Zdjęcie w tle: NASA/JPL-Caltech

Początki

Głównym celem misji Cassini – Huygens było zbadanie jednej z najbardziej rozpoznawalnych planet Układu Słonecznego, jaką jest Saturn razem z jej majestatycznymi pierścieniami oraz niezwykle interesującymi księżycami. Swoją nazwę zawdzięcza dwóm wybitnym osobistościom tj. Włochowi Giovanniemu Domenico Cassiniemu, który jako pierwszy zaobserwował pozorną przerwę w pierścieniach Saturna oraz Duńczykowi Christianowi Huygensowi – odkrywcy Tytana – największego księżyca Saturna. Misją tą zajmowały się z początku 2 agencje kosmiczne, NASA oraz ESA, do których dołączyła ASI – Włoska Agencja Kosmiczna.

Za symboliczne rozpoczęcie misji można uznać datę 15.10.1997, kiedy to wystartowała rakieta Titan 4B – Centaur, niosąca bezcenny ładunek. Start odbył się o godzinie 08.43 czasu uniwersalnego z Cape Canaveral Air Force Station na Florydzie, USA. Cały ładunek, składający się z sondy Cassini oraz lądownika Huygens, ważył 5,6 tony, co czyni go zbyt ciężkim, by mógł polecieć bezpośrednio na Saturna. Z tego powodu sonda musiała posłużyć się asystą grawitacyjną. Jest to manewr wykorzystujący grawitację jakiegoś obiektu, głównie planet, aby zmienić trajektorię lotu oraz nabrać prędkości. W tym konkretnym wypadku sonda poleciała najpierw w stronę Wenus, następnie okrążyła Słońce, ponownie zbliżył się do Wenus, powróciła w okolice rodzimej planety, przeleciała obok Jowisza i na końcu doleciała do swojego celu, jakim był Saturn.

ESA

Trajektoria lotu sondy Cassini.

W trakcie lotu

Pomimo iż głównym celem misji był Saturn, sonda zdecydowanie nie próżnowała również w trakcie lotu. Na początek oszałamiające zdjęcia Księżyca dostarczyły wielu danych naukowych. Następnie w trakcie przelotu obok Jowisza, sonda była drugim sprzętem badającym tego wielkiego, gazowego olbrzyma, ponieważ w tamtym czasie na jego orbicie znajdowała się sonda Galileo. Był to jedyny raz w historii ludzkości, kiedy 2 sprzęty stworzone przez człowieka badały równocześnie tej planety z tak niewielkich odległości. Podczas przelotu zostały wykonane liczne zdjęcia Jowisza, został zbadany wpływ wiatru słonecznego na tę planetę oraz jej pole magnetyczne. Jak mówi szefowa naukowa misji – NASA – Linda Spilker:

„Wykonaliśmy pełen zakres pomiarów. Była to próba generalna przed Saturnem.”

Ponadto, mimo wielu trudności sondzie udało się uniknąć wszelkich możliwych uszkodzeń w trakcie przejścia przez pas planetoid znajdujący się między Marsem a Jowiszem. Było to wynikiem ciężkich starań zespołu Julie Webster, szefowej operacyjnej misji NASA, który stworzył osłony na silniki.

Oprócz tego sonda wykonała próby kolejnego udowodnienia, znanej ogólnej teorii względności Einsteina. Znakomity fizyk stwierdził, że światło będzie się zakrzywiać w pobliżu obiektów o dużej masie, co właśnie udało się zaobserwować sondzie Cassini. Poszukiwano również fal grawitacyjnych, niestety bez skutku.

Saturn

Po osiągnięciu w 2004 roku orbity Saturna sonda rozpoczęła badania jego pierścieni oraz samej planety. Przede wszystkim udało się dużo dokładniej określić grubość pierścieni. Z początku zakładano, że mierzy ona mniej więcej kilkaset metrów do kilometra, jednakże okazało się, że wynosi zaledwie od 3 do 10 metrów, co niezmiernie zaskoczyło naukowców. Nikt nie przypuszczał, że tak wielka struktura, rozciągająca się na 400 0000 km dookoła planety może być tak cienka. Pierścienie składają się głównie z ogromnej ilości pyłu, skał i lodu, jednakże znajdują się w nich również księżyce, które lekko deformują ich kształt.

NASA, ESA, A. Simon (GSFC) and t

Saturn.

Jeżeli chodzą o samą planetę, sondzie udało się zbadać właściwości jej chmur gazowych, skład atmosfery, wiatry, strukturę wewnętrzną, rotację oraz jonosferę. Badaniu została poddana również magnetosfera, jej struktura, skład oraz wpływ wiatru słonecznego.

Inne ciekawe odkrycie miało swoją genezę w pomyśle obejrzenia Saturna z nieoświetlonej strony. Dzięki temu okazało się, że Saturn ma jeszcze jeden, wcześniej niezauważony, mglisty pierścień. Zawdzięcza go jednemu z księżyców, Enceladusowi, który emituje wielkie ilości pary wodnej poprzez gejzery, a ponieważ nie posiada on atmosfery, wszystkie cząsteczki uciekają w przestrzeń i są łapane w pole grawitacyjne Saturna.

NASA via onet.pl

Saturn widziany z nieoświetlonej strony.

Lądowanie na Tytanie

W dniu 25 grudnia 2004 roku od sondy odłączył się lądownik Huygens i poleciał w stronę jedynego księżyca w Układzie Słonecznym, posiadającego atmosferę – Tytana. Dotarł do niego po 22 dniach lotu i działał na jego powierzchni przez 4 godziny. Trwało to tak krótko z powodu niskich temperatur panujących na księżycu, dochodzących nawet do -180 stopni Celsjusza. Podczas tego niezbyt długiego czasu, lądownik dostarczył naukowcom bezcennych informacji na temat powierzchni oraz atmosfery księżyca. Najbardziej znanym elementem całej misji było odkrycie mórz oraz jezior z płynnego metanu i etanu. Co prawda samo występowanie metanu oraz etanu w stanie ciekłym na Tytanie było przewidywane już wcześniej, jednak zakładano istnienie globalnego oceanu pokrywającego całą powierzchnię księżyca, co okazało się błędne. Samo lądowanie było niesamowicie trudnym manewrem, z powodu odległości, ponieważ przesłanie sygnału radiowego z Saturna do Ziemi zajmuje niemal półtorej godziny.

ESA

Wizja artystyczna lądownika Huygens na powierzchni Tytana

ESERO

Pierwsze zdjęcia z powierzchni Tytana.

Polski wkład w misję

Mówiąc o lądowaniu na Tytanie, nie można pominąć polskiego zaangażowania w projekt. Naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk – PAN, wykonali urządzenia do pomiaru temperatury oraz przewodnictwa cieplnego i niektóre elementy aparatury elektrycznej rejestrującej dane. Był to pierwszy raz, kiedy polscy naukowcy wzięli udział w misji ESA. Urządzenia miały służyć do zmierzenia temperatury oceanów, przewodnictwa cieplnego płynu oraz pomóc wywnioskować z tych danych skład mieszaniny. Miały one formę pozłacanych kapsuł wykonanych z tytanu, przez które przechodził platynowy drucik. Ponieważ lądownik wylądował na stałym gruncie, nie na oceanie, zadanie polskiego sprzętu zostało niejako zdegradowane, jednakże nadal można był wykonać bezcenne pomiary dotyczące jego atmosfery, czy też powierzchni.

Astronarium

Polski sprzęt do mierzenia temperatury na Tytanie.

Po zakończeniu misji polscy naukowcy nie pozostawili na darmo danych zebranych przez lądownik i nadal prowadzili badania geologiczne oraz mapowali powierzchnię Tytana. Przewodził im między innymi doktor habilitowany Leszek Czechowski z Instytutu Geografii Uniwersytetu Warszawskiego.

Astronarium

Morze Kraken Mare na Tytanie, zmapowane przez doktora habilitowanego Leszka Czechowskiego.

Wielki finał

Ostatnim etapem misji Cassini – Huygens było zapobiegnięcie jej rozbiciu na powierzchni jednego z księżyców. Z powodu możliwości istnienia kruchego ekosystemu na Enceladusie oraz innych księżycach, nie można było doprowadzić do zniszczenia go ziemskimi czynnikami przyniesionymi przez tracącą paliwo sondę. Postanowiono dokonać tego poprzez kontrolowane spalenie się jej w atmosferze Saturna. 26 kwietnia 2017 roku sonda przeszła przez przerwę między pierścieniami i planetą, a następnie skierowała się bezpośrednio w jego stronę, by dnia 15 września 2017 roku dokonać żywota i zatonąć w odmętach planety, jednakże dostarczając dane aż do samego końca.

Mimo wielu przeciwności przez 20 lat swojej działalności sonda niestrudzenie dostarczała dane, które zdecydowanie nie zawiodły oczekiwań naukowców. Misja była krokiem milowym w programie kosmicznym, w którym również Polska znalazła należne sobie miejsce. Na ten moment są w planach kolejne misje w okolice tej pięknej planety, przykładowo Dragonfly, tymczasem jednak Cassini – Huygens pozostaje głównym źródłem informacji na jej temat.

Korekta – Alex Rymarski