Cassini. Koniec wiel­kiej misji cz.1

Wejscie sondy Cassini na orbite Saturna.

Wejscie sondy Cassini na orbite Saturna.

15 wrze­śnia 2017 r. o godzi­nie 11:55 na Ziemię napły­nęły ostat­nie sygnały z sondy Cassini. Stało się to po bli­sko dwu­dzie­stu latach od chwili jej startu z Ziemi i ponad trzy­na­stu spę­dzo­nych w pobliżu Saturna. Sonda weszła w gęste war­stwy jego atmos­fery i spło­nęła, do ostat­niej chwili prze­sy­ła­jąc uni­ka­towe dane naukowe.

Podczas swej misji Cassini poko­nał dystans 7,9 miliarda kilo­me­trów, ode­brał i wyko­nał dwa i pół miliona komend, a jego sil­niki prze­pro­wa­dziły 360 manew­rów. Odkrył sześć nie­zna­nych dotąd sate­li­tów Saturna, wyko­nał 453 048 foto­gra­fii jego atmos­fery, pier­ścieni i księ­ży­ców i prze­ka­zał 635 giga­baj­tów infor­ma­cji nauko­wej, na pod­sta­wie któ­rych do dnia zakoń­cze­nia misji opu­bli­ko­wano 3948 prac nauko­wych.

Saturn w licz­bach

Szósta pla­neta Układu Słonecznego znana była już w sta­ro­żyt­no­ści. Choć odle­gła od Słońca o nie­mal pół­tora miliarda kilo­me­trów, dzie­się­cio­krot­nie dalej niż Ziemia, bez pro­ble­mów widoczna jest nie­uzbro­jo­nym okiem. Zawdzięcza to swym wymia­rom – pro­mień pla­nety jest dzie­wię­cio­krot­nie więk­szy od ziem­skiego i wynosi 58 232 km. Natomiast masa Saturna jest więk­sza od ziem­skiej o 95 razy (5,68×1026 kg), z czego wynika, że śred­nia gęstość pla­nety wynosi zale­d­wie 0,687 g/cm3, znacz­nie mniej od gęsto­ści wody Oznacza to, że Saturn zali­cza się do gazo­wych olbrzy­mów. W cen­trum pla­nety jest nie­wiel­kie, żela­zowo-krze­mia­nowe jądro, sta­no­wiące około 20% masy Saturna. Otoczone jest ono grubą war­stwą cie­kłego wodoru meta­licz­nego, a następ­nie mole­ku­lar­nego, z nie­wielką domieszką helu. Warstwa ta w spo­sób cią­gły prze­cho­dzi w stan gazowy, czyli atmos­ferę. Składa się ona nie­omal wyłącz­nie z wodoru (96,3%) oraz helu (3,25%). Pozostały uła­mek masy przy­pada na metan, amo­niak oraz wodę. Wnętrze pla­nety jest gorące, emi­tuje ona w prze­strzeń 2,5 raza wię­cej ener­gii, ani­żeli otrzy­muje od Słońca. Mechanizm jej powsta­wa­nia nie jest dotąd jed­no­znacz­nie wyja­śniony. Planeta, obra­ca­jąca się wokół swej osi w cza­sie około 10,5 godziny (rota­cja jest nie­jed­no­rodna, gdyż Saturn nie jest bryłą sztywną), gene­ruje pole magne­tyczne o natę­że­niu nie­znacz­nie więk­szym, od ziem­skiego (20 μT).

Pierwsze obser­wa­cje

Z chwilą skon­stru­owa­nia przez Galileusza pierw­szej lunety (1610 r.), nasza wie­dza o Saturnie po raz pierw­szy ule­gła zamia­nie – nie­do­sko­nały przy­rząd poka­zał obraz pla­nety z „uszami”. Taki zadzi­wia­jący pogląd, że Saturn jest pla­netą potrójną, utrzy­mał się przez bli­sko 50 lat. Dopiero Christian Huygens, korzy­sta­jący ze znacz­nie lep­szych przy­rzą­dów wycią­gnął wnio­sek, że pla­netę ota­cza sto­sun­kowo cienki pier­ścień, skła­da­jący się z drob­nych czą­stek, roz­cią­ga­jący się wokół pla­nety w jej płasz­czyź­nie rów­ni­ko­wej. Jego pogląd długo budził nie­do­wie­rza­nie, dopiero dokład­niej­sze obser­wa­cje, prze­pro­wa­dzone przez Gian Domenico Cassiniego wyka­zały, że Huygens miał rację. Dodatkowo Cassini odkrył w 1675 r. prze­rwę w struk­tu­rze pier­ście­nia, a także cztery jego księ­życe (pierw­szy, nazwany Tytan, odkrył Huygens jesz­cze w 1655 r.). Kolejne dzie­się­cio­le­cia skut­ko­wały odkry­wa­niem kolej­nych, mniej­szych natu­ral­nych sate­li­tów pla­nety, a także nieco bar­dziej szcze­gó­ło­wym opi­sem jej pier­ścieni, w któ­rym odkryto kolejne prze­rwy, nato­miast o natu­rze samej pla­nety nie mogli­śmy dowie­dzieć się niczego nowego. Przełom w tej dzie­dzi­nie spo­wo­do­wało dopiero nasta­nie ery lotów kosmicz­nych i roz­po­czę­cie badań pla­net z bli­ska.

Trzy prze­loty

Pierwszą sondą kosmiczną, która zba­dała z bli­ska Saturna, był Pioneer-11, który 1 wrze­śnia 1979 r. zbli­żył się do niego na odle­głość 20 900 km od widocz­nej powierzchni atmos­fery i prze­słał dane i foto­gra­fie jego układu. Wielkim zasko­cze­niem oka­zała się roz­le­głość i wysoce skom­pli­ko­wana budowa jego pier­ścieni, odkryto także magne­tos­ferę pla­nety. Spowodowało to włą­cze­nie do pro­gramu lotu dwóch sond Voyager znacz­nie roz­le­glej­szego, niż to uprzed­nio pla­no­wano, pro­gramu badań obu struk­tur. Sonda Voyager-1 zbli­żyła się do Saturna 12 listo­pada 1980 r. na odle­głość około 124 000 km nad szczy­tami chmur, Voyager-2 zaś 26 sierp­nia 1981 r. na odle­głość około 101 000 km od gra­nicy atmos­fery. Sondy odkryły nowe sate­lity, w tym krą­żące wewnątrz pier­ścieni tzw. księ­życe paster­skie, zawia­du­jące ruchem czą­stek pier­ście­nia, prze­ka­zały zdję­cia jego samego, uka­zu­jąc nie­wia­ry­god­nie dokładne szcze­góły jego budowy oraz po raz pierw­szy foto­gra­fie dobrej roz­dziel­czo­ści kilku natu­ral­nych sate­li­tów pla­nety. Okazało się, że układ Saturna jest nie­zwy­kle inte­re­su­ją­cym dla nauki rejo­nem badań, które powinny zostać prze­pro­wa­dzone nie pod­czas krót­kich prze­lo­tów, lecz jako dedy­ko­wana misja sondy, mogą­cej czy­nić to dłu­go­trwale z orbity pla­nety.

Prace kon­cep­cyjne

Jeszcze w 1977 r. NASA zaini­cjo­wała prace kon­cep­cyjne nad taką misją do Saturna, nazwaną Saturn Orbiter Dual Probe, skła­da­jącą się z trzech ele­men­tów: orbi­tera Saturna, prób­nika atmos­fe­rycz­nego pla­nety oraz prób­nika atmos­fe­rycz­nego lub lądow­nika na Tytanie. W czerwcu 1982 r. Space Science Committee nale­żący do European Science Foundation i ame­ry­kań­ski Space Science Board utwo­rzyły wspólną grupę robo­czą, któ­rej zada­niem było zba­da­nie moż­li­wo­ści współ­pracy pomię­dzy Stanami Zjednoczonymi i Europą w dzie­dzi­nie badań pla­ne­tar­nych. Miesiąc póź­niej ESA ogło­siła wezwa­nie do euro­pej­skich naukow­ców do przed­ło­że­nia pro­po­zy­cji przy­szłych misji kosmicz­nych. W rezul­ta­cie, w listo­pa­dzie 1982 r., Daniel Gautier i Wing Ip przed­ło­żyli ESA pro­po­zy­cję, pod­pi­saną także przez 27 innych naukow­ców, misji nazwa­nej Cassini, zło­żo­nej z orbi­tera Saturna i prób­nika Tytana, jed­no­cze­śnie suge­ru­jąc prze­pro­wa­dze­nie jej we współ­pracy z NASA.

  • Waldemar Zwierzchlejski

To jest skrócona wersja artykułu.

CZYTAJ E-WYDANIE KUP WYDANIE PAPIEROWE