هويجنز (مسبار فضائي)
نظرة عامة

صُمم مسبار هويجنز للدخول وكبح سرعته في الغلاف الجوي لتيتان ليهبط على السطح باستخدام مظلة مع مختبره العلمي المُجهز بالكامل. عندما خُطط للمهمة، لم يكن من المؤكد بعد ما إذا كان موقع الهبوط سلسلةً جبلية أو سهلًا مسطحًا أو محيطًا أو شيءً آخر، وكان يُعتقد أن تحليل بيانات كاسيني سيساعد في الإجابة على هذه الأسئلة.
استنادًا على الصور التي التقطتها كاسيني من على ارتفاع 1200 كيلومتر (750 ميل) فوق تيتان، بدا أن موقع الهبوط هو خط ساحلي. على افتراض أن موقع الهبوط قد يكون غير صلب، فقد صُمم مسبار هويجنز لتحمل قوة التصادم بسطح سائل على تيتان، ولإرسال بيانات إلى الأرض لعدة دقائق في ظل هذه الظروف. لو حدث ذلك، لكانت تلك أول مرة يهبط فيها مسبار من صنع الإنسان على سطح محيط خارج كوكب الأرض. صُممت البطاريات لتزويد المسبار بالطاقة لثلاث ساعات على الأكثر، وكان من المخطط استنفاذ معظم تلك الطاقة أثناء الهبوط. توقع المهندسون الحصول على 30 دقيقة فقط من البيانات على الأكثر بعد الهبوط على السطح.
يتكون مسبار هويجنز من المسبار نفسه الذي تبلغ كتلته 318 كيلوجرام (701 باوند)، والذي هبط على تيتان، ومعدات دعم المسبار (بّي إس إي)، والتي ظلت متصلةً بالمركبة الفضائية المدارية. كان قطر الدرع الحراري للمسبار 2.7 متر (8.9 قدم). بعد انفصال الدرع، أصبح قطر المسبار 1.3 متر (4.3 قدم). تضمنت بّي إس إي الأجهزة الإلكترونية اللازمة لتتبع المسبار، ولاستقبال البيانات التي جُمعت أثناء هبوطه، ومعالجة البيانات وإرسالها إلى المركبة المدارية، حيث أُرسِلت إلى الأرض.
ظلّ المسبار في سبات عميق طوال الرحلة بين الكوكبية التي استمرت لـ 6.7 سنة، باستثناء الفحوصات التقنية نصف السنوية. درست هذه الفحوصات سيناريوات الهبوط المبرمجة مسبقًا بأفضل دقة ممكنة، وأُرسِلت النتائج إلى الأرض لفحصها بواسطة خبراء النظام والحمولة.
قبل انفصال المسبار عن المركبة المدارية في 25 ديسمبر 2004، أجري فحص نهائي للمسبار. بدأ مؤقت «عملية الانسياب» لتحديد الوقت اللازم لتشغيل أنظمة المسبار (قبل 15 دقيقة من الدخول في الغلاف الجوي لتيتان)، ثم انفصل المسبار عن المركبة المدارية وانساب في الفضاء بشكل الحر نحو تيتان لـ 22 يومًا دون تنشيط أي أنظمة باستثناء مؤقت الاستيقاظ.
كانت مرحلة المهمة الرئيسية هي الهبوط بالمظلة عبر الغلاف الجوي لتيتان. صُممت البطاريات والموارد الأخرى لتستمر المهمة لـ 153 دقيقة، وهو ما يشمل فترة النزول القصوى البالغة 2.5 ساعة مع 3 دقائق إضافية على الأقل (وربما نصف ساعة أو أكثر) على سطح تيتان. نُشط جهاز الإرسال الراديوي الخاص بالمسبار في وقت مبكر من مرحلة النزول، و«استمعت» المركبة المدارية إلى المسبار خلال الساعات الثلاثة التالية، بما في ذلك مرحلة النزول، وأول ثلاثين دقيقة بعد الهبوط. بعد وقت ليس بطويل على نهاية فترة الاتصال ذات الثلاث ساعات، وُجّه هوائي كاسيني عالي الكسب (إتش جي إيه) نحو الأرض بدلًا من تيتان.
كانت التلسكوبات الراديوية الكبيرة جدًا على الأرض تستمع أيضًا إلى إشارات هويجنز (التي تساوي قدرتها 10 واط) باستخدام تقنية قياس التداخل مديد القاعدة ووضع التركيب التصويري. في الساعة 11:25 بتوقيت وسط أوروبا يوم 14 يناير، رصد تلسكوب روبرت سي. بيرد جرين بانك (جي بي تي) في ويست فيرجينيا إشارة هويجنز. استمر جي بي تي في رصد الإشارة بعد وقت طويل نسبيًا من توقف كاسيني عن الاستماع إلى تدفق البيانات الواردة. بالإضافة إلى جي بي تي، استمعت ثماني تلسكوبات لإشارة هوجينز من أصل التلسكوبات العشرة الخاصة بالمصفوفة مديدة القاعدة (في إل بي إيه) الموزعة على طول أمريكا الشمالية، الواقعة في باي تاون ولوس ألاموس، نيو مكسيكو؛ وفورت ديفيس، تكساس؛ ونورث ليبرتي، آيوا؛ وكيت بيك، أريزونا؛ وبروستر، واشنطن؛ ووادي أوينز، كاليفورنيا؛ ومونا كيا، هاواي.
كانت قوة الإشارة التي استُقبلت على الأرض من هويجنز مماثلة لتلك الخاصة بمسبار جاليليو (مسبار النزول في غلاف المشتري الجوي) عند استقبالها بواسطة في إل إيه، وبالتالي كانت ضعيفة جدًا لدرجة لم تسمح بكشفها في الوقت الفعلي بسبب تعديل الإشارة نتيجة القياس غير المعروف آنذاك. بدلًا من ذلك، أُجريت تسجيلات واسعة النطاق لإشارة المسبار طوال فترة النزول التي استمرت لثلاث ساعات. بعد الانتهاء من نقل بيانات المسبار من كاسيني إلى الأرض، أزيل تعديل البيانات المعروف الآن من الإشارة المسجلة، تاركًا ناقلًا بحتًا يمكن دمجه على مدى عدة ثوان لتحديد تردد المسبار. كان من المتوقع تحديد سرعة رياح تيتان واتجاهها بدرجة معينة من الدقة من خلال تحليل تأثير دوبلر على إشارة هويجنز أثناء نزوله عبر الغلاف الجوي. حُدد موقع هبوط هويجنز على تيتان بدقة (بحدود كيلومتر واحد – يعادل كيلومتر واحد على تيتان 1.3 دقيقة قوسية من خطوط العرض والطول عند خط الاستواء) باستخدام بيانات دوبلر من على بعد نحو 1.2 مليار كيلومتر من الأرض. هبط المسبار على سطح تيتان عند 10.573 درجة جنوبًا و192.335 درجة غربًا. استُخدمت تقنية مماثلة لتحديد موقع هبوط مركبات استكشاف المريخ المتجولة من خلال الاستماع لبيانات القياس عن بعد فقط.