Po 20 latach piękny koniec misji sondy Cassini [AKTUALIZACJA]

AKTUALIZACJA 15.09.2015

Stało się to w samo południe saturnowego czasu. Cassini zanurzył się w atmosferze Saturna żegnając się w ostatnich dniach z Tytanem i Enceladusem, pięknym lodowym księżycem, który być może kryje pod powierzchnią niejedną niespodziankę.

Enceladus widziany 13. września kamerami Cassiniego

Ostatni sygnał z sondy anteny kompleksu DeepSpace w Canberze odebrały o 13:55. Patrząc się na losy Cassiniego trudno uważać się za przesądnego. 20 lat od startu z Ziemi, ale 13 lat na orbicie Saturna, zaowocowały najbardziej udanym projektem w historii NASA. Można spierać się, czy porównywanie lotu bezdusznej maszyny do lotu człowieka w Kosmos ma sens, ale przecież za sukcesem Cassiniego stoją setki osób. Niektóre tak właśnie cieszyły się z udanego końca.

Sonda wleciała w Saturna z prędkością około 113 tysięcy kilometrów na godzinę. Na wysokości 1500 km ponad górną warstwą chmur, których uroki dane było nam odkrywać przez ostatnie kilkanaście lat, dokładne pozycjonowanie sondy stało się niemożliwe i utraciliśmy kontakt. Od tego momentu ciśnienie, które jeszcze chwilę wczesniej było podobne jak na powierzchni Ziemi, zaczęło szybko wzrastać by w końcu zgnieść sondę.

Ostatni obraz uzyskany z sondy 14. września wieczorem

A to mozaika w podczerwieni pokazująca miejsce gdzie Cassini spotkał swoje przeznaczenie

Jednak echo misji Cassini-Huygens rozbrzmiewać będzie w Kosmosie po wsze czasy. Nie tylko sygnał, który być może kiedyś odbierze ktoś daleko stąd, ale też pytania i wyzwania, którym w najbliższych dekadach będziemy chcieli stawić czoła. A już wiemy, że na przykład Tytan nie musi być planetarnym bękartem, obiektem niepowtarzalnym w swojej budowie. Podobne księżyce, czy też planety mogą bowiem okrążać odległe słońca.

ORYGINALNY NEWS

Misja Cassini-Huygens, o której osiągnięciach przy fotografowaniu pierścieni Saturna pisałem niedawno, to jeden z najbardziej udanych długoterminowych projektów badań w Układzie Słonecznym. Jej początek miał miejsce dawno, bo w 1997 roku, gdy w siedmioletnią podróż do „władcy pierścieni” wystartował ważący ponad 5,5 tony pojazd (masa orbitera, lądownika i paliwa). Rozpoczął on badania Saturna (lądownik Huygens miał swoje pięć minut w styczniu 2005 roku, gdy osiadł na powierzchni księżyca Tytana) w 2004 roku, pierwszym roku istnienia Facebooka.

Trzynaście lat później w 2017 roku, po wielokrotnie odkładanym zakończeniu misji (podstawowa misja zakończyła się w 2008 roku, gdy debiutował iPhone 3G, a rynkiem wstrząsnął kryzys finansowy), nadeszła pora, by to zrobić. Koniec ma być piękny, tak jak piękna była historia Cassiniego.

Start rakiety Titan IV z Cassini-Huygens na pokładzie

20 lat zmian i misji Cassini-Huygens

Pamiętacie 1997, rok wielu pamiętnych wydarzeń? Na niebie królowała kometa Hale-Bopp, rok lądowania łazika Sojojourner na Marsie, premierę Żołnierzy Kosmosu i pierwszy cały rok (od stycznia do grudnia) z telefonią komórkową GSM? Na pecetach instalowaliśmy Windows 95, w ich wnętrzu można było znaleźć dziwacznie obudowane procesory Pentium II, podgryzające potentata AMD wprowadziło układ K6, IBM złamał barierę 1 GHz dla taktowania, Apple wprowadziło na rynek elektronicznego asystenta Newton (do firmy powrócił Steve Jobs), a w branży fotograficznej analogowe aparaty nadal miały się w najlepsze. No i oczywiście powstał serwis benchmark.pl. Któż wtedy by przypuszczał, że rozpoczynająca się w owym roku misja Cassini-Huygens będzie odległym świadkiem zmian, które miały nadejść w ciągu kolejnych 20 lat.

Pentium 2 z zainstalowanym chłodzeniem - jeden z symboli końca XX wieku

Dziś, w 2017 roku wspominamy czas, gdy obiegająca Saturna i wytrwale badająca jego otoczenia oraz księżyce sonda dostarczała nam coraz lepsze zdjęcia planety, rozwiązywała kolejne tajemnice i stawiała nas przed nowymi dylematami. W ciągu tych 20 lat zmienił się sposób w jaki patrzymy na ewolucję układów planetarnych - w 1997 dopiero zaczynaliśmy odkrywać masowo planety pozasłoneczne, dziś to nasz chleb poprzedni.

Przez ostatnie 20 lat w technologiach cyfrowych na Ziemi zmieniło się bardzo dużo. Internet stał się częścią naszego codziennego życia w stopniu wtedy niewyobrażalnym, tak jak niewielkie gadżety zwane smartfonami. Struktury w procesorach zmniejszyły się kilkudziesięciokrotnie, liczba tranzystorów wzrosła 1000-krotnie, podobnie jak pojemność przeciętnych dysków instalowanych w komputerach. Bezprzewodowa transmisja danych stała się realną alternatywą dla przesyłania przewodowego.

Obrazek z lat 80. XX wieku przedstawiający planowaną misję na Saturna - podobna ostała się tylko główna antena

Tyle lat, tyle zmian, a Cassini-Huygens sam w pobliżu odległego średnio o miliard kilometrów Saturna, niósł świadectwo tego jakim był nasz świat w 1997 roku. Jego misja jest przykładem tego, że postęp technologiczny nie zawsze jest koniecznością wymuszoną przez ludzkie potrzeby. Z pomocą sprzętu zbudowanego ponad 20 lat temu (planowanie misji zaczęło się już w 1982 roku) nadal możemy odkrywać coś nowego.

Dlaczego to musi już być koniec

Sonda Cassini, w której wnętrzu znalazło się miejsce dla 12 instrumentów naukowych (plus 6 w europejskim lądowniku Huygens), 14 km kabli, cyfrowego rekordera i kamer CCD, zasilana jest energią z 3 radioizotopowych generatorów termoelektrycznych. Te mogłyby pracować jeszcze przez kolejne lata. Dziś dostarczana przez nie moc to około 630W, co wystarczyłoby na zasilenie niezłego gamingowego komputera.

Cassini-Huygens jeszcze podczas montażu

Jednak realizacja poszczególnych etapów misji wiąże się z koniecznością dokładnego kontrolowania pozycji Cassiniego na orbicie wokół Saturna. Każda zmiana pozycji wymaga pracy silników manewrowych, które z kolei potrzebują paliwa. A to niestety już się kończy.

Trajektoria Cassiniego wokół Saturna w ciągu 20 lat - różne kolory pokazują różne fazy projektu

Cassini-Huygens w momencie startu miał na pokładzie około 3200 kg paliwa, które stanowiło ponad połowę jego początkowej masy. By zminimalizować jego zużycie, lot międzyplanetarny odbył się z wykorzystaniem wielokrotnych asyst grawitacyjnych (sonda 2 razy mijała Wenus, raz Ziemię i Jowisza). Większość paliwa konieczna była do spowolnienia sondy i jej wprowadzenia na orbitę wokół Saturna. Resztę zarezerwowano na manewry orbitalne. Choć było tego tylko kilkaset kg, starczyło na bardzo urozmaicony program badań Saturna i jego księżyców.

Dziś paliwa jest już tak mało, że dalsze wydłużanie misji doprowadziłoby do utraty sterowności pojazdu. Poza tym nie jego ilość jest szacowana z błędem, a to dodatkowa niewiadoma. A naukowcy chcą w jak najmniejszym stopniu zagrozić powierzchniom księżyców, na których być może gdzieś istnieje życie.

Wielki Koniec - potrwa prawie pół roku

Wielki Koniec misji Cassini nie nastąpi w jednej chwili, a przynajmniej dla naukowców, a także dla miłośników astronomii, będzie to kilkumiesięczne wydarzenie. 22 kwietnia sonda Cassini po raz ostatnie przeleci w pobliżu księżyca Tytan (ma on średnicę 5150 km i jest większy od Księżyca), który obiega Saturna w odległości ponad miliona km. Następnego dnia rozpocznie pierwszą z 23 ciasnych orbit, które pozwolą przyjrzeć się pierścieniom jeszcze lepiej niż dotychczas. Pierwsze przekroczenie płaszczyzny pierścieni nastąpi już 26 kwietnia.

Po sześciu miesiącach, 15 września 2017 roku, Cassini zbliży się do powierzchni Saturna i zniknie w atmosferze gazowego giganta. Do samego końca będzie rejestrowała i wysyłała obrazy, a dane dotyczące składu atmosfery (ze spektrometru masowego) zgromadzi już będąc poniżej pułapu chmur. W końcu walka Cassiniego z atmosferą zostanie przegrana, sonda nie będzie w stanie utrzymać pozycji, by transmitować dane bez zakłóceń i w końcu spłonie.

Wedle obliczeń ostatni sygnał z sondy dotrze na Ziemię 15 września około godziny 14. Wtedy dla nas zakończy się jej 20-letnia podróż w nieznane. Dane w ostatnich godzinach będą przesyłane na Ziemię na żywo.

Ostatnie dni pozwolą na wykonanie badań, które wcześnie byłyby zbyt ryzykowne i wymagałyby zbyt wielkich nakładów energetycznych, niszcząc szansę na dłuższe obserwacje. Cassini:

• wykona najlepsze możliwe do uzyskania obrazy pierścieni i chmur, z bardzo bliska;
• zapewni dane, na podstawie których będziemy mogli dokładnie oszacować jak gęste i masywne są wewnętrzne pierścienie Saturna - dziś mimo świetnych obrazów to nadal trochę jak wróżenie z fusów;
• dane dotyczące pola grawitacyjnego i magnetycznego, które zostaną uzyskane pod koniec misji, pozwolą dokładnie określić jego wewnętrzną strukturę i wyjaśnić tajemnicę prawdziwego tempa rotacji;
• zbadane zostaną cząstki lodowe, które tworzą pierścienie, a które są wciągane do atmosfery przez oddziaływanie ze strony pola magnetycznego.

Tak wedle naszej wiedzy wygląda wnętrze Saturna - ciężkie jądro otoczone jest warstwą płynnego wodoru (podejrzewa się że jest ona źródłem pola magnetycznego), nad którym znajduje się bardzo gruba gazowa warstwa wodoru cząsteczkowego

To co napisałem powyżej brzmi trochę jak żargon naukowy, lecz są to informacje, na których uzyskanie naukowcy czekali więcej niż 20 lat. Zresztą nie tylko oni, nie tylko miłośnicy astronomii. Każda nowa wiedza o Saturnie może znacząco wpłynąć na to jak postrzegamy Wszechświat i jak powinniśmy wyobrażać sobie naszą przyszłość.

Poniżej kilka ciekawych zdjęć (mozaik obrazów) jakie wykonała dotychczas sonda Cassini i próbnik Huygens. Kolory zostały dodatkowo nasycone (lub zmienione) dla uwypuklenia różnic.

Tytan - jedyny księżyc w Układzie Słonecznym z gęsta atmosferą - cel lądownika Huygens

Enceladus - jeden z lodowych księżyców, pod powierzchnią którego istnieje (prawie na pewno) wodny świat

Iapetus, tajemniczy księżyc o dwóch twarzach (kiedyś podejrzewano, że nie jest to twór naturalny) - spora część jego powierzchni to nie lód, ale materia, która może być pozostałością zderzeń lub być zbierana z orbity

Takiego zdjęcia nie da się zrobić z innego miejsca w Układzie Słonecznym - widać na nim nie tylko Saturna, ale nawet Ziemię (choć dopiero po dużym powiększeniu)

Biegun północny Saturna i ciekawa konfiguracja chmur o kształcie sześciokąta (foto monochromatyczne), po prawej zbliżenie środkowej części obrazu

I na koniec niedawno uzyskana fotka (anaglif) - miniaturowy księżyc Pan. Niezwykły kształt lub wygląd nie jest czymś zaskakującym w przypadku satelitów Saturna

Źródło: NASA, ESA, Inf. własna