Cassini-Huygens - نهاية 20 عامًا من البحث

20 سبتمبر ، الساعة 14:54 بتوقيت موسكو (11:54 بالتوقيت العالمي المنسق) ، مهمة كاسيني لمدة 20 عامًا ، ينتهي "النصف" المداري لمحطة كاسيني-هيغينز الآلية بين الكواكب في شهر واحد (اكتملت مهمة مسبار الهبوط Huygens في 14 يناير 2005 ، في وقت لاحق ساعة بعد الهبوط على تيتان). كانت المهمة الرابعة فقط إلى زحل بعد بايونير 11 واثنين من فوييجر ، والوحيدة التي دخل فيها الجهاز مداره. يجب أن تتم المهمة التالية لنظام زحل في موعد لا يتجاوز 2029 .

خلال مهمته ، صنع الجهاز 293 مدارًا حول زحل ، من بينها نفذ 162 ممرًا بالقرب من أقماره الصناعية وفتح 7 أقمارًا جديدة ، وأرسل 453،048 صورة فوتوغرافية من 635 غيغابايت من البيانات العلمية إلى الأرض وأصبح مصدرًا لـ 3948 منشورًا علميًا. اكتشف المحيط في إنسيلادوس ، وكذلك المحيط ، و 3 بحار ومئات البحيرات الصغيرة في تيتان. شارك في هذا المشروع حوالي 5 آلاف شخص من 27 دولة ، وبلغت تكلفته الإجمالية 3.9 مليار دولار ، حيث تم توزيع الأسهم الأولية على النحو التالي: 2.6 مليار دولار من وكالة ناسا الأمريكية ، و 500 مليون دولار من وكالة الفضاء الأوروبية الأوروبية و 160 مليون دولار من ASI الإيطالي.

تصميم كاسيني

جهاز Cassini-Huygens في عملية الاختبار. الجزء البرتقالي المستدير في المقدمة هو Huygens يهبط على Titan ، الجزء الأبيض هو هوائي / رادار كاسيني 4 أمتار


ويبلغ حجم المسبار الذي سمي باسم جيوفانو كاسيني (الذي اكتشف الأقمار الصناعية الثانية إلى الخامسة لزحل) 6.8 أمتار وعرضه 4 أمتار ووزنه الجاف 2150 كيلوجرامًا (كان ثالث أكبر مسبار بين الكواكب بعد زوج من السوفييت "فوبوس" ). يصل زحل إلى 1.1٪ فقط من الطاقة الشمسية المتاحة لنا في مدار الأرض ، وبالتالي يتم تغذية المسبار بـ 3 RTGs من نفس الحجم الضخم للجهاز نفسه - لديهم 32.7 كجم من البلوتونيوم -238 (هذا هو 3.6 أضعاف ما كان عليه كل من فوييجرز في البداية ، أكثر بـ 6.8 مرات من الفضول وربما أكثر البلوتونيوم المتاح لوكالة ناسا في الوقت الحالي: 1 ، 2 ). يحتوي الجهاز على 1630 مكونًا إلكترونيًا منفصلاً و 22 ألف توصيل سلكي بطول كبل إجمالي يبلغ 14 كم ، ويتم التحكم فيه بواسطة أجهزة كمبيوتر 1650A مزدوجة 16 بت (مركبة إطلاق تيتان IV أخرى يتم التحكم فيها والتي أطلقت الجهاز إلى المدار). تشتمل المعدات العلمية على 12 أداة مجمعة في ثلاث مجموعات ، وهي مصممة لـ 27 بحثًا علميًا منفصلًا:

أجهزة استشعار المدى البصرية:

1) مطياف الأشعة تحت الحمراء المركب ، بما في ذلك الكاميرات ذات 3 نطاقات ( CIRS ) ؛ 2) كاميرات ذات زاوية واسعة وضيقة (قطرها 33 سم) من النطاق المرئي مع مجموعة من المرشحات المتعددة للألوان المختلفة و CCD بدقة 1024 × 1024 بكسل. ( محطة الفضاء الدولية ) ؛ 3) مطياف فوق بنفسجي بما في ذلك 4 تلسكوبات ( UVIS ) ؛ 4) مطياف رسم الخرائط للنطاق المرئي والأشعة تحت الحمراء ، يقسم الضوء المرئي إلى 352 منطقة طيفية ( VIMS ) ؛

أجهزة استشعار المجالات المغناطيسية والجسيمات المشحونة:

5) مطياف البلازما ( CAPS ) ؛ 6) محلل جزيئات تثبيت الغبار الكوني من ميكرون إلى نانومتر ( CDA ) ؛ 7) مطياف الكتلة للأيونات والجسيمات المحايدة ( INMS ) ؛ 8) مقياس مغناطيسي موضوع على ذراع عازل يبلغ ارتفاعه 11 مترًا ، مصمم لتقليل تأثير أجهزة الجهاز على هذا المستشعر ( MAG ) ؛ 9) أداة تصور الغلاف المغناطيسي وتتكون من ثلاثة أجهزة استشعار للأيونات والجسيمات المشحونة الموجودة في مستويات مختلفة ( MIMI ) ؛ (10 كاشف موجات راديوية وبلازمية له ثلاثة أجهزة استقبال بترددات مختلفة ( RPWS ) ؛

أجهزة استشعار الموجات الراديوية:

11) رادار قطره 4 أمتار مصمم لرسم خرائط الأقمار الصناعية لكوكب زحل ( رادار ) ؛ 12) النظام الفرعي الراديوي العلمي الذي يتألف من استخدام هوائي رئيسي بطول 4 أمتار لرصد زحل وحلقاته وأقماره بواسطة إزالة الموجات الراديوية ( RSS ). زحل لديه تأخير إشارة 68-84 دقيقة في اتجاه واحد.

ملاحظة: تتوفر نماذج ثلاثية الأبعاد لكل أداة ومخططات لموقعها على الجهاز من خلال الروابط.

من خلال الشوك إلى زحل

كان وزن مجسات المدار والهبوط كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن إطلاقه مباشرة إلى زحل (مع 350 كجم من Huygens كان الوزن الإجمالي للجهاز 2.5 طن) - حتى مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن Titan IV الذي طار عليه Cassini-Huygens كان أكثر فائدة بنسبة 40 ٪ الحمل من Titan IIIE الذي طار عليه فوييجر. لذلك ، كان على الأجهزة التجول حول النظام الشمسي لفترة طويلة ، واكتساب السرعة من خلال مناورات الجاذبية للقاء زحل: بعد البداية في 15 أكتوبر 1997 ، ذهبت مجموعة 5.7 طن من سيارتين مملوءتين بـ 2978 كجم من الوقود للقاء الزهرة. بعد إجراء مناورتين جاذبيتين في 26 أبريل 1998 و 24 يونيو 1999 (حيث طارت على بعد 234 و 600 كم فقط من الكوكب ، على التوالي) ، في 18 أغسطس 1999 ، عادوا لفترة وجيزة إلى الأرض (حلقت منا 1171 كم) ، وبعد ذلك ذهبت بالفعل إلى المشتري.


صورة للقمر مصنوعة بواسطة كاميرا ضيقة الزاوية للجهاز في الأشعة فوق البنفسجية القريبة ، من مسافة حوالي 377 ألف كيلومتر وسرعة مصراع 80 ميكرومتر.

مر عبر حزام الكويكبات ، اجتمع الجهاز في 23 يناير مع الكويكب Mazursky : لسوء الحظ ، كانت المسافة 1.6 مليون كيلومتر ، وكان الكويكب نفسه بحجم 15x20 كم فقط ، لذلك كانت الصورة أقل من 10 × 10 بكسل. في 30 ديسمبر 2000 ، التقى كاسيني-هيغنز بالمشتري وزميله جاليليو ، الذي كانت مهمته تقترب بالفعل من النهاية (أكمل مهمته قبل 14 عامًا تقريبًا بنفس الإنجاز الذي كانت كاسيني على وشك القيام به). أعطت مناورة الجاذبية الرابعة الجهازين أخيرًا سرعة كافية لمواجهة زحل في 1 يوليو 2004 ، وفي ذلك الوقت كان قد سافر بالفعل 3.4 مليار كيلومتر.

من أجل عدم إضاعة الوقت ، استخدم فريق البعثة هوائيات الراديو للجهاز لتوضيح تأثير شابيرو (إبطاء انتشار إشارة لاسلكية عندما تتحرك في مجال الجاذبية لكائن ثقيل). كان من الممكن زيادة دقة القياس من النتائج السابقة من 1/1000 لـ Vikings و Voyagers إلى 1/51000. تزامنت النتائج المنشورة في 10 أكتوبر 2003 تمامًا مع تنبؤات النظرية النسبية العامة.


يوضح الرسم البياني بوضوح قمم اللقاءات مع الكواكب (وبعد ذلك تزداد سرعة المركبة الفضائية) ، والمنحدر الطويل مع شبك صغير بالقرب من المشتري (عندما طارت المركبة الفضائية نحو زحل ، وتبادلت الطاقة الحركية تدريجيًا للإمكانات ، والخروج من "بئر الجاذبية" للشمس) ، وسلسلة موجات في النهاية (عندما دخل الجهاز مدار زحل ، وبدأ في الدوران في مداره).

الاجتماع الذي طال انتظاره والمهمة الرئيسية

في 27 مايو 2004 ، قام كاسيني للمرة الأولى منذ ديسمبر 1998 بتشغيل محركه الرئيسي لإعطاء الجهاز دفعة 34.7 م / ث ، والتي كانت ضرورية لتصحيح المسار ، الذي قضى عليه في 11 يونيو 2068 كم من فيبي ، وهو قمر صناعي بعيد جدًا عن زحل ، والذي من المفترض أنها تشكلت في حزام كويبر وتم التقاطها لاحقًا من خلال جاذبية زحل. نظرًا لنصف قطر مدار القمر الصناعي (بمتوسط ​​حوالي 12.5 مليون كيلومتر) ، كان هذا هو لقاء كاسيني الوحيد مع هذا القمر الصناعي.

في 1 يوليو ، تم تشغيل المحرك الرئيسي للجهاز مرة أخرى (بالفعل لمدة 96 دقيقة) لإسقاط سرعة 626 م / ث لدخول مدار زحل. في نفس اليوم ، تم اكتشاف Mephon وإعادة اكتشافه بواسطة Pallina ، والذي تم اكتشافه في إحدى صور Voyager 2 ، ولكن نظرًا لأنه لم يكن في الصور الأخرى ، لم يتم إنشاء مدار الجسم السماوي ولمدة 25 عامًا حصل على تعيين S / 1981 S 14. في اليوم التالي ، قامت كاسيني برحلتها الأولى بعد تيتان ، في 24 أكتوبر ، تم اكتشاف قمر صناعي آخر ( بوليديفك ) ، وفي 24 ديسمبر تم إسقاط مسبار الهبوط Huygens.

في 14 يناير 2005 ، عملت كاسيني كمكرر لمسبار الهبوط (الذي سيتم مناقشته أدناه) ، وفي اليوم التالي ، أصبح الجهاز قريبًا قدر الإمكان من تيتان ، وباستخدام راداره ، وجد حفرة بطول 440 كيلومترًا على سطحه. في 6 مايو ، تم اكتشاف القمر الصناعي دافنيس ، الذي يعيش على حافة فجوة كيلر :



عند حواف الفجوة التي تبلغ 42 كيلومترًا ، تم اكتشاف موجات ناتجة عن جاذبية دافني الضعيفة جدًا (التي يبلغ وزنها 77 مليار طن فقط ، مما يخلق جاذبية أقل 25-100 ألف مرة من الأرض):



يميل خط استواء زحل ومستوى حلقاته 27 درجة بالنسبة إلى مسير الشمس ، حتى نتمكن من مراقبة كلا قطبي زحل وكذلك مراقبة حلقاته من الجانبين العلوي والسفلي. ولكن نظرًا لأنها تتم ملاحظتها بزاوية كبيرة ومن مسافات بعيدة (1.2-1.66 مليار كيلومتر ، اعتمادًا على الوضع النسبي للأرض وزحل) ، كان من المستحيل ببساطة رؤية أي شيء هناك ، لذلك دعنا نقول أنه تم اكتشاف سداسي زحل فقط الطيران فوق فوييجرز.



صورة زحل بألوان طبيعية ، تتكون من 36 صورة كاسيني تم التقاطها في 19 يناير 2007 مع ثلاثة فلاتر (الأحمر والأخضر والأزرق). تعتمد سرعة الغالق للقطات على رؤية المناطق المظلمة من الحلقات ، لذلك اتضح أن سطح زحل تعرض بشكل زائد.

في عام 2005 ، وجد أن حوالي 250 كجم من بخار الماء يتركه من خلال السخانات من إنسيلادوس كل ثانية بسرعة تصل إلى 600 متر / ثانية. في عام 2006 ، تمكن العلماء من تحديد مصدر المواد بالضبط قبل الأخيرة والأوسع - الحلقة E.



في 22 يوليو 2006 ، طار الجهاز فوق خطوط العرض الشمالية في تيتان وعلى خريطة الرادار التي صنعها الجهاز لأول مرة تم اكتشاف مناطق مظلمة ، مما يشير إلى أن بحيرات الميثان تقع على هذه الأسطح على السطح. خلال 127 امتدادًا لهذا القمر الصناعي صنعها الجهاز ، تمت دراسة أجزاء كثيرة من سطحه بالتفصيل ، وأظهر بعضها تغييرات ديناميكية. وكان من بينها بحر ليجيا ، بأبعاد 420 × 350 كم ومتوسط ​​عمق حوالي 50 م وبحد أقصى يزيد عن 200 م (أقصى عمق مسجل بواسطة الرادار):



السبب الأكثر ترجيحًا لمثل هذه القياسات هو الموجات أو المواد الصلبة تحت أو فوق السطح أو الفقاعات في الجزء الأكبر من السائل (الذي يؤثر على انعكاسية السطح).

في 30 مايو 2007 ، تم اكتشاف القمر الصناعي Anfa الذي يبلغ طوله 2 كم ، وفي 10 سبتمبر ، مر الجهاز على بعد 1600 كيلومتر فقط من Iapetus ، ولكن عندما تم نقل الصور إلى كمبيوتر الجهاز ، ضربه جزء من الأشعة الكونية ، مما تسبب في دخوله في الوضع الآمن. لحسن الحظ ، لم يتم فقدان أي صور. قبل هذا الحدث بوقت قصير ، جاء تهنئة بالفيديو من آرثر كلارك على هذا الحدث (وفقًا لأحد رواياته الأكثر شهرة - "2001: Space Odyssey" - كان هناك أحد الأحجار المتداخلة على سطح Iapetus).


خريطة Iapetus بدقة 400 م لكل بكسل (5 ميجابايت أصلية):



حوالي 40٪ من سطح هذا القمر الصناعي مشغولة بمناطق مظلمة مع بياض أصغر 10 مرات من المناطق المضيئة. الآن مصدر هذا الاختلاف الكبير هو تأثير فصل الغبار والجليد ، عندما يتبخر الجليد من المناطق المظلمة ويترسب في الضوء ، وبالتالي تصبح المناطق المضيئة أكثر إشراقًا ، وتصبح المناطق الداكنة أكثر قتامة. والسبب في تصرف بقية السواتل "بشكل طبيعي" هو أن مدتها أقصر من اليوم ، حيث لا يتوفر على السطح ما يكفي من الوقت للإحماء.

تمديد ورسالة كاسيني إكوينوكس

في 1 يوليو 2008 ، مددت كاسيني مهمة استمرت 27 شهرًا ، والتي شملت 21 رحلة إضافية من تيتان ، 8 تيفي ، 7 إنسيلادوس ، 6 ميماس ورحلة واحدة من ديون ، ريا وهيلينا.

في 15 أغسطس 2008 ، تم اكتشاف Egeon ، والذي ، على الرغم من أنه تم تسميته بعد وحش به 100 ذراع و 50 رأس ، كان قطره "حصاة" غير ضار تقريبًا بقطر 500 متر (كان صغيرًا جدًا لدرجة أنه كان يجب ضبطه من حيث السطوع ، لذلك فإن الدقة لا نعرف شكل هذا القمر الصناعي). وفي 9 أكتوبر ، أكمل كاسيني مناورته الأكثر خطورة - حيث حلقت على بعد 25 كم فقط من إنسيلادوس (وهذا بسرعة 17.7 كم / ثانية!). اتخذ فريق المهمة مثل هذه الخطوة المحفوفة بالمخاطر من أجل التحليل المباشر لتكوين بخار الماء من السخانات.

خلال 23 رحلة من إنسيلادوس خلال المهمة بأكملها (في 10 منها اقترب الجهاز من مسافة أقل من 100 كم) ، وجد أن الرقم الهيدروجيني للمحيط تحت سطح الأرض هو 11-12 وحدة (وهو غير مناسب لأشكال الحياة الأرضية) ، ولكن النيتروجين (4 ± 1٪) وثاني أكسيد الكربون (3.2 ± 0.6٪) والميثان (1.6 ± 0.6٪) ، بالإضافة إلى آثار الأمونيا والأسيتيلين وحمض الهيدروسيانيك والبروبان ( مما يشير إلى التكوين النشط للمواد العضوية تحت سطح إنسيلادوس). لسوء الحظ ، لا يحتوي الجهاز على أدوات خاصة لتسجيل المواد العضوية المعقدة (حيث لم يكن بإمكانهم حتى تخمين العثور على مثل هذا الجهاز أثناء تخطيط المهمة) ، لذا فإن الإجابة على السؤال "هل من الممكن أن توجد الحياة تحت سطح إنسيلادوس؟" غادر كاسيني لأتباعه.

بحلول 26 يوليو 2009 ، كان آخر الأقمار الصناعية التي تم اكتشافها من كاسيني هو 300 متر S / 2009 S 1 ، والذي تم اكتشافه بسبب الظل الذي يبلغ طوله 36 كيلومترًا والذي يلقيه إلى الحافة البعيدة للحلقة B التي يقع على طول مدارها:

التمديد الثاني ومهمة الانقلاب كاسيني

في فبراير 2010 ، تم اتخاذ قرار بشأن تمديد إضافي للبعثة ، والذي بدأ بالفعل في سبتمبر ، وكان من المفترض أن يستمر حتى مايو 2017 ، عندما تقرر المصير النهائي للجهاز. وشملت 54 رحلة أخرى من تيتان و 11 رحلة من إنسيلادوس.

جهود كاسيني وفريقه ، الذين تمكنوا من تأمين تخصيص إضافي بنحو 400 مليون دولار للسنوات السبع القادمة من المهمة (التي وصلت تكلفة البرنامج إلى ما يقرب من 4 مليارات دولار) ، لم تذهب سدى: بالفعل في ديسمبر 2010 ، أثناء رحلة إنسيلادوس ، أثبت الجهاز أن لديه محيطًا تحت القطب الشمالي (ثبت كذلك أن المحيط لا يقتصر فقط على المنطقة القطبية). في نفس العام ، ظهرت بقعة بيضاء كبيرة على سطح زحل مرة أخرى.- عاصفة ضخمة تظهر في جو زحل كل 30 عامًا تقريبًا (كان كاسيني محظوظًا جدًا بهذا ، وتمكن من تسجيل مثل هذه العواصف مرتين - في 2006 و 2010). في 25 أكتوبر 2012 ، سجل الجهاز تفريغًا قويًا بداخله ، مما رفع درجة حرارة طبقات الستراتوسفير في الغلاف الجوي بنسبة 83 درجة مئوية فوق المعدل الطبيعي. وهكذا ، أصبحت هذه الدوامة الأكثر سخونة بين العواصف في النظام الشمسي ، متجاوزة حتى البقعة الحمراء الكبرى للمشتري.

"يوم الأرض مبتسم" - مشروع تم تنظيمه في 19 يوليو 2013 من قبل رئيس فريق التصور في كاسيني ، التقطت خلالها كاسيني صورةنظام زحل بأكمله ، والذي تضمن أيضًا الأرض والقمر والزهرة والمريخ. تم التقاط ما مجموعه 323 صورة ، تم استخدام 141 منها في وقت لاحق لصنع الفسيفساء: الأرض في الزاوية اليمنى السفلى ، والأصل بدون توقيعات هنا (4.77 ميغابايت). في الوقت نفسه ، أطلقت وكالة ناسا حملة "اهتز زحل" ، والتي تم خلالها جمع 1600 صورة ، منها 12 نوفمبر فسيفساء ظهرت على غلاف صحيفة نيويورك تايمز في نفس اليوم (بعناية ، الأصلي يزن 25.6 MB): من عام 2012 إلى عام 2016 ، سجل الجهاز تغيرات في لون ساتورن ساتورن (صورة من 2013 و 2017 ، الأصلي 6 ميجا بايت):

هيغنز

مسبار الهبوط ، الذي سمي باسم كريستيان هيجنز (الذي اكتشف تيتان في عام 1655 ، والذي هبط عليه المسبار) ، هو جهاز يبلغ وزنه 318 كيلوغرامًا وقطره 2.7 مترًا مع 6 مجموعات من الأدوات:

1) مرسل تردد ثابت مصمم لقياس سرعة الرياح من خلال تأثير دوبلر (تجربة ريح دوبلر - DWE) ؛
2) مستشعرات للخصائص الفيزيائية الجوية التي تقيس كثافة الضغط والمقاومة الكهربائية للغلاف الجوي ، بالإضافة إلى مستشعرات التسارع على طول المحاور الثلاثة ، والتي تسمح ، مع الجهاز السابق ، بتحديد كثافة الغلاف الجوي (Huygens أداة هيكل الغلاف الجوي - HASI) ؛
3) كاميرات الطيف المرئي والأشعة تحت الحمراء ، بالتوازي مع الحصول على صور تشارك في قياس الطيف والإضاءة في الارتفاع الحالي للجهاز (تصوير النسب / مقياس الإشعاع الطيفي - DISR) ؛
4) محلل حراري لجزيئات الهباء الجوي يقوم بتسخين العينات المأخوذة من ارتفاعين مختلفين ، وأعاد توجيهها إلى الجهاز التالي (Aerosol Collector and Pyrolyser - ACP) ؛
5) مطياف الكتلة الكروماتوجرافية الغازية يقيس تكوين وتركيز المكونات الفردية للغلاف الجوي من التيتانيوم ، وفي المرحلة الأخيرة - أيضًا التربة السطحية التي يتبخرها السخان (مطياف الكتلة الكروماتوجرافي للغاز - GCMS) ؛
6) مجموعة من الأدوات لقياس خصائص السطح ، والتي تتضمن مستشعرًا صوتيًا يقيس كثافة / درجة حرارة الغلاف الجوي عند آخر 100 متر من الهبوط وفقًا لخصائص الصوت المنعكس على السطح (Surface-Science Package - SSP).



انفصلت هيغنز عن كاسيني في 24 ديسمبر 2004 ، وبحلول 14 يناير وصلت إلى جو تيتان. استغرق الهبوط في الغلاف الجوي ساعتين و 27 دقيقة ، تم خلالها تفعيل الحماية الحرارية للجهاز ومظلاته الثلاث ، وبعد الهبوط ، نقل البيانات من السطح لمدة 72 دقيقة أخرى (حتى تجاوز مسبار كاسيني الذي يعمل كمكرر إشارة الأفق).


Huygens Probe التعاون الدولي

أهم عشرة اكتشافات لـ Huygens:

1) أثناء قياسات تكوين الغلاف الجوي من ارتفاع 1400 كم إلى السطح ، تبين أن طبقات الغلاف الجوي فوق 500 كم كانت أكثر دفئًا وكثافة مما كان متوقعًا ، وكان متوسط ​​درجة الحرارة هنا -100 درجة مئوية مع قطرات 10-20 درجة مئوية ، على ارتفاع عند 250 كم ، بلغت درجة الحرارة ذروتها عند -87 درجة مئوية ( أعلى بقليل من الحد الأدنى على الأرض) ، ثم انخفضت إلى -203 درجة مئوية على ارتفاع 44 كم. كان السطح أكثر دفئًا قليلاً (-180 درجة مئوية) عند ضغط 1.47 الغلاف الجوي.

2) الرياح الغربية على ارتفاع 120 كم وصلت إلى 430 كم / ساعة ، على ارتفاع 60 كم سقط الجهاز في اضطراب قوي ، وبعد ذلك بدأت سرعة الرياح في الانخفاض بشكل مطرد من 108 كم / ساعة بمقدار 55 كم ، إلى 36 كم / ساعة على ارتفاع 30 كم و 14 كم / ساعة عند 20 كم. على ارتفاع 7 كم ، تغير اتجاه الرياح وبعد ذلك فقط نسيم خفيف من 1-3.5 كم / ساعة تصرف على المسبار. أثناء الهبوط ، هدمت السيارة مسافة 165.8 كم من النقطة الأولية.

3) كان من المفترض أن يدمر ضوء الشمس الميثان الجوي لعشرات الملايين من السنين ، وكان العلماء مهتمين بمصدر تجديده. أظهرت القياسات أنه على ارتفاع فوق 40 كم ، يعتمد الغلاف الجوي على النيتروجين مع تشريب صغير من الميثان ، ثم يبدأ تركيز الميثان في الارتفاع ويصل إلى ≈5٪ على ارتفاع 7 كم. كان هذا أول دليل غير مباشر على وجود البراكين البارد على تيتان. على سطح الكوكب ، وجد GCMS أيضًا آثارًا للهيدروكربونات الأكثر تعقيدًا ، مثل الإيثان ، السماوي والبنزين.

4) عند النزول في الغلاف الجوي ، اكتشف الجهاز وجود الأرجون -36 و 38 ، وكذلك الكريبتون والزينون في الغلاف الجوي. اقترح العلماء أن النيتروجين والغازات النبيلة تدخل الغلاف الجوي من التيتانيوم أثناء تكوينه ، ومع ذلك ، تبين أن نسبة الأرجون -36 / النيتروجين أقل مليون مرة مما هو في الغلاف الجوي للشمس. هذا يشير إلى أن النيتروجين لم يدخل الغلاف الجوي من التيتانيوم في شكله النقي ، ولكن في شكل بعض المركبات التي تحتوي على النيتروجين.

5) في الغلاف الجوي لتيتان ، تم العثور على تركيز 0.05 ٪ من الأرجون المشع 40 ، والذي أثبت أيضًا بشكل غير مباشر وجود البراكين البارد (حيث كان نصف عمره 1.3 مليون سنة ، وكان ينبغي أن يتحلل خلال وجود الغلاف الجوي بأكمله).

6) اتضح أن الضباب البني من تيتان الذي يخفي سطحه هو هباء من الميثان والإيثان وسيانيد الهيدروجين (مادة شديدة السمية). تم الكشف عن الضباب على جميع الارتفاعات ، مع تركيزات ملحوظة على ارتفاعات 80 و 30 و 21 كم ، وكذلك غيوم الميثان على ارتفاع 16 و 8 كم.

7) على ارتفاع 130-35 كم و25-20 كم ، تم أخذ عينتين من الهباء الجوي. وقد وجد أن مكوناتها الرئيسية هي الكربون والنيتروجين. جعل الاستنساخ اللاحق لخصائص الهباء على الأرض من الممكن أن تكون قاعدتهم هي سيانيد الهيدروجين على ارتفاع 80 كم ، على ارتفاع 44 كم هم إيثان ، وعلى ارتفاع 8 كم يعتمد على الميثان.



يؤدي ضوء الشمس وجزيئات زحل المشحونة إلى انحلال جزيئات النيتروجين والميثان ، والتي ترتبط ، بسبب نشاطها الكيميائي ، بجزيئات أخرى في الغلاف الجوي ، وبالتالي تشكل هياكل أكثر تعقيدًا حتى الهيدروكربونات العطرية (التي تم إصلاحها في الغلاف الجوي وعلى السطح). الجزيئات الأكبر لها كثافة أعلى ، وتتركز تدريجيًا في الطبقات السفلية من الغلاف الجوي ، مما يساهم في تكوين جزيئات أكبر هناك.

8) في البداية ، كان يجب أن يكون الجهاز قد تلقى 700 صورة ، ولكن بسبب أخطاء التصميم ، تم استلام نصفها فقط: بالفعل أثناء الاختبارات أثناء الرحلة تبين أن خطأ في البرنامج يمكن أن يؤدي إلى فقدان كاسيني لتردد الإرسال إشارة Huygens ، التي كان من المفترض أن تتحرك بالنسبة له أثناء الهبوط. كان من المستحيل بالفعل إعادة كتابة رمز البرنامج ، لذلك تم حساب مسار هبوط Huygens بحيث تحركت عموديًا على Cassini أثناء الهبوط (لتقليل السرعات النسبية للأجهزة). للقيام بذلك ، كان يجب إعادة تعيين Huygens بعد شهر من الموعد المخطط له مسبقًا.

ولكن بالفعل عند اكتشاف الهبوط ، تم اكتشاف سوء حظ آخر: كان للمسبار نظامان للاتصالات ، ولكن نظرًا لأن كمية البيانات المرتبطة بالصور كانت كبيرة جدًا ، فقد تم إرسالها في وقت واحد من خلال كلتا القناتين ، دون تكرار. بسبب خطأ في البرنامج ، لم تستمع كاسيني إلى إحدى القنوات ، لأن نصف الصور فقدت ببساطة.

ومع ذلك ، كانت 350 صورة فوتوغرافية (بما في ذلك 3 كاميرات مسبار والعديد من الكاميرات الستيريو) كافية: تم العثور على قنوات الأنهار المجففة بعمق 100 متر مع منحدرات شديدة للغاية ، مما يشير إلى تدفقات سريعة مستعرة في هذه الأماكن. كان موقع الهبوط عبارة عن قاع نهر مملوء بالحصى بقطر 10-15 سم.



9) اهتم العلماء بما إذا كانت العواصف الرعدية تحدث على تيتان ، وما هي طبيعتها. لذلك ، تم تركيب أجهزة راديو ذات تردد منخفض للغاية على الجهاز لتسجيل صدى شومان . على الرغم من أنه لم يتم الكشف عن أي برق واحد بواسطة الجهاز ، فقد سجلت أجهزة الاستشعار إشارة عند تردد 36 هرتز ، بالإضافة إلى طبقة موصلة أيونوسفيرية تمتد على ارتفاعات من 140 إلى 40 كم مع ذروة في منطقة 60 كم. هذا يشير إلى أن الطبقة العاكسة السفلية لم تتطابق مع سطح الكوكب (كما هو الحال على الأرض) ، ولكنها كانت على عمق 55-80 كم تحت سطحه.



نموذج لبنية تيتان من قبل دومينيك فورتريس من جامعة يونيفيرسيتي كوليدج لندن ، مصنوع من قبله بناءً على بيانات Huygens و Cassini. تم تصوير الجليد السادس هنا - على الرغم من أنه يذوب عند 81 درجة مئوية ، لا علاقة له بجليد كيرت فونيجوت التاسع ، ولا يشكل تهديدًا لنا ، بحيث لا يمكن أن تخشى أشكال الحياة تيتان ، حتى لو كانت هناك).

10) تبين أن العثور على موقع هبوط المسبار صعب للغاية ، لأنه على الرغم من أن كاميرا الرؤية الجانبية Huygens يمكن أن تسجل تفاصيل السطح على مسافة تصل إلى 450 كم ، فإن رادارات Cassini لا ترى تمامًا ميزات الإغاثة التي التقطتها كاميرات Huygens. وجد أن هذا التأثير المسمى "كثبان الأشباح" مرتبط برواسب سطحية للهيدروكربونات لا تعكس الإشارات اللاسلكية. وهكذا ، فإن كاسيني تبدو بالفعل "من خلالهم" ، وتكشف فقط عن طبقات من الجليد المتسخ الموجود تحت سطح الكوكب ، ولها راحة أقل وضوحًا.

سمح هذا للعلماء بإثبات أن المرشح الأكثر احتمالًا لمواد البناء لكثبان التيتانيوم هو حبيبات الهيدروكربون و / أو النتريل مع محتوى صغير من الجليد المائي وأبعاد مميزة من 0.1-0.3 مم (قريبة من الرمل الأرضي) ، مصدر حركتها ، في ظروف الرياح البطيئة جدًا بالقرب من السطح - هو الملح .

النهائي الكبير

في مايو 2017 ، تقرر مصير الجهاز: بحلول نهاية المهمة الموسعة الثانية ، كان لديها القليل من الوقود المتبقي ، وتم فحص 19 خيارًا ممكنًا لإكمال المهمة ، بما في ذلك الاصطدام مع زحل أو حلقاته الرئيسية أو الأقمار الصناعية الجليدية ، المدار من مدار زحل إلى مركز الهليكوبتر. مدار أو مدار ثابت حول Titan / Phoebe (وحتى نوع من التصادم مع عطارد). ونتيجة لذلك ، تقرر إرسال الجهاز إلى جو زحل ، من أجل حماية أقمار زحل من التلوث البيولوجي المحتمل. لإنجاز هذه المهمة ، أجرى الجهاز مناورة بالقرب من تيتان في 22 أبريل ، والتي أعادت توجيهها إلى مسافة 2000 كيلومتر بين زحل وأقرب حلقة.

منذ ذلك الحين ، قام بـ 21 دورة على مسافة 1600-4000 كم فقط من الغيوم الساتورية ، ويقترب باستمرار من جو زحل ، وحالياً في منعطفه الثاني والعشرين. سيأخذ الجهاز صوره الأخيرة قبل ساعتين من دخوله الغلاف الجوي ، وبعد ذلك سينشر هوائيه بطول 4 أمتار باتجاه الأرض ، وسيرسل بيانات عن تكوين الغلاف الجوي السورتي من مقاييسه حتى يتمكن من مواجهة الاضطرابات الجوية. بعد فترة وجيزة من فقد الاتصال به ، سينهار ويحترق في الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي لكوكب زحل - في مكان ما هناك ، في كوكبة Ophiuchus ، على بعد 1.4 مليار كيلومتر منّا.

المراجع:

العد التنازلي لمهمة "Big Finale"
نموذج ثلاثي الأبعاد تفاعلي للجهاز
صور لم يتم تجهيزها للجهاز (395328 قطعة)
أفضل 10 صور تم التقاطها بالجهاز حسب السنة (للفترة 2011-2016)
أهم 10 اكتشافات علمية حسب السنوات (للفترة 2005-2016)