Миссия Cassini: улыбка Земли, “космические пельмени” и другие загадки

|
15 сентября 2017 года завершилась двадцатилетняя работа одной из самых успешных миссий в истории изучения космического пространства. Зонд Cassini «нырнул» в атмосферу Сатурна и сгорел там. Что же он успел сделать за время изучения этой планеты, и какие надежды дал астрономам и тем, кто ищет жизнь вне Земли рассказывает Алексей Паевский.

Алексей Паевский

Разработка «тяжелой» миссии к Сатурну началась еще в 1980-х годах. Тогда эту планету посетили аппараты NASA Voyager-1 и Voyager-2, показав, что загадок эта система таит в себе очень много. Cassini-Huygens (так правильно называть миссию) – это совместное детище трёх «контор».

Американской NASA, объединенного Европейского космического агентства и самостоятельного космического агентства Италии. Первые делали исследовательский зонд, вторые – спускаемый аппарат, который должен был сесть на спутник Сатурна Титан, третьи – огромную антенну для связи с Землей.

Поскольку, фактически, миссий было две, то и название – двойное. Джованни Доменико Кассини – итальянский астроном, который открыл четыре спутника Сатурна (так называемые «звезды Людовика»: Япет, Рею, Тефию и Диону) и разрыв между кольцами — щель Кассини, нидерландский математик Христиан Гюйгенс построил математическую модель колец Сатурна и объяснил фазы планеты.

Рисунок Гюйгенса

На зонде стояло 12 научных инструментов – плюс еще шесть – на посадочном модуле. Спектрометры, фотокамеры, радар – для сканирования поверхности главного спутника Сатурна Титана сквозь атмосферу…

Разумеется, возник вопрос: как обеспечивать все это электричеством во время долгих лет полета и работы на орбите Сатурна, передавать информацию на Землю? В окрестностях Сатурна Солнце светит очень слабо, и солнечных батарей, естественно не хватит.

Разумеется, речь может идти только об атомной энергии. Однако таких маленьких реакторов пока не существует. Зато можно использовать РИТЭГ – РадиоИзотопный ТермоЭлектрический Генератор. Принцип его работы исключительно прост: на борт аппарата загрузили 33 килограмма плутония-238 в форме диоксида. Он распадается и просто нагревается, а тепловая энергия напрямую преобразуется в электричество. Кстати, на эту тему успели повозмущаться «зелёные» – если бы аппарат разбился бы на старте, случилось бы радиоактивное заражение Земли.

РИТЭГ

Долгий полет

Момент «Х» настал 15 октября 1997 года. Эффектный ночной старт прошел успешно, радиация не попала на Землю, и аппарат взял курс в сторону Солнца, к Венере.

Ночной старт Cassini

«Позвольте, как – к Венере?», – спросите вы. Действительно, Сатурн же находится в противоположной стороне от Земли. Венера – вторая планета Солнечной системы, Сатурн – шестая… Как так может быть?

Астероид Мазурский

В путешествии по Солнечной системе прямой путь обычно – самый невыгодный. Да, можно отправиться напрямую к Сатурну, но это потребует огромного расхода горючего. Поэтому можно схитрить – использовать в качестве бесплатных ускорителей другие планеты, разгоняясь в их гравитационном поле и «перепрыгивая» от одной планеты к другой.

Так и случилось с Cassini. Дважды он использовал «дармовую» гравитацию Венеры, затем снова пролетел мимо Земли (сделав замечательный портрет Луны попутно), а потом отправился к Юпитеру. 30 декабря 2000 года аппарат прошел мимо самой большой планеты Солнечной системы, сделав большое количество снимков Юпитера и его спутников. Перед Юпитером аппарат успел еще сделать снимок астероида Мазурский – 20-километрового булыжника – с расстояния в полтора миллиона километров.

От самой большой планеты Солнечной системы, где аппарат впервые провел целую программу научных исследований, получив достаточно неожиданные данные по динамике атмосферы и по происхождению тонких колец Юпитера, лететь до Сатурна было еще четыре года. В самом конце 2004 года система Cassini-Huygens прибыла к «окольцованному» гиганту. Впрочем, 10 октября 2003 года миссия провела еще один очень интересный эксперимент.

В этот день три объекта – Земля, Солнце и Cassini – выстроились в одну линию, и сигналы от аппарата, отправляемые на нашу планету, проходили в непосредственной близости от Солнца. А значит, в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, они должны были немного задерживаться (радиоволна в искривленном  гравитацией Солнца пространстве идет дольше) и менять свою частоту. Все эти явления были точно измерены и полностью совпали с предсказаниями теории, созданной Эйнштейном почти век назад.

 

Титан

Титан на фоне колец Сатурна

Еще до выхода на орбиту орбитальный модуль Cassini и спускаемый аппарат Huygens разделились. Началась подготовка  к самой дерзкой части эксперимента – первой в истории человечества мягкой посадке на небесное тело во Внешней Солнечной системе. Никто не знал, что ждет спускаемый аппарат на поверхности: ведь Титан, второй по величине спутник, покрыт плотной атмосферой. До 2005 года никто не знал, что находится под его облаками.

14 января 2005 года спускаемый аппарат вошел в атмосферу самого загадочного спутника в Солнечной системе. Huygens спускался два с половиной часа, и опустился на твердую поверхность. Так случилась первая и единственная поныне мягкая посадка на объект внешней Солнечной системы.

Снимок с поверхности Титана

Сassini принимал сигналы со спускаемого аппарата 147 минут во время спуска и 72 минуты с поверхности. На Землю ушло 350 изображений ни на что не похожего мира.

Вдвое меньше, чем было сделано – программный сбой испортил настроение ученым, однако, тем не менее, мы впервые увидели ни на что не похожий холодный мир Титана.

Оказалось, что на поверхности спутника, который больше Меркурия в диаметре, плещутся озера, идут дожди из углеводородов, а грунт состоит из углеводородной окатанной гальки. Еще одной неожиданностью стало то, что под облаками царит практически мертвый штиль. Неизвестно пока, «повезло» ли так зонду, или это всегда так.

Дальше изучение на себя взял модуль Cassini. За 12 лет вращения вокруг Сатурна аппарат совершил более сотни сближений с поверхностью Титана, изучая его в первую очередь при помощи радаров. Главные открытия – это озера на Титане, в которых иногда появляются и исчезают острова, песчаные дюны до 300 метров высоты и подповерхностный водный океан, в котором теоретически может быть жизнь.

Впрочем, некоторые смелые ученые, опираясь на данные изучения химического состава приповерхностного слоя атмосферы Титана, предполагают наличие жизни и на поверхности гигантского спутника.

Появившийся и исчезнувший остров

 

Сатурн

Конечно же, много внимания аппарат уделил самому Сатурну и его кольцам. Самое интересное образование на Сатурне – это теперь уже знаменитый Шестиугольник с Розой в центре. Гигантский вихрь в атмосфере на Северном полюсе почему-то приобрел шестиугольную форму и постоянно меняет цвет, а в центре бушует розовая «точка» (размером сотни километров).

Шестиугольник в 2013 и 2017 годах

Центральная «роза»

Удалось изучить и другие гигантские ураганы – например, огромный шторм в северном полушарии планеты, проявлявшийся, как Большое Белое Пятно.

Шторм в северном полушарии

И отдельной строкой, конечно же, идут, активно изучавшиеся Cassini молнии и полярные сияния в атмосфере.

В кольцах тоже удалось найти много нового. Во-первых, сами новые кольца были открыты в достаточно большом количестве, «расширив» территорию планеты (если считать кольца частью Сатурна). Во-вторых, в «классических» кольцах подтвердилось существование «спиц», а также вертикальных «столбов». Более того, кольца нашлись даже у одного из спутников Сатурна, Реи.

Вертикальные структуры в кольце B

Самые последние данные Cassini передал на Землю непосредственно перед гибелью – последние сутки он приближался к облачному краю атмосферы планеты, передавая информацию онлайн. В скором времени нас, думаю, ждут новые сенсации.

Внешние кольца Сатурна

 

Спутники

Конечно, больше всего «красот» от Cassini мы увидели в фотографиях спутников. Нужно начать с того, что «первым делом» наш герой просто увеличил количество известных нам спутников Сатурна на семь. Паллена, Полидевк и Метона были открыты еще «на подлете», а затем, во время работы на орбите вокруг Сатурна, были открыты Дафнис, Анфа, Эгеон.

Снимки открытия Анте (S/2007 S4)

Помимо этого «особняком» стоит и интереснейший спутник S/2009 S 1, который еще не получил своего имени. Это самый близкий к планете из известных спутников Сатурна, который вращается в окрестностях кольца В.

Но этого мало. Судя по всему, на одной из фотографий от 15 апреля 2013 года Cassini удалось запечатлеть рождение нового спутника прямо в кольце А.

Рождение нового спутника (белое пятно на краю кольца)

Но и «старые» спутники принесли много нового и неожиданного. Оказалось, что вокруг Сатурна кружится целый «зоопарк» редких «животных».

Самым интересным из «средних» спутников оказался, конечно же, Энцелад. Как выяснил Cassini, под его поверхностью тоже есть океан, подобный тому, что есть на спутниках Юпитера Европе и Ганимеду, с некоторой вероятностью существования жизни в нем. Однако океан на Энцеладе изучать гораздо проще: он сам доставляет наружу образцы. С южного полюса спутника через разломы, названные «тигровыми полосами» в космос бьют гейзеры, образуя еще одно кольцо Сатурна – кольцо E.

Датчики Cassini не были приспособлены к поиску следов жизни, однако новые миссии с Сатурну, которые уже готовятся, будут это учитывать.

Гейзеры Энцелада

Остальные «луны» тоже оказались очень интересными. И речь не только о похожем как две капли воды на Звезду Смерти Мимасе. Тут можно упомянуть очень интересные спутники-пастухи Пан и Атлас, которые своей гравитацией «держат» форму колец Сатурна, а те, «в отместку» намораживают на них ледяной поясок, превращая спутники в «космические пельмени».

Спутник Пан

Есть на орбите Сатурна своя губка – пористый спутник Гиперион, есть удивительный Япет с гигантским хребтом выше Гималаев, который прошел по экватору спутника, есть Тефия, у которой тоже теперь подозревают то ли ядро, то ли подповерхностный океан… Данных очень много, и публикации о спутниках Сатурна будут выходить еще многие годы.

 

День улыбнувшейся Земли

Ну и напоследок нужно, конечно, упомянуть день 19 июля 2013 года. В этот день Cassini оказался ровно «за спиной» Сатурна – в его тени, и смог сделать снимок колец планеты «в контровом свете» с очень высоким разрешением. Однако снимок интересен не только этим. В правом нижнем углу можно видеть синюю точку, а если приглядеться – то еще одну. Это снимок Земли и Луны – с огромного расстояния.

Большой финал

Однако все заканчивается. Миссия Cassini продлевалась дважды, и аппарат превысил все заложенные сроки жизни. Просто оставлять его на орбите было неправильно: он мог упасть на Титан или на Энцелад, где возможна жизнь – и оставить там, во-первых, радиоактивное заражение, а во-вторых, наших земных бактерий, которым и 20 лет в космосе – не беда.

У создателей миссии было несколько вариантов развития событий. Предлагалось, например, увести аппарат обратно к Солнцу и разбить его о Меркурий. Однако было решено «захоронить» Cassini в Сатурне. Перед этим зонд сделал несколько «нырков» сквозь кольца Сатурна и, наконец, сгорел в атмосфере планеты, завершив свой почти 20-летний труд.

 

Поскольку вы здесь…

… у нас есть небольшая просьба. Все больше людей читают портал "Православие и мир", но средств для работы редакции очень мало. В отличие от многих СМИ, мы не делаем платную подписку. Мы убеждены в том, что проповедовать Христа за деньги нельзя.

Но. Правмир это ежедневные статьи, собственная новостная служба, это еженедельная стенгазета для храмов, это лекторий, собственные фото и видео, это редакторы, корректоры, хостинг и серверы, это ЧЕТЫРЕ издания Pravmir.ru, Neinvalid.ru, Matrony.ru, Pravmir.com. Так что вы можете понять, почему мы просим вашей помощи.

Например, 50 рублей в месяц – это много или мало? Чашка кофе? Для семейного бюджета – немного. Для Правмира – много.

Если каждый, кто читает Правмир, подпишется на 50 руб. в месяц, то сделает огромный вклад в возможность о семье и обществе.

Похожие статьи
Огонек, который сделал человечество бессмертным

Как Простейший Спутник изменил мир навсегда

10 фактов о космосе и вере

Гагарин не говорил, что не видел Бога

Дорогие друзья!

Сегодня мы работаем благодаря вашей помощи – благодаря тем средствам, которые жертвуют наши дорогие читатели.

Помогите нам работать дальше!

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: