Cassini er en rumsonde 's NASA til brug for missionen Cassini-Huygens , som har til formål at studere planeten Saturn , med sine satellitter og dens ringe . Lanceret i rummet den15. oktober 1997fra Cape Canaveral med en Titan IV -Centaur- raket , begyndte den sin mission i det saturniske system den1 st juli 2004 og afsluttede den den 15. september 2017ved at dykke ned i atmosfæren i Saturn . Sonden blev bygget af Jet Propulsion Laboratory med bidrag fra Den Europæiske Rumorganisation , den Italienske Rumorganisation (til satellitkommunikationsantenne) såvel som fra mange forskningslaboratorier og amerikanske og internationale universiteter for dem. Videnskabelige instrumenter. Det bærer den lille Huygens lander, der landede på overfladen af Titan i 2004.
Cassini er i 2017 det største rumsonde nogensinde lanceret, med sin startvægt på 5.853 kg herunder 3.627 kg af drivmidler ( hydrazin ), 362 kg af instrumenter og 350 kg for Huygens lander . Rumføleren er stabiliseret langs tre akser, og energien leveres af en radioisotop termoelektrisk generator, der producerer 885 watt i starten af missionen. Romsonden er opkaldt efter astronom Jean-Dominique Cassini (1625-1712), der studerede Saturns ringe i detaljer og opdagede nogle af de store måner på den kæmpe planet ( Japet , Rhea , Tethys og Dione ).
Cassini skulle være det andet håndværk i Mariner Mark II-serien . Det blev designet i forbindelse med den første Comet Rendez Vous / Asteroid Flyby (CRAF). Budgetnedskæringer førte imidlertid til at forenkle designet, hvilket førte til en mere specialiseret enhed uden for Mariner Mark II-serien og mindre rig på instrumenter end forudset i dette program.
Cassini-Huygens er en af de tungeste, største og mest komplekse interplanetære sonder. Kun de to sonder, der blev sendt til Phobos af Sovjetunionen, dannede et tungere system. Cassini alene vejer 2.150 kg tom, hvortil føjes de 350 kg Huygens og 3.132 kg brændstof til fremdriften ( hydrazin ). Cassini er 6,8 meter høj og 4 meter bred (HGA-antennediameter). Magnetometerets pol måler endda 11 meter. Denne kompleksitet gøres nødvendig både af dens bane mod Saturn og af de mange planlagte observationer. Sonden har 1.630 sammenkoblede kredsløb, 22.000 forbindelser og 14 kilometer kabler.
Da afstanden mellem Jorden og sonden, når den først ankom til dens destination, var mellem 8,2 og 10,2 astronomiske enheder , tog signalerne mellem sonden og dens base 68 til 84 minutter at nå frem til bestemmelsesstedet. tidskontrol umulig, hvad enten det er til normal drift eller til uforudsete begivenheder. Selvom det reagerede straks, tog det omkring tre timer fra tidspunktet for en begivenhed til det tidspunkt, hvor basen modtog svaret fra sonden til dets kommandoer.
Cassini- sonden består af 12 undersystemer:
Cassini bærer tolv videnskabelige instrumenter om bord, der repræsenterer en samlet masse på 362 kg.
Den spektrometer i plasma Cassini, skabt af Southwest Research Institute (SRI), til formål at bestemme energi og elektrisk ladning af partikler som elektroner og protoner vender proben. Denne detektor analyserer partiklerne fra den enorme ionosfære i Saturn, men studerer også konfigurationen af planetens magnetfelt . Det analyserer også plasmaet i denne region såvel som solvinden i Saturns magnetosfære . Instrumentet består af tre sensorer: et elektronspektrometer, et ionstrålespektrometer og et ionmassespektrometer. Sættet vejer 12,5 kg og bruger 14,5 watt. Dataene overføres til computersystemet med en hastighed på 8 kbit / s .
Cosmic Dust Analyzer , oprettet af Max-Planck Institute for Nuclear Physics i Heidelberg , Tyskland , er en enhed, der bestemmer størrelsen, hastigheden og retningen af støv, der findes i nærheden af Saturn. Noget af dette støv kredser om planeten, mens det er muligt, at andre stammer fra forskellige solsystemer . Formålet med den indbyggede analysator på Cassini er derfor at hjælpe med at opklare mysteriet med disse partikler ved at udføre deres kemiske analyse. Det gør det muligt at vide mere om arten af, hvad der sammensætter disse himmellegemer og på samme tid om universets oprindelse . Instrumentet er i stand til at detektere støv fra et mikrometer og endda et nanometer under visse omstændigheder. Dette instrument blev taget i brug i 1999, længe før sonden nåede Saturn, og begyndte at give information. I det joviske miljø opdagede CDA støv, der bevægede sig ved 400 km / s gennem solsystemet. Disse partikler, der kommer fra Jupiter , udsendes kontinuerligt og er blevet opdaget mere end 100 millioner kilometer fra Jupiter. CDA vejer 16,36 kg og bruger 18,38 watt. Den overfører sine data til computersystemet med en hastighed på 0,524 kbit / s .
Det sammensatte infrarøde spektrometer , oprettet i samarbejde af CEA , University of Oxford , NASA , Paris Observatory og Queen Mary's College , analyserer det infrarøde lys, der udsendes af Saturn og dets atmosfære, men også af dets ringe og dets ringe. Satellitter og studerer deres sammensætning og temperatur. Dette instrument gør det også muligt at repræsentere planetens atmosfære i tre dimensioner og plotte temperatur- og trykprofiler som en funktion af højden, gassammensætningen og skyernes fordeling. Dette værktøj måler også de termiske egenskaber og overfladesammensætningen af satellitterne såvel som ringene . Det letter også visualiseringen af en del af de forskellige himmellegemers indre struktur. CIRS nedbryder, ligesom ethvert spektrometer, strålingen (infrarød, i dette tilfælde) og måler effekten af de forskellige komponenter (farver), der udgør denne stråling. Den vejer 39,24 kg og bruger 32,89 watt. Den overfører sine data til computersystemet med en hastighed på 6 kbit / s .
Den Charged og Neutral Particle Spectrometer er et instrument, analyser ladede partikler, såsom protoner eller tunge ioner eller neutrale partikler, såsom atomer omkring Saturn og Titan i for at lære mere om deres atmosfærer. Det registrerer også positive og neutrale ioner fra ringene til Saturn og dets satellitter. Instrumentet er i stand til at bestemme den kemiske sammensætning af de således påviste partikler. Den vejer 9,25 kg og bruger 27,7 watt. Dens hastighed er 1,5 kbit / s .
Det kamera Systemet består af to kameraer. Den første er et vidvinkelkamera ( Wide Angle Camera - WAC), med en brændvidde på 200 millimeter og en blænde på 3,5, beregnet til generel visning, mens den anden er et langfokal kamera ( Narrow Angle Camera - NAC) , der har en brændvidde på 2000 millimeter og en blænde på 10,5, tillader nærbilleder. Hvert kamera er udstyret med en CCD- sensor på en megapixel. De er i stand til at optage videosekvenser og oprette filtre takket være en mekanisme, der består af to hjul til hvert kamera, der tjener til at indsætte en række filtre. Vidvinkelkameraet er således forsynet med to hjul, der hver understøtter 9 filtre (dvs. i alt 18), mens kameraet med lang brændvidde har to hjul, der hver har 12 filtre (dvs. i alt 24). Instrumentet vejer i alt 57,83 kg og bruger 59,9 watt. Det har en hastighed på 365,568 kbit / s .
MAG er et instrument til direkte måling af magnetfeltets intensitet og retning omkring Saturn. Det kroniske magnetfelt er skabt i hjertet af Saturn. Måling af dette magnetfelt er et middel til at undersøge dette meget varme og meget tætte hjerte på trods af umuligheden af at sende måleinstrumenter derhen. MAGs mål er at producere en tredimensionel model af Saturns magnetosfære, at bestemme de magnetiske egenskaber ved Titan og andre iskolde satellitter og at studere deres interaktion med Saturns magnetfelt. Instrumentet vejer 3 kg, bruger cirka 3,10 watt og transmitterer sine data med en gennemsnitlig hastighed på 3,60 kbit / s .
Dette instrument er designet til at måle ioner og elektroners sammensætning, elektriske ladning og energi såvel som hurtige neutroner i Saturns magnetosfære. Dette instrument giver billeder af de ioniserede gasser (plasmaer), der omgiver Saturn, og bestemmer ionernes ladning og sammensætning. Ligesom RPWS har dette instrument tre sensorer: et magnetisk-sfærisk målesystem med lav energi (LEMMS), der kvantificerer vinkelfordelingen af partikler ( ioner , elektroner , protoner ), c 'dvs. antallet af partikler, der kommer fra hver retning, en ladning -energimassespektrometer (CHEMS), der muliggør en analyse af sammensætningen og ladningen af ionerne og et ionkamera og neutrale partikler ( ion og neutralt kamera - INCA), der bruges til at opnå en tredimensionel visualisering af ioniserede og neutrale partikler ( neutroner ) og deres hastigheder. Dette instrument vejer 16 kg og har et strømforbrug på 14 watt. Den overfører data med en hastighed på 7 kbit / s .
Cassini- radar bruger , som enhver radar, refleksionen af en mikrobølgestråle til at bestemme aflastning og elektrisk ledning af det observerede terræn ved at måle returtiden for den inducerede stråle (relief) samt dens dæmpning (konduktans). Cassinis radar er primært beregnet til at observere Titan (for at bestemme havenes eksistens på overfladen og i dette tilfælde deres position), men den er også nyttig til at observere Saturn, dens ringe og dens andre måner. Anvendelsen af radar er tredelt: en syntetisk perceptionssensor, der bruges til at opfatte profilen for det undersøgte terræn med en opløsning på 0,35 til 1,7 kilometer, et højdemåler med en nøjagtighed på 90 til 150 meter og et radiometer med en nøjagtighed 7 til 310 kilometer, så radarsensoren kan bruges som en passiv mikrobølgesensor. De givne detaljer vedrører målinger foretaget på overfladen af Titan. Radaren fungerer på Ku-båndet med en frekvens på 13,78 GHz . Dette instrument vejer 41,43 kg og bruger 108,4 watt. Den overfører data med en hastighed på 364,8 kbit / s .
RPWS-eksperimentet er et elektrisk og magnetisk måleinstrument. Den består af tre grupper af sensorer (elektriske antenner, magnetiske antenner og Langmuir-probe ), hvortil fire modtagere kan tilsluttes: en højfrekvent modtager ( højfrekvent modtager - HFR), en bredbåndsmodtager ( bredbåndsmodtager - WBR) et medium -frekvensvægtede modtager (MFR) og en lavfrekvent bølgeform modtager (LFWR). Instrumentet inkluderer også en Digital Processing Unit (DPU) og en Power Converter . Eksperimentet dækker området fra 1 til 16 MHz i frekvens. Lavfrekvensinstrumenterne (MFR, WBR og LFWR) er hovedsageligt dedikeret til undersøgelse af lokale plasmasvingninger i det interplanetære medium og de planetariske magnetkugler, som Cassini passerer igennem. Den højfrekvente modtager (HFR, fremstillet ved Meudon Observatory ) studerer radiobølger, der formerer sig frit i rummet (f.eks. Auroral radiostråling). Langmuir-sonden måler også densiteten og temperaturen på det omgivende medium. Hovedformålene med RPWS-eksperimentet er studiet af det magnetiserede og ioniserede miljø i Saturn: undersøgelse af planetens magnetfelt, måling af lokale forhold in situ , fjernmåling af disse radioemissioner, detektion af lyn. Tordenvejr i Saturnus (og muligvis Titans atmosfære. Instrumentet vejer 6,8 kg, bruger et gennemsnit på 7 watt og producerer en gennemsnitlig datahastighed på 0,90 kbps .
Dette instrument er en radiosender, hvis frekvens og effekt er meget stabil. Den sender altid sit signal mod Jorden, hvor signaltab og mulige frekvensændringer måles nøjagtigt. Dette giver information om de materialer, som radiobølger har passeret igennem, såsom partikler i Saturns ringe eller planetens atmosfære. Dette instrument består derfor af en del, der udgør en del af sonden, og en del, der er placeret på jorden. Instrumentet vejer 14,38 kg og har et strømforbrug på 80,7 watt.
Dette instrument består af et sæt af fire teleskoper, der er i stand til at opfatte ultraviolet stråling . Det blev fremstillet af Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP), University of Colorado, i samarbejde med Max-Planck Institute for Solar System Research i Lindau , Tyskland. Ultraviolette stråler gør det muligt at se gasser, som ikke kan opfattes ved hjælp af spektrometri med synligt lys, og dette instrument har allerede givet anledning til opdagelsen i Saturns system af organer som brint , ilt , vand , acetylen og etan . Det kan være særligt frugtbart at se på en stjerne (især solen) gennem et ikke-uigennemsigtigt objekt, såsom en månes atmosfære, som allerede har gjort det muligt for eksempel at præcist bestemme atmosfærens sammensætning og struktur af Titan. Derudover registrerer dette instrument i ringene på Saturn-objekter ti gange mindre end hvad kamerasystemet er i stand til at observere. Dette instrument vejer 14,46 kg og har et strømforbrug på 11,83 watt. Den overfører sine data til computeren med en hastighed på 32,096 kbit / s .
Dette instrument består af to spektrometriske kameraer. Den første nedbryder synligt lys, og den anden nedbryder infrarød stråling . Dette instrument kan registrere stråling over tre oktaver og fange 99% af spektret af reflekteret solstråling. Det fanger stråling ved 352 forskellige bølgelængder, mellem 0,35 og 5,1 mikrometer. Det er designet til at hjælpe med at bestemme sammensætningen, strukturen og temperaturen på de undersøgte objekter. Det har allerede bestemt tilstedeværelsen af en isvulkan på Titan og frisk is på Enceladus . Derudover bruges det som en del af et langsigtet projekt til at studere den meteorologiske udvikling af Saturn. Dette instrument vejer 37,14 kg og bruger 27,20 watt. Den overfører de indsamlede data med en hastighed på 182,784 kbit / s .