Po kilkunastu latach badania Saturna sonda Cassini kończy swoją misję

Misję prowadziły wspólnie: NASA, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) oraz Włoska Agencja Kosmiczna.

Dzięki niej naukowcy m.in. odkryli aktywne gejzery na Eceladusie (księżycu Saturna); w latach 2010-2011 mogli obserwować gigantyczną burzę na półkuli północnej, która w ciągu miesięcy okrążyła całą planetę; dokładnie zbadali pierścienie planety i udało im się sfotografować pionową strukturę pierścieni. Dane z sondy pozwoliły też rozwiązać zagadkę podwójnej ciemno-jasnej powierzchni Japetusa (księżyca Saturna) - okazało się, że po jednej stronie księżyca lodowa warstwa uległa sublimacji, pozostawiając ciemną bogatą w węgiel powierzchnię, a po drugiej stronie zestalony lód powoduje, że jest ona jaśniejsza. Poza tym sonda sfotografowała także pełną panoramę wiru wokół bieguna północnego i odkryła gigantyczne huragany wiejące wokół obu biegunów.

Jednym z głównych obiektów badanych podczas misji był największy księżyc Saturna - Tytan. W ciągu 13 lat sonda Cassini przeleciała 127 razy obok Tytana, a także dokonała wielu kolejnych obserwacji z dalszej odległości. Dzięki temu wiadomo, że na Tytanie są deszcze, rzeki, jeziora i morza (z ciekłego metanu), a jego gruba atmosfera może być podobna do atmosfery Ziemi w dawnym okresie ewolucji naszej planety.

W sumie w ciągu 13 lat sonda przesłała na Ziemię setki gigabajtów danych, na podstawie których opublikowano kilka tysięcy artykułów naukowych.

Cassini to największa międzyplanetarna sonda kosmiczna skonstruowana przez NASA. Jej podróż do Saturna rozpoczęła się 15 października 1997 r. na Przylądku Canaveral na Florydzie i trwała siedem lat. Po drodze sonda uzyskała kilka asyst grawitacyjnych podczas przelotów obok kilku planet po odpowiednich trajektoriach: dwa razy od Wenus, jeden raz od Ziemi i jeden raz od Jowisza. Do Saturna sonda dotarła 30 czerwca 2004 roku, wchodząc na orbitę wokół planety. Przeleciała wtedy pomiędzy pierścieniami F i G, pozwalając polu grawitacyjnemu planety na przechwycenie i wejście w rolę sztucznego satelity Saturna.

24 grudnia 2004 r. sonda wypuściła próbnik Huygens, który skierował się w stronę Tytana, największego księżyca Saturna. 14 stycznia 2015 r. Huygens wszedł w atmosferę Tytana i wylądował na jego powierzchni, przesyłają zdjęcia. Było to pierwsze w historii lądowanie na księżycu w zewnętrznym Układzie Słonecznym.

Misja Cassini-Huygens był zaplanowana na cztery lata podstawowej misji wokół Saturna, do czerwca 2008 r. W tym okresie sonda Cassini dokonała 45 przelotów koło Tytana, 10 obok lodowych księżyców i w sumie okrążyła planetę 76 razy.

Pierwsze przedłużenie misji otrzymało nazwę Cassini Equinox Mission i trwało do września 2010 r. Objęło 64 orbity wokół Saturna, 28 przelotów koło Tytana, 8 przelotów koło Enceladusa, 3 przeloty koło mniejszych lodowych księżyców. W sierpniu 2009 r. przypadła równonoc na Saturnie, stąd określenie tej fazy misji.

Potem misję ponownie przedłużono, na kolejne siedem lat, jako Cassini Solstice Mission. W tym czasie sonda pokonała 155 orbit wokół Saturna, przeleciała 54 razy w pobliżu Tytana, 11 razy obok Enceladusa i 5 razy niedaleko innych lodowych księżyców. Miała okazję badać planetę w okresie wiosny i wczesnego saturniańskiego lata (jeden rok na Saturnie trwa około 29,5 lat ziemskich).

W kwietniu br. rozpoczęła się ostatnia faza misji, tzw. Wielki Finał (Grand Finale). W jego trakcie zaplanowano ryzykowne manewry – 22 nurkowania pomiędzy Saturnem, a jego pierścieniami, z których do wykonania zostało już tylko kilka. W piątek, 15 września, sonda ostatecznie skieruje się w stronę Saturna, by spłonąć w jego atmosferze. Taki finał to okazja do uzyskania danych naukowych, których nie da się uzyskać w trakcie wieloletniej misji (bowiem wiąże się to ze zniszczeniem sondy). Naukowcy mają nadzieję, że zanim Cassini ulegnie zniszczeniu, prześle jak najwięcej danych. Takie zakończenie misji wybrano również dlatego, by uniknąć sytuacji, w której pozostawiona sonda rozbiłaby się kiedyś o powierzchnię jednego z księżyców Saturna.

Podczas swoich ostatnich chwil sonda ma używać silników do utrzymania nakierowania anteny nadawczej w stronę Ziemi tak długo, jak to będzie możliwe, by naukowcy mogli uzyskać jak najwięcej unikatowych danych o atmosferze Saturna.

Jedną z zagadek, które spróbują rozwiązać naukowcy w ostatnich tygodniach misji Cassini, będzie ustalenie masy zgromadzonej w pierścieniu B. Udało się to wcześniej oszacować dla pierścieni A oraz C, w przypadku grubszego pierścienia B nadal brak dobrego oszacowania. Gdy sonda będzie przelatywać blisko pierścienia B, jego grawitacyjne oddziaływanie powinno zaburzać sygnał radiowy od sondy, powodując jego niewielkie przesunięcia w długościach fali. Analiza tych zaburzeń pozwoli wywnioskować, jaką masę ma pierścień B, a to da lepszy obraz całego systemu pierścieni Saturna.

Inną, nie do końca poznaną sprawą, jest długość dnia na Saturnie (okres obrotu dookoła swojej osi). Wydawałoby się, że jest to ustalone od dawna, ale w przypadku planet gazowych nie jest to takie oczywiste, ponieważ nie widzimy powierzchni, a jedynie wierzchołki chmur w atmosferze, które nieustannie się zmieniają i są przesuwane przez wiatry. Aby ominąć ten problem, naukowcy mogą wykorzystać pole magnetyczne i spróbować zmierzyć jak ono się obraca. Będzie to w tej sytuacji najlepsze możliwe oszacowanie okresu obrotu planety. Pomiary wykonane w ramach misji Voyager wskazywały, że okres obrotu Saturna wynosi 10,7 godzin. Przed startem misji Cassini wydawało się, że to ostateczny wynik. Ale sonda pokazała, że rotacja pola magnetycznego zmienia się w zakresie od 10,6 do 10,8 godzin i że jest ono zaskakująco niejednorodne. Zamiast wyjaśnić sprawę, skomplikowała się ona. Badacze mają nadzieję, że podczas nurkowań sondy przez płaszczyznę pierścieni uda się zbadać obszary o silniejszym i słabszym polu magnetycznym, co można zrobić tylko z bliska. Gdyby udało się prześledzić rotację któregoś z tych obszarów, mogłoby to pomóc w uściśleniu okresu obrotu Saturna dookoła swojej osi.

Na 15 września NASA zapowiada audycję w NASA TV i na stronie internetowej agencji, dotyczącą misji Cassini i jej Wielkiego Finału.

Krzysztof Czart (PAP)

cza/ agt/