5 kwietnia 2017, Karol Żebruń

Po 20 latach piękny koniec misji sondy Cassini - zacznie się 22 kwietnia

Kategoria: Ciekawostki Nauka, Tematyka: Eksploracja kosmosu NASA astronomia ESA

By ochronić księżyce Saturna przed ewentualnym zanieczyszczeniem, NASA planuje epicki koniec misji Cassini - zanurzenie jej w atmosferze planety.

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.

Cassini-Huygens start sondy
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
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.

Saturn orbiter
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 na Ziemi
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.

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

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

Iapetus
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

Saturn i pierścienie
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)

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

Pan
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

Sonda

Co wspólnego ma sonda Cassini i serwis benchmark.pl?

  • 10
  • 22
  • 74
  • 7
Głosowanie dostępne tylko w wersji PC. Już wkrótce wersja moblina.

Komentarze

  • miedzianek, #

    Czy tylko ja widzę na zdjęciu księżyca Iapetus Gwiazdę Śmierci ze Star Wars :D?

  • Author, #

    Z fizycznego punktu widzenia perpetum mobile jest niemożliwe a jednak niektórzy twierdzą, że Ziemia się obraca z prędkością dźwięku przez miliardy lat uwaga

    bez napędu

    hmmmm

  • Nutaharion, #

    Ziemia porusza się wokół własnej osi z prędkością kilkukrotnie wyższą niż prędkość dźwięku w powietrzu ;-)
    "Napęd" również ma.

  • mjwhite, #

    kilkukrotnie? chyba nie

    40000km/24h=1666 km/h
    prędkość dzwięku 1225km/h

  • kitamo, #

    ziemia ma swój wlasny naped,
    jeśli chodiz o perpetum mobile to definicja jest nieco inna.

  • gormar, #

    Nutahorion i Kitamo.
    Nie jestem pewny o jakim "własnym" napędzie Ziemi piszecie.

    @Author.
    Ziemia obraca się bez napędu przez około 4 mld lat o momentu zderzenia z inną protoplanętą w wyniku czego powstał również Księżyc.
    Bez wpływu zewnętrznych sił ten ruch nie zostałby spowolniony, bo niby przez co? Tarcie o próżnię? ;). Ale oddziaływanie grawitacyjne Księżyca wywołujące ruchy pływowe wody jak i skorupy ziemskiej powoduje powolne wytracanie momentu pędu naszej planety.
    Jeżeli dobrze pamiętam to według szacunków 4 mld lat temu Ziemia obracała się 20 razy szybciej, czyli doba trwała niewiele ponad godzinę. Aktualnie spowolnienie obrotu Ziemi średnio wynosi 1ms na 10 lat (dekadę).
    https://pl.wikipedi...fDay_1974_2005.png

  • jaredj, #

    Napędem Ziemi są oddziaływania grawitacyjne z innymi ciałami w kosmosie. Nie bez znaczenia jest też pewnie wiatr słoneczny i promieniowanie kosmiczne.

  • Irrlicht, #

    Te oddziaływania to nie "napęd" tylko perturbacje. Układ Słoneczny od ponad 4 miliardów lat funkcjonuje w miarę stabilnie i nie potrzeba w nim nigdzie napędu do wytłumaczenia. Perturbacje między planetami i drobnymi ciałami sprawiają, że nieco momentu pędu i energii jest przekazywane pomiędzy ciałai, czasem okresowo, czasem chaotycznie a czasem w jedną stronę.

  • Author, #

    Niestety to tylko spekulacje na razie nie wiadomo skąd wziął się Księżyc a teoria jakoby Ziemia stabilnie obracała się z ta samą prędkością przez miliardy lat brzmi fantastycznie

    nieprawdaż?

  • HomeAudio, #

    A czemu miała by się przestać obracać? Nie widzę ku temu powodów. Raz wprawiona w ruch zgodnie ze wszystkimi prawami fizyki będzie się obracała do czasu aż nie zadziała jakaś siła która usiłowała by zatrzymać ten ruch. To nie "perpetuum mobile" tylko zwykła fizyka na poziomie szkoły podstawowej.

  • Author, #

    A czy taka asteroida, która uderzyła w Ziemie i podobno zabiła dinozaury nie jest taka silłą, która w jakiś sposób zakłóciła by ten nieograniczony i fantastyczny ruch?

    Takich uderzeń było mnóstwo a jednak prędkość się nie zmieniła? Coś ta fizyka w gimnazjum nam kuleje...

  • HomeAudio, #

    Ty tak na serio?... Mam wrażenie że nie byłeś omnibusem w podstawówce.

  • Verisu, #

    Człowieku, najpierw zrozum dokładnie na czym polega III Prawo Newtona, potem wygoogluj co to jest próżnia, a następnie skonfrontuj to z tym co tu napisałeś. Jak już zrozumiesz swój błąd, to zaśmiej się potężnie ze swej niewiedzy i polajkuj post.

  • Author, #

    Najpierw sam to zrób i wróć tutaj hyhy

  • owatanka, #

    Tak jest mozliwe aby asteroida zmienila szybkosc obrotowa ziemi kiedys nasa udostepnila symulator uderzenia asteroidy w ziemie aby doba wydluzyla sie lub skrocila potrzebne sa dosc specyficzne warunki oraz sama masa meteoru musi byc dosc spora.

  • shoken, #

    Ksiezyc powstaje tak jak magnes przyciąga metalowe przedmioty,sa takie magnesy na orbicie które się przyciągają i sie formuje ksiezyc,bo jak inaczej? a na Saturnie pewnie nie bylo tych magnesów i został tylko pierscien.Ale jak by byly tam magnesy to tez by się uformował księżyc.
    Pewnie dlatego jadro planet to żelazo i metale bo te maja najlepsze właściwości magnetyczne,dalsze warstwy to coraz mniej metalu więcej innego towaru a na powierzchni piachy.

  • BrumBrumBrum, #

    o jakim wy obrocie ziemi piszecie? wokół ziemi krąży słońce i sfera niebieska, a ziemia jest wspierana przez 5 olbrzymie krokodyle.

  • shoken, #

    Kreci się w próżni gdzie nie ma żadnych oporów,a jak nie ma żadnych oporów to z 1 zasady dynamiki Newtona wynika ze się będzie kręcić w nieskończoność.Perpetuum mobile to jest coś takiego ze coś się kreci bez dodawania energii z ta sama prędkością mimo ze coś to hamuje np. opór powietrza.
    Jak zakręcisz kołem w rowerze to przestanie się kręcić bo jest opór łożyska i powietrza.Ale gdyby nie bylo tych oporów to kolo by się kręciło w nieskonczonosc,jednak nie było by to perpetuum mobile bo nie ma oporów ruchu.

  • Author, #

    Jak to w próżni nie ma oporów? Wtedy uderzenie asteroid wybiło by Ziemie z orbity lub zmieniło jej prędkość obrotu przecież to logiczne. Nie ma oporów powietrza ale inne z pewnością występują.

    Oddziaływanie Księżyca, który sie oddala podobno też by miało wpływ, promieniowanie Słońca to samo stwarza opory, np. ciężar oceanów i ruch wody

    Chyba brakuje wam kilku zmiennych w tym równaniu

    Poza tym są inne czynniki zewnętrzne, które oddziaływuja na układ oprócz grawitacji jest jeszcze sporo innych w tym te, które nie są jeszcze znane w kosmosie

    Coś wam się ta teoria łamie nie wygląda to wiarygodnie żeby cos przez miliardy lat bez napedu sie stale kręciło fizyka to wyklucza

    a przede wszystkim nie istnieja nigdzie idealne warunki i chociażby z tego powodu teoria obrotu jest kulawa

  • shoken, #

    A jakie masz opory w przestrzeni kosmicznej? nie ma żadnych,Ziemia jest tak ciezka i ma tak ogromna bezwładność ze żaden meteor co wykitował Dinozaury nie miał by wpływu na szybkość obrotu.Tak samo jakbyś chciał zatrzymać silnik w samochodzie łapiąc za pasek klinowy,rękę ci tylko urwie a silnik tego nie zauważy.
    Ciezar ziemi można wyliczyc ze wzory na objetosc kuli i srednia gestosc.I teraz wyobraź sobie taka kule o promieniu 6,5 tys km ktora wiruje z predkoscia obrotowa na rowniku 1.6 tys km/h w ośrodku w ktorym nie ma zadnych oporow.Zgodnie z zasada dynamiki newtona będzie wirowac w nieskończoność.Chyba ze natrafi na jakieś ogromne cialo niebieskie i wtedy po zderzeniu sie zmieni ta prędkość lub Ziemia wypadnie z orbity.

  • Irrlicht, #

    Trollujesz, czy nigdy nie próbowałeś policzyć czegokolwiek na gruncie fizyki?

    Jeśli nie trollujesz, to
    * Dowiedz się co to jest fizyka, co to teoria fizyczna itp. Takie rzeczy bywają we wstępach do podręczników - nikt tego nie czyta, a szkoda, bo potem łatwo przychodzi gadanie głupot.
    * Przegryź się przez absolutne podstawy mechaniki: pęd, moment pędu, energia i zasady zachowania tych wielkości.
    * Jak już to ogarniesz, to będziesz miał wiedzę, żeby policzyć jaki maksymalny wpływ na ruch orbitalny i obrotowy Ziemi może mieć zderzenie z 10-kilometrowym okruszkiem o gęstości 2 g/cm^3 i prędkości 42 km/s, zasuwającym dokładnie naprzeciw Ziemi. Liczby powyżej dobrane są nieprzypadkowo. Resztę danych łatwo znaleźć.
    * Jak dasz sobie radę z tym powyżej, to już raczej będziesz wiedział że to przypadek ekstremalny. Przecałkuj po wszystkich kierunkach i parametrach zderzenia, żeby się dowiedzieć jaki jest średni wpływ takiego zderzenia na Ziemię. Wystarczy numerycznie. To dobra okazja, żeby liznąć nieco statystyki.

    Powodzenia!

  • BrumBrumBrum, #

    witamy profesora astrofizyki na benchmarku :) ale jakby to powiedzieć. ruch obrotowy jest hamowany najczęściej przez opór umysłu i wiedzy :D poza tym Kopernik była kobietą.

  • hryna1717, #

    Płaskoziemiec?

  • kitamo, #

    Bardzo fajny artykuł.

  • Pingusiowaty, #

    Bardzo ciekawa jest ta seria artykułów dotycząca badania kosmosu. Czy jest jakaś rzetelna strona na której można poczytać na ten temat więcej (podobne artykuły w dużej ilości)?

  • cacodemon, #

    Fajny art i przy okazji tych przypomnienia powstania w 1997 roku benchmark.pl chciałbym zapytać, dlaczego stare treści nie są dostępne ??? Dlaczego nie można przeglądać starego dobrego benchmarka.pl ???

  • Mateusz Sołtysiak, #

    O jakich treściach konkretnie piszesz? Co jest niedostępne?

  • xprzemcio, #

    Dziękuję za artykuł :)

  • Radical, #

    Jak zawsze super artykuł pana Karola. Czytam wszystkie!

  • blebleble, #

    W 1997 odbierałem kartę rybacką :D

  • ElFi_, #

    W 1997 było Intel Outside 4 we Włocławku, na którym oglądaliśmy gorące jeszcze zdjęcia Marsa bo sonda Pathfinder wylądowała raptem tydzień wcześniej.

  • blebleble, #

    "dziś to nasz chleb poprzedni"

    Za darmową korektę tylko jeden babol.

    Za średnią krajową mogę robić za pełną korektę.

  • darioz, #

    Ignoranci i buce z NASA nie chcą zanieczyszczać księżyców ale nie mają skrupułów aby zanieczyścić i skazić atmosferę Saturna!
    Ta sonda pownina odlecieć od Saturna w przestrzeń kosmiczną a nie skażać atmosferę Saturna!

  • BrumBrumBrum, #

    NASA jest agendą rządową w USA. Właśnie najjaśniejszy Trump przekreślił zobowiązanie USA do ograniczenia emisji CO2 tuż pod naszym nosem, na ziemi. Co do atmosfery Saturna, jest jej tyle że taki mały stateczek kosmiczny nie zrobi jej krzywdy, i tak się spali i zdezynfekuje, w przeciwieństwie do zderzenia z jednym z księżyców.

Dodaj komentarz

Dodawanie komentarzy tylko w wersji dla PC. Już wkrótce wersja mobilna.

Nie przegap