аппаратын бағыттауға да пайдаланылады. 2. UVIS (Ultraviolet Imaging Spectrograph) — ультракүлгін спектрограф, Сатурнның және оның сақиналары мен серіктер атмосферасын зерттеу үшін қолданылады, олардың құрылымы мен химиялық құрамын анықтауға мүмкіндік береді. 3. VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) — спектрометр, Сатурнның және Сатурн серіктерінің беткі қабаттарын, атмосферасын және сақиналарын химиялық тұрғыдан зерттеу үшін көрінетін жарық пен инфрақызыл жарықтың шегінде таралған сәулелерді өлшейді. 4. CIRS (Composite Infrared Spectrometer) — инфрақызыл спектрометр, Сатурнның және Сатурн серіктері беттерінен, атмосферасынан және сақиналарынан инфрақызыл сәулеленуді өлшей отырып, олардың температурасы мен құрамын зерттейді. Қалған алты құрал өрістер мен бөлшектерді зерттеуге бағытталған және өлшеулерді олардың орнатылған жерінде жүргізеді. Бұл құралдар түрлі орындарға орналастырылған. CAPS, INMS және MIMI сенсорлары бірдей платформаға орнатылған. MIMI құралы теледетекция құралдарымен бірдей платформада орналасқан және оның көру өсі осы құралдармен тураланған. Бұл құралдар мыналарды қамтиды: 5. CAPS (Cassini Plasma Spectrometer) — спектрометр, Сатурнның магнит өрісіне жақын немесе оның ішінде болатын плазмаларды зерттейді. 6. CDA (Cosmic Dust Analyser) — Сатурн жүйесіндегі мұз бен шаңды зерттейтін құрал, ғарыш аппаратын қоршап тұрған аймақты талдайды. 7. INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer) — масс-спектрометр, Титан, Сатурн және оның айларындағы зарядталмаған және иондалған бөлшектерді зерттеп, олардың атмосфералары мен ионосфераларының көлемін анықтайды. 8. MAG (Dual-Technique Magnetometer) — магнитометр, Сатурнның магнит өрісін және оның күн желімен, сақиналарымен және серіктерімен өзара әрекеттесуін зерттейді. 9. RPWS (Radio and Plasma Wave Spectrometer) — күн желі мен табиғи радиотолқындар әсерінен пайда болатын плазмалық толқындарды зерттейді. 10. MIMI (Magnetospheric Imaging Instrument) — Сатурнның магнитосферасын зерттеп, оның күн желімен өзара әрекеттесуін өлшейтін құрал. Сонымен қатар, «Кассини» аппараты қосымша мынадай құралдармен жабдықталған: 11. Радар — Титанның бетін карталау үшін пайдаланылады және оның бұлтты қабаттан өтуге көмектеседі. Ол жер бетіндегі биіктіктерді өлшеуге де арналған. 12. RS (Radio Science Subsystem) — радиобақылау жүйесі, радиотаратқыштың осцилляторын пайдаланып, Титан мен Сатурнның атмосферасын, сақиналарының құрылымы мен құрамын зерттеу, сондай-ақ Сатурн мен оның айларының ауырлық күшін өлшеу үшін Доплер әсерін қолданады. Негізгі миссия кезінде орын алған маңызды оқиғалар серігі (2006)]] серігі]] 2005 жылдың 17 ақпанында Кассини зонды Энцелад серігінен 1 577 шақырым қашықтықтан ұшып өтті. Бұл ұшу кезінде, серік альбедосы өте жоғары екені байқалды, яғни серік түскен жарықтың басым бөлігін шағылыстырады. Камералар түсірген суреттерде (Вояджер зондтарының түсірген суреттерінен он есе егжей-тегжейлі), соққы кратерлерінен дерлік таза мұзды шар көрінді, бірақ Юпитердің серіктері Ганимед пен Еуропаға ұқсас ойықтар мен дөңестер анық байқалды. Спектрлік талдау оның бетінде таза су мұзы бар екенін және бұл жоғары альбедоны түсіндіретінін көрсетті. 2005 жылдың 16 наурызындағы екінші ұшу кезінде зондтың магнитометрі Сатурнның магнит өрісінде өзгерістер байқап, серіктің атмосферасы бар екенін анықтады. Оның тартылыс күші өте әлсіз болғандықтан, бұл атмосфера жанартау белсенділігі кезінде газдардың шығарылуы нәтижесінде пайда болғанын болжауға болады. Ұшу кезінде шаң анықтағыш шаң бөлшектерінің тым жоғары тығыздығын анықтап, олардың қайдан шыққанына қатысты екі нұсқа ұсынды: Энцеладтан немесе Е сақинасынан. Бұл бөлшектердің нақты шығу тегін анықтау үшін шілде айында биіктікті төмендетіп ұшу жоспарланды. 10 мамырда, Сатурн сақиналарының суреттерін зерттеу кезінде жаңа серік анықталды. Оған S/2005 S1 уақытша атау берліп, кейінірек Дафнис атауы берілгені жарияланды. 14 шілдеде зонд Энцеладтың үстінен 175 шақырым биіктікте ұшу жүзеге асырылды. Суреттер оңтүстік полюс аймағының геологиялық тұрғыдан жас екенін көрсетті. Бұл аймақ, пайда болуы белгісіз, төрт жарықшақтармен бөлінген және үлкен мұз блоктарымен жабылған. Жарықшақтардың ұзындығы шамамен 130 шақырым, ал арақашықтығы 40 шақырым, олар «жолбарыс жолақтары» деп аталған. Бұл жарықшақтардан тұрақты түрде бу мен су мұзы атқылап тұрады. Инфрақызыл спектрометрмен өлшенген оңтүстік полюстің температурасы, беттің жоғары альбедосы мен күн сәулесінің көлбеу түсуіне қарамастан, модельдер болжағаннан әлдеқайда жоғары болды. Масса спектрометрі серік атмосферасының 65%-ы су буынан, 20%-ы молекулалық сутектен, сондай-ақ аз мөлшерде көмірқышқыл газы, молекулалық азот және көміртек тотығынан тұратынын анықтады. 2005 жылдың 23 қыркүйегінде Кассини зонды Тетис серігінің үстінен 1 500 шақырым қашықтықта, ал 25 қыркүйекте Гиперион серігінен 514 шақырым қашықтықта ұшып өтті. Бұл негізгі миссия кезінде Гиперионды жақын қашықтықтан жалғаз зерттеу болды. Ол серік бетінің ерекше құрылымын – кеуекті, губкаға ұқсас екенін көрсетті. Энцеладтан алысырақ ұшу оның оңтүстік полюсінен шыққан заттардың спектрлік өлшеулерін жүргізуге және сол заттардың Е сақинасы құрылымының көзі екенін растауға мүмкіндік берді. Дереккөздер