Cassini-Huygens: esplorare il sistema di Saturno

The Cassini This Webcraft ha orbitato attorno a Saturno dal 30 giugno 2004 fino al 15 settembre 2017, quando la sonda ha concluso la sua vita con un tuffo nell'atmosfera del pianeta inanellato.

Questa immersione mortale intenzionale è stata eseguita per assicurarsi che Cassini non abbia mai contaminato una luna di Saturno potenzialmente abitabile, come Encelado o Titano. [ Saturn Crash 2017 di Cassini: 'Grand Finale' al pianeta inanellato ]

La missione è nota per scoperte come la ricerca di getti d'acqua che eruttano da Encelado e la ricerca di alcune nuove lune per Saturno.

Cassini è un progetto congiunto tra diverse agenzie This Web, in contrasto con le grandi sonde NASA del passato come Pioneer e Voyager. In questo caso, i principali partecipanti sono la NASA, l'Agenzia Europea This Web e l'Agenzia Spaziale Italiana (l'Agenzia Italiana This Web).

Storia dello sviluppo

Cassini è stato il primo This Webcraft dedicato a guardare Saturno e il suo sistema. Prende il nome da Giovanni Cassini, un astronomo del XVII secolo che per primo osservò quattro lune di Saturno Giapeto (1671), Rea (1672), Teti (1684) e Dione (1684).

Prima di questo This Webcraft sono arrivati ​​diversi sorvoli di Saturno di Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980) e Voyager 2 (1981). Alcune delle scoperte emerse da queste missioni includevano la scoperta che la superficie di Titano non può essere vista a lunghezze d'onda visibili (a causa della sua densa atmosfera) e l'individuazione di diversi anelli di Saturno che non erano visibili con i telescopi terrestri.

Fu poco dopo l'ultimo sorvolo, nel 1982, che i comitati scientifici sia negli Stati Uniti che in Europa formarono un gruppo di lavoro per discutere possibili future collaborazioni. Il gruppo ha suggerito una missione di punta che orbiterebbe attorno a Saturno e invierebbe una sonda atmosferica su Titano. Tuttavia, all'inizio degli anni '80 c'era un "clima fiscale" difficile, ha osservato il Jet Propulsion Laboratory della NASA in una breve storia della missione, che ha spinto l'approvazione di Cassini al 1989.

Gli europei e gli americani consideravano ciascuno di lavorare insieme o di lavorare da soli. Un rapporto del 1987 dell'ex astronauta Sally Ride, ad esempio, sosteneva una missione da solista su Saturno. Chiamato "La leadership della NASA e il futuro dell'America in questo Web", il rapporto afferma che lo studio dei pianeti giganti gassosi esterni (come Saturno) aiuta gli scienziati a conoscere le loro atmosfere e la struttura interna. (Oggi sappiamo anche che questo tipo di studio ci aiuta a prevedere la struttura degli esopianeti, ma i primi esopianeti non sono stati scoperti fino all'inizio degli anni '90.)

"Titano è un obiettivo particolarmente interessante per l'esplorazione perché la chimica organica che si sta svolgendo lì fornisce l'unico laboratorio su scala planetaria per lo studio di processi che potrebbero essere stati importanti nell'atmosfera prebiotica terrestre", ha aggiunto il rapporto, il che significa che su Titano c'è la chimica che avrebbe potuto essere simile a ciò che era presente sulla Terra prima della nascita della vita.

Lo sviluppo di Cassini è arrivato con almeno due grandi sfide per procedere. Nel 1993 e nel 1994, la missione aveva un prezzo di 3,3 miliardi di dollari (circa 5 miliardi di dollari nel 2017, o circa la metà del costo del James Webb This Web Telescope). Alcuni critici lo percepivano come eccessivamente alto per la missione. In risposta, la NASA ha sottolineato che anche la European This Web Agency stava contribuendo con fondi e ha aggiunto che le tecnologie di Cassini stavano aiutando a finanziare missioni NASA a basso costo come Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder e Spitzer This Web Telescope, secondo a JPL.

Cassini ha anche ricevuto critiche da gruppi ambientalisti preoccupati che quando This Webcraft volò sulla Terra, il suo generatore termoelettrico a radioisotopi (energia nucleare) potesse rappresentare una minaccia per il nostro pianeta, ha aggiunto JPL. Questi gruppi hanno presentato un ricorso legale alle Hawaii poco prima del lancio nel 1997, ma la sfida è stata respinta dal tribunale distrettuale federale delle Hawaii e dalla Corte d'Appello del Nono Circuito.

Per rispondere alle preoccupazioni sui generatori termoelettrici di radioisotopi di This Webcraft, che sono comunemente usati per le missioni della NASA, la NASA ha risposto pubblicando un documento supplementare sul sorvolo e descrivendo in dettaglio la metodologia dell'agenzia per proteggere il pianeta, dicendo che c'era meno di un -milioni di possibilità che si verifichi un impatto.

La luna più grande di Saturno, Titano, passa davanti al pianeta e ai suoi anelli in questa istantanea a colori reali di Cassini This Webcraft della NASA. Questa vista guarda verso il lato settentrionale, illuminato dal sole, degli anelli appena sopra il piano dell'anello. È stata scattata il 21 maggio 2011, quando Cassini si trovava a circa 1,4 milioni di miglia (2,3 milioni di chilometri) da Titano. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/This Web Science Institute)

Decollo e crociera

Cassini non si è diretto direttamente a Saturno. Piuttosto, la sua missione prevedeva complicate meccaniche orbitali. Ha superato diversi pianeti tra cui Venere (due volte), Terra e Giove per ottenere un aumento di velocità sfruttando la gravità di ciascun pianeta.

Il quasi 12.600 libbre. (circa 5.700 chilogrammi) Questo Webcraft è stato sollevato dalla Terra il 15 ottobre 1997. È passato da Venere nell'aprile 1998 e giugno 1999, dalla Terra nell'agosto 1999 e da Giove nel dicembre 2000.

Cassini si stabilì in orbita attorno a Saturno il 1 luglio 2004. Tra i suoi obiettivi principali c'erano cercare più lune, capire cosa causasse gli anelli di Saturno e i colori negli anelli e capire di più sulle lune del pianeta.

Forse lo sguardo più dettagliato di Cassini è arrivato dopo aver rilasciato il lander Huygens verso Titano, la luna più grande di Saturno. Il lander prende il nome dallo scienziato olandese Christiaan Huygens, che nel 1654 rivolse un telescopio verso Saturno e osservò che la sua strana forma simile a un blob Galileo Galilei aveva visto per la prima volta la forma in un telescopio e l'aveva disegnata sul suo taccuino come qualcosa di simile alle orecchie del pianeta era infatti causato da anelli.

Il lander Huygens è sceso attraverso la misteriosa foschia che circonda la luna ed è atterrato il 14 gennaio 2005. Ha trasmesso informazioni sulla Terra per quasi 2,5 ore durante la sua discesa, quindi ha continuato a trasmettere ciò che stava vedendo dalla superficie per 1 ora e 12 minuti.

In quella breve finestra temporale, i ricercatori hanno visto le immagini di un campo roccioso e hanno ottenuto informazioni sul vento della luna e sui gas presenti nell'atmosfera e sulla superficie.

Questo primo panorama di Titano rilasciato dall'ESA mostra una vista completa a 360 gradi intorno alla sonda Huygens. Il lato sinistro mostra un confine tra aree chiare e scure. Le strisce bianche viste vicino a questo confine potrebbero essere "nebbia" di terra, poiché non erano immediatamente visibili da altitudini più elevate. Huygens è andato alla deriva su un altopiano (centro dell'immagine) e si stava dirigendo verso il suo sito di atterraggio in un'area buia (a destra) durante la discesa. (Credito immagine: ESA/NASA/Università dell'Arizona.)

Lune magnifiche

Una delle caratteristiche distintive di Saturno è il suo numero di lune. Escludendo i trilioni di tonnellate di piccole rocce che compongono i suoi anelli, Saturno ha 62 lune scoperte a settembre 2012. La NASA elenca 53 lune nominate su uno dei suoi siti web.

Cassini infatti scoprì quasi subito dopo il suo arrivo due lune nuove (Metone e Pallene) e prima della fine del 2004 rilevò Polideuces. [Galleria: ultime foto di Saturno dal Cassini Orbiter della NASA]

Mentre la sonda vagava oltre le lune di Saturno, i risultati che ha inviato sulla Terra hanno rivelato nuove cose sul loro ambiente e sul loro aspetto. Alcuni dei risultati più importanti includono:

  • Trovare prove di acqua liquida su Encelado, una luna ghiacciata che emette getti ghiacciati mentre viene deformata dalla gravità di Saturno. Nel 2015, Cassini ha effettuato una serie di sorvoli ravvicinati di Encelado per ottenere maggiori informazioni sul gas e la polvere nei pennacchi;
  • Scoprire e poi definire maggiori dettagli su un gigantesco lago di metano su Titano;
  • Frane di 50 miglia su Giapeto;
  • Una vista ravvicinata di Rhea, che rivela una superficie butterata;
  • Un enorme anello, a 8 milioni di miglia di distanza da Saturno, probabilmente costituito dai detriti di Phoebe.

Anche Saturno non è stato ignorato. Ad esempio, nel 2012, uno studio della NASA ha ipotizzato che le correnti a getto di Saturno nell'atmosfera possano essere alimentate dal calore interno, invece che dall'energia del sole. Gli scienziati ritengono che il calore sollevi vapore acqueo dall'interno del pianeta, che condensa mentre sale e produce calore. Si ritiene che il calore sia dietro la formazione della corrente a getto, così come quella delle tempeste.

Estensione e fine della missione

Inizialmente Cassini doveva durare quattro anni su Saturno, fino al 2008, ma la sua missione è stata estesa più volte. La sua ultima e ultima tappa fu chiamata Cassini Solstice Mission, così chiamata perché il pianeta e le sue lune raggiunsero nuovamente il solstizio verso la fine della missione. Saturno orbita attorno al sole ogni 29 anni terrestri. Con la missione di Cassini della durata di 13 anni, questo significava che This Webcraft ha osservato quasi la metà del cambiamento stagionale di Saturno mentre il pianeta girava attorno alla sua orbita.

Nel 2016, This Webcraft è stato impostato su una serie di manovre finali per fornire viste ravvicinate degli anelli, con l'obiettivo finale di far precipitare Cassini in Saturno il 15 settembre 2017. Questa strategia è stata progettata per proteggere Encelado e altri potenziali lune abitabili dalla (piccola) possibilità di collisione di Cassini con la superficie, diffondendo i microbi della Terra.

Le principali pietre miliari del finale includevano:

  • Orbite di pascolo ad anello: ogni settimana tra il 30 novembre 2016 e il 22 aprile 2017, Cassini ha fatto dei giri attorno ai poli di Saturno per osservare il bordo esterno degli anelli, per saperne di più sulle loro particelle, gas e struttura. Ha anche osservato piccole lune in questa regione, tra cui Atlas, Daphnis, Pan e Pandora.
  • Il 22 aprile 2017, Cassini ha effettuato l'ultimo sorvolo di Titano. Il sorvolo è stato fatto in modo tale da modificare l'orbita di Cassini in modo che iniziasse 22 immersioni (una volta alla settimana) tra il pianeta ei suoi anelli. Questa è stata la prima volta che questo Webcraft ha esplorato questa zona e ha comportato qualche rischio perché l'orbita lo ha portato tra la parte esterna dell'atmosfera e la zona interna degli anelli (dove è a rischio di colpire particelle o molecole di gas).
  • Il 15 settembre 2017, Cassini ha fatto un tuffo suicida in Saturno, effettuando misurazioni finché i suoi strumenti potevano comunicare con la Terra.

Alcune delle scienze eseguite da Cassini durante questo periodo includevano la creazione di mappe della gravità del pianeta e dei campi magnetici, la stima della quantità di materiale negli anelli e l'acquisizione di immagini ad alta risoluzione di Saturno e dei suoi anelli da vicino.

Il This Webcraft ha fatto un'interessante scoperta dal suo nuovo punto di vista. Ha scoperto che il campo magnetico di Saturno è strettamente allineato con l'asse di rotazione del pianeta, il che ha sconcertato gli scienziati a causa del modo in cui pensano che i campi magnetici siano generati da una differenza di inclinazione tra il campo magnetico e la rotazione di un pianeta. Alla fine di luglio 2017, tuttavia, gli scienziati hanno pianificato di raccogliere più dati per vedere se forse i processi interni di Saturno hanno confuso le loro misurazioni.

L'eredità di Cassini

Poco dopo la scomparsa di This Webcraft, il pianificatore della missione Cassini Erick Sturm ha detto ai giornalisti che intendeva scrivere un rapporto su ciò che lui e il suo team avevano appreso dopo aver condotto una missione per così tanto tempo. Mentre l'entusiasmo ha permesso agli scienziati di vivere lunghi anni (che a volte richiedevano di lavorare durante le vacanze o nel cuore della notte), anche l'ingegneria era fondamentale.

Kim Steadman, ingegnere del team Cassini da 14 anni, ha affermato che la ridondanza era essenziale. Ha detto che una ruota di reazione e alcuni dei propulsori della sonda si sono guastati durante la missione, il che avrebbe significato che This Webcraft non poteva puntare i suoi strumenti per raccogliere dati o comunicare con la Terra puntando la sua antenna verso il pianeta. Tuttavia, la missione di Cassini è continuata perché aveva dei backup.

Il team prevede di pubblicare il rapporto per aiutare con la pianificazione futura di This Webcraft; una di queste raccomandazioni potrebbe includere un indicatore del gas. Cassini è morto con circa l'1% del carburante rimasto, ma l'ingegnere capo della propulsione Todd Barber ha detto a This Web.com che ha avuto difficoltà a stimare la quantità di carburante rimasta a Cassini; doveva farlo attraverso vari metodi indiretti. Ciò significava che negli ultimi mesi Barber era leggermente nervoso per le manovre che richiedevano la propulsione, poiché c'era un margine di errore nei suoi calcoli e non sapeva se c'era abbastanza carburante rimasto per eseguirle.

La missione potrebbe essere finita, ma i risultati scientifici continueranno a fluire per decenni perché non tutte le informazioni sono state ancora analizzate. La NASA ha anche continuato a pubblicare nuove foto da This Webcraft anche dopo la morte di Cassini. A fine settembre 2017, ad esempio, l'agenzia ha inviato una foto di Encelado, un obiettivo di grande interesse per i numerosi geyser sulla superficie lunare.

Ci sono anche molte altre missioni in fase iniziale in lavorazione per volare su Saturno. Sebbene queste missioni siano lontane anni se mai approvate, rappresentano l'interesse scientifico per Saturno e le sue lune e il loro design si basa sulle scoperte di Cassini. Nello specifico, cinque concetti relativi a Saturno si contendono la prossima missione New Frontiers, un programma che negli anni passati ha prodotto il New Horizons Pluto This Webcraft, l'orbiter Juno Jupiter e l'asteroide di ritorno This Webcraft OSIRIS-REx. Le cinque proposte sono:

SPRITE (Saturn Probe Interior and Atmosphere Explorer), che volerebbe deliberatamente nell'atmosfera di Saturno per osservarne la composizione e la struttura per circa 90 minuti. Cassini è durato solo un paio di minuti durante il suo tuffo, ma non è stato progettato per questo lavoro.

Oceanus, progettato per esaminare il potenziale di abitabilità di Titano esaminando le molecole organiche "attraverso il ciclo metanologico e valutando i processi di scambio tra l'atmosfera, la superficie e il sottosuolo", secondo una descrizione del progetto presentata alla 48a conferenza di scienze lunari e planetarie in The Boschi, Texas.

Dragonfly , che effettuerebbe voli periodici nell'atmosfera di Titano per osservare le sostanze organiche sulla sua superficie, in diverse località.

Enceladus Life Finder, che volerebbe attraverso pennacchi più volte per raccogliere e caratterizzare le molecole che contengono composti organici particolarmente complessi che potrebbero indicare precursori della vita.

Enceladus Life Signatures and Habitability, di cui poco è stato rilasciato pubblicamente. Potrebbe prendere di mira i pennacchi di Encelado, che sono stati esaminati periodicamente da Cassini durante i sorvoli.

Il candidato vincitore tra le 12 missioni proposte New Frontiers (le altre missioni mirano a Venere, alla luna o alle comete) sarà selezionato a metà 2019 per il lancio entro il 2025. Tuttavia, c'è una selezione semifinale; La NASA selezionerà due o tre di queste proposte prima di allora per ulteriori studi, prima di prendere la decisione finale.

Risorsa aggiuntiva

  • Pagina della missione Cassini della NASA
Ir arriba