卡西尼號(卡西尼（美國宇航局的太空探測器）):歷史沿革,研發背景,名稱來源,探索歷

卡西尼號(Cassini)是卡西尼惠更斯號探測器的一個組成部分。卡西尼－惠更斯號是美國國家航空航天局、歐洲航天局和義大利航天局的一個合作項目，主要任務是對土星系進行空間探測。卡西尼號探測器以義大利出生的法國天文學家卡西尼的名字命名，其任務是環繞土星飛行，對土星及其大氣、光環、衛星和磁場進行深入考察。

1997年10月，重六噸的“卡西尼”號星際探測器被發射到飛往土星的軌道。這是二十世紀最後一艘行星際探測的大飛船。

參加“卡西尼號”計畫的國家一共有17個，它是人類進入空間時代以來最大型國際合作課題之一。“卡西尼號”直徑3米，高7米，重6.4噸，攜帶了27種最先進的科學儀器設備。“卡西尼號”還攜帶了探測土星最大衛星土衛六的探測器，取名為“惠更斯號”。

基本介紹

中文名：卡西尼號
外文名：Cassini Probe
發射時間：1997年10月15日
發射地點：美國佛羅里達州卡納維拉爾角
隸屬機構：NASA 和 EASA
COSPAR ID：1997-061A
類型：探測器
任務：對土星系進行空間探測
研發：歐美共17個國家
外表尺寸：直徑3米，高7米
重量：總重6.4噸，惠更斯號重319公斤
目前狀態：燒毀於土星大氣，任務結束
任務結束：2017年9月15日

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歷史沿革

研發背景

400年前，義大利科學家伽利略在人類歷史上第一次把望遠鏡對準了天空中的星星，把古老的天文學推進到了一個全新的時代。伽利略在用望遠鏡觀測土星的時候，發現土星的圓面兩側有好像人耳朵一樣的東西。1659年，荷蘭科學家惠更斯在經過更精細的觀測之後確定，土星的這兩個像耳朵一樣的東西，實際上是連在一起的，是一個環繞土星的扁平圓環。

卡西尼出生在義大利，後到法國，擔任巴黎天文台首任台長。1675年，他在對土星光環進行觀測時，發現在這個光環的中間有一條黑暗的縫隙，把光環分為內外兩部分。後來，天文學家就把這條縫隙稱為卡西尼環縫。

1989年10月18日，美國和歐洲合作發射了“伽利略號”太空探測器。1995年12月7日，“伽利略號”進入繞木星飛行的軌道，開始對木星和木星的四顆大衛星進行科學研究。當年，正是伽利略用望遠鏡發現了這四顆木星衛星。把太空探測器取名為“伽利略號”，就是為了紀念伽利略的這一發現。

受到“伽利略號”成功的鼓舞，美國和歐洲進一步合作，又研製了一個飛向土星的太空探測器，並且為了紀念卡西尼當年發現土星光環的環縫，就把這顆太空探測器取名為“卡西尼號”。

參加“卡西尼號”土星探測計畫的國家一共有17個，它是人類進入空間時代以來最激動人心的大型國際合作課題之一。“卡西尼號”直徑3米，高7米，重6.4噸，攜帶了27種最先進的科學儀器設備。“卡西尼號”還攜帶了一個專門用於探測土星最大衛星土衛六的探測器，取名為“惠更斯號”。

名稱來源

卡西尼（Giovanni Domenico Cassini,1625–1712），天文學家。1625年6月8日生於義大利佩里納爾多,1712年9月14日卒於法國巴黎。

卡西尼一生對天文學貢獻良多，其中包括發現土星的四顆衛星 - 土衛五（Rhea）、土衛八（Iapetus）、土衛四（Dione）和土衛三（Tethys），又觀測火星、木星的自轉及土星環的結構，1666年他測定火星自轉周期為24小時40分（誤差約3分）；1668年公布第一個木星曆表。1679年發現土星光環中的一道暗縫 - 後稱“卡西尼環縫”（Cassini's Division）。1683年起，他系統觀測和研究了黃道光(zodiacal light），是最早有系統地觀察研究黃道光的人。

另外，他還計算出地球跟火星間的距離，又精確地推算出地球與太陽間的距離。

探索歷程

“卡西尼號”在台北時間1997年10月15日16時43分發射升空。如果僅僅依靠火箭的推力直接飛向土星，並要求它像現在這樣在7年之內飛到土星，那么使用的燃料決不能少於70噸。然而，人類至今還不能製造可以攜帶這么多燃料的火箭。因此，“卡西尼號”採用了與“伽利略號”類似的辦法，借用行星的引力即引力彈弓效應來加快速度。

“卡西尼號”發射後，首先於1998年4月在距金星284千米處飛掠，利用金星引力獲得加速。之後，它繞太陽一圈，於1999年6月再次在距金星600千米處飛掠，獲得金星引力的第二次加速。同年8月，“卡西尼號”在距地球1171千米處飛掠，被地球引力再次加速。

“卡西尼號”第二次離開地球後，才飛往太陽系的外層。2000年12月，它在距木星約1000萬千米處飛掠，獲得了木星引力的加速。這時，它的速度超過了每秒30千米。然後，它才向目的地土星飛去。

土星離開地球的距離，最近時不到13億千米，最遠時也不超過16億千米，然而“卡西尼號”由於採用了上述迂迴的飛行路線，飛往土星的行程長達35億千米。不過，磨刀不誤砍柴功，飛行的時間並沒有因此增加，而燃料卻大大節省了。

“卡西尼號”太空探測器在經過6年8個月、35億千米的漫長太空旅行之後，於台北時間2004年7月1日12時12分按計畫順利進入環繞土星轉動的軌道，開始對土星大氣、光環和衛星進行歷時4年的科學考察。

“卡西尼號”的任務之一就是對土星的光環進行探測。儘管它初來乍到，然而入軌過程本身，就是在預期4年的探測運行中一個絕好的與土星距離最近的機會，它與土星表面雲層頂部的距離最近時只有大約2萬千米。科學家自然不會放過這個機會開展對土星光環的探測，因此在它入軌的過程中安排了兩次穿越土星光環。

“卡西尼號”是從F環和G環之間的縫隙穿越土星光環的。這道環縫是土星光環中最寬的一道環縫，寬達3萬千米。環縫中，仍然可能瀰漫著一些微粒。“卡西尼號”從環縫中穿過，如果有微粒撞擊到它的要害部位或者攜帶的科學儀器，將有可能造成非常壞的後果。為此，“卡西尼號”在穿越土星光環之前，首先調整姿態，轉身180度，把原來位於尾部朝向地球的直徑4米的盤狀天線，轉到前進方向，成為對付環縫中微粒的“盾牌”。

9時11分，“卡西尼號”調整姿態。10時08分，它開始從光環下面穿越光環；10時11分，它到達光環上方，穿環成功。然後，它再把身子轉回來，讓發動機的噴氣管朝向前方，以便點火後形成減速阻力。10時21分，“卡西尼號”再次轉身成功；10時36分，發動機點火，“卡西尼號”開始減速。在土星引力的作用下，減速後的“卡西尼號”轉過一個大彎，逐漸進入預定的運行軌道。

12時12分，“卡西尼號”的發動機熄火。這時，它已由原來的飛向土星的路線完全轉到環繞土星運行的軌道。然後，它開始對土星和土星光環進行近距離的探測，包括用磁力計測量土星磁場的強度和方向，檢測穿越光環時所碰到的微粒大小和光環厚度，以及估測光環的組成、溫度和結構。

13時32分，“卡西尼號”再次調整姿態；13時58分，它再次穿越光環，從光環上方回到光環下方。然後，它把盤狀天線轉到朝向地球方向，進入正常運行狀態。

“卡西尼號”在環繞土星運行的4年中，將近距離地縱覽土星全貌，對土星和它眾多的衛星進行全面考察。

“卡西尼號”從2004年1月起，就開始拍攝土星家族全面、完整的照片。“卡西尼號”攜帶的照相機，比哈勃太空望遠鏡上的同類照相機性能更好。

在臨近入軌之前，2004年6月11日，它對土衛九進行了探測，拍攝了這顆衛星極其清晰的照片。土衛九是土星距離最遠的一顆衛星，半徑110千米，科學家猜想它是被土星俘獲的一顆小行星。“卡西尼號”在離開它2000千米處經過，對它的質量和密度進行了測量。

2005年2月17日，“卡西尼號”將在離開土衛二1179千米處經過，而同年3月9日，距離更近到499千米。土衛二半徑250千米，表面非常明亮，幾乎能反射百分之百的陽光。科學家懷疑它的表面是光滑的冰層，“卡西尼號”將探測它的磁場，以判斷它的表層下面是否有含鹽分的水存在。

2005年4～9月，“卡西尼號”的軌道將從土星赤道面改變到與這一平面成22度夾角，居高臨下對土星光環和大氣進行測量，進一步探測光環結構、組成光環的物質粒子和土星大氣物理特性。

2005年9～11月，“卡西尼號”將逐個接近土衛四、土衛五、土衛七和土衛三，分別對它們進行觀測。土衛四半徑560千米，土衛五半徑870千米，它們的外表很像我們的月亮，密布環形山。土衛七位於土衛六與土衛八之間，形狀不規則，最長處直徑175千米，很像一顆小行星。土衛三半徑530千米，密度和水一樣，很可能是一個冰球。

2006年7月到2007年7月，“卡西尼號”將系統地監視和拍攝土星、土星光環、土星磁層的圖像。2007年7～9月，它將再次拍攝土星及其家族的影像，並在9月10日到距離土衛八約1000千米處對土衛八進行觀測。土衛八半徑為720千米，其表面一面顏色很暗，另一面卻接近白色，很為奇特。

2007年10月到2008年7月，“卡西尼號”將進一步增大軌道與土星赤道平面的夾角，最後達到75?郾6度。這樣，“卡西尼號”就能更好地觀測土星的光環，測量遠離土星赤道平面處的磁場和粒子、監視土星的兩極地區和觀測土星極光現象。其間，在2007年12月3日和2008年3月12日，它將兩次接近土衛十一，分別在離開土衛十一6190千米和995千米處對這顆衛星進行觀測。

2015年8月17日，是該探測器第五次掠過土衛四表面，距離這顆衛星474公里。

在離開地球近20年後，該探測器於2017年4月26日正式進入任務“大結局”，首次在土星和土星環之間穿越，近距離觀測土星。

台北時間2017年9月15日，卡西尼號土星探測器燃料將盡，科學家控制其向土星墜毀，台北時間19:55，卡西尼號與地球失去聯繫，它進入土星大氣層燃燒成為土星的一部分。“卡西尼號”的任務至此結束。

2019年1月，美國研究人員利用“卡西尼”土星探測器此前發回的數據最新測算得出，土星上一天的時長是10小時33分38秒，比20多年前的測量值短了約6分鐘。

設備組成

卡西尼號電漿分光計（CAPS) ：用於探測土星的電離層和磁場。

宇宙塵埃分析儀（CDA) ：用於探測土星附近的宇宙塵埃。複合紅外分光計（CIRS) ：用於測量被測物體的溫度和成分。

離子和中性粒子質譜儀（INMS) ：用於探測土星附近的離子和中性粒子。

成像科學子系統（ISS) ：用於拍攝照片。

雙重技術磁場強度計（MAG)

磁場成像儀（MIMI)

無線電探測和測距儀（RADAR)

無線電波和電漿波科學儀器（RPWS)

無線電科學子系統（RSS)

紫外成像攝譜儀（UⅥS)

可見光和紅外線測繪分光計（ⅥMS)

卡西尼號攜帶有"惠更斯"號子探測器，它在充滿液態甲烷的土衛六上登入. "惠更斯"在土衛六工作24小時，重點探測土衛六上可能存在的生命跡象. 土衛六是科學家認為的太陽系除地球外最有可能存在生命的星球. 它是土星最大的"月亮",叫作泰坦。

探測任務

隨著“卡西尼”號飛船成功進入土星軌道，太陽系第二大行星周圍首次多出了一顆人造“衛星”。“卡西尼”號的探測被認為是迄今實施的最為複雜的行星際探測計畫，它為期至少4年的近距離觀測，不僅將加深科學家對土星的了解，也有助於揭開地球和生命形成的秘密。

4年中圍繞土星運行76周

按計畫，“卡西尼”號在未來4年圍繞土星運行76周的過程中，將52次“親近”土星的7顆衛星。其中，對土星最大的衛星———土衛六的探測尤其讓人期待。“卡西尼”號在4年中將45次飛經土衛六表面約950公里的上空，並計畫向這顆衛星投下“惠更斯”號探測器。科學家認為，人類可能會在土衛六上找到地球如何形成有利於生命生長環境的線索。

惠更斯號探測器於2004年12月24日（聖誕夜那天）正式脫離“卡西尼”號，開始了奔向土衛六的長達400萬公里的行程。經過20天的長途跋涉，探測器於2005年1月14日穿過土衛六外圍大氣層，展開降落傘著陸，並對土衛六進行兩個半小時的科學探索（因為自身攜帶的能源有限）。探索結果將通過“卡西尼”號，傳回給地球上的科學家。“惠更斯”號探測器是首個在月球以外的一顆天然衛星上登入的人造探測器。

地球和土衛六大氣層中富含氮

在太陽系各大行星及其衛星中，只有地球和土衛六大氣層中富含氮。據推測，早期地球上也許存在大量類似甲烷的碳氫化合物。科學家們說，土衛六上可能冷藏著很多化合物，一些類似化合物也許在生命誕生之前就存在於地球上。甚至有科學家認為，“卡西尼”以及“惠更斯”的探測結果將會顯示，土衛六將比現階段的地球與早期地球更為相似。

參與這次探測計畫的歐洲航天局科學家讓。皮埃爾。勒布雷頓說：“在某種意義上，‘卡西尼’號和‘惠更斯’號就像時間機器一樣，帶我們去探測以前從來沒有見過的世界，那個世界就像45億年前我們的地球。”

據新浪科技訊台北時間2012年7月2日訊息，據美國宇航局網站報導，來自卡西尼探測器的最新數據顯示土星最大的衛星土衛六冰封的地下可能存在一個液態水層。卡西尼號還在勤勤懇懇地工作，為我們送來關於遙遠行星的信息。

熱點問題

不登入土星

問：“卡西尼”號探測器的計畫只是繞土星飛行，它為什麼不登入土星。

答：因為土星本身是一個“氣球”。它的大氣層厚達幾萬公里，核心很小。既然表面沒有陸地，飛船也就無法登入了。即使飛抵土星，飛船也可能被它巨大的氣壓所擠扁，燒毀。

雖然這次不會深入土星大氣，飛船攜帶的“惠更斯”號探測器將登入土星最大的衛星——土衛六。土衛六與40億年前冰天雪地的地球有些相似，它能帶給我們驚喜。

人類能否到達土星

問：人類已經登上月球，並計畫進軍火星。那我們人類有可能到達土星嗎？

答：人類到土星上去是不可能的，也沒有這個必要，因為土星不是固體星球。當然，派遣太空人前往土星環繞它飛行和觀測的計畫是可能的，也遲早會實現，只是還面臨許多不能解決的問題：

第一，飛行時間太長，太空人的日常生活怎么辦？

第二，如前文所說，飛船無法在土星上著陸。

第三，“卡西尼”號探測器買的是一張“單程車票”，再也無法回到地球，而對於太空人來說，安全返回是第一位的。

怪異航行路線

根據引力助推原理，科學家們為“卡西尼”號設計了一條通往土星的智慧曲線，這條智慧曲線的奇特之處在於：首先是它沒有直接向土星飛去，而是先向內跑到了金星上空；其次是它圍繞地球繞了好幾個圈子，才把目的地對準土星，整個行程達到了35.2億千米，是地球與土星的實際距離的2.5倍以上。它的飛行軌跡是一條旋轉的曲線，是若干條雙曲線截線的組合，看起來就像田螺背上的螺旋。

助推

第一次金星引力助推時間：1998年4月26日

助推高度：337千米

助推前速度：37.2千米/秒

助推後速度：40.9千米/秒

引力助推速度：3.7千米/秒

金星第二次引力助推時間：1999年6月24日

助推高度：598千米

助推前速度：39.2千米/秒

助推後速度：42.3千米/秒

引力助推速度：3.1千米/秒

（以下是逆太陽引力場方向飛行，速度漸慢）

地球引力助推時間：1999年8月18日

助推高度：1166千米

助推前速度：35千米/秒

助推後速度：39.1千米/秒

引力助推速度：4.1千米/秒

木星引力助推時間：2000年12月30日

助推高度：1000萬千米

助推前速度：11.6千米/秒

助推後速度：13.7千米/秒

引力助推速度：2.1千米/秒

入軌土星軌道時間：2004年7月1日

發射

1997年10月15日，“卡西尼”號發射升空，以12.4千米/秒的速度擺脫地球引力向太空飛去。但“卡西尼”號卻沒有對準遠離太陽的土星軌道，而是“南轅北轍”，向地球公轉軌道的內側飛去，原來它是去金星借力去了。金星是距地球最近的行星，平均距離約4150萬千米，作為探測器借力的第一站最為合適。

“卡西尼”號的發射時間也是經過精心安排的，以便它在合適的時候、以適當的角度與金星會合，借到金星的引力。“卡西尼”號發射後要通過霍曼轉移軌道恰好飛越金星上空，而它飛越時金星又要恰好處於太陽的東北方向(從地球上看去)，以便“卡西尼”號借力後順勢向太陽系外側飛去。

飛向金星

“卡西尼”號1997年10月15日發射升空時，金星正好在與地球相對位置的太陽另一側(這叫“上合”)，“卡西尼”號離開地球之初以約26千米/秒的速度(探測器離開地球後的速度是以太陽為參照系計算的)向金星軌道飛去，由於是順著太陽引力場方向飛行，“卡西尼”號的速度在漸漸加快，最終達到了約37千米/秒。

第一次金星借力

1998年4月26日，“卡西尼”號在金星上空300千米處第一次掠過金星，獲得了3.7千米/秒的加速。使其速度從37.2千米/秒增加到40.9千米/秒。另外，“卡西尼”號之所以和金星這么近距離的接觸，是因為它想從金星的這次引力助推中獲得更大的轉彎角，一般而言，在近處慢速飛越一行星，比在遠處快速飛越時所產生的轉彎角大得多。當“卡西尼”號飛出金星的引力範圍時，不僅速度增加了，而且還被金星的引力改變了飛行方向，往太陽系外側飛去。

第二次金星借力

在“卡西尼”號和金星擦肩而過後，增大的速度能支持它飛到離太陽更遠一些軌道，怎奈金星引力實在太小了，“卡西尼”號無法藉助一次的引力助推把自己送到更高一層的行星軌道上，因此當“卡西尼”號在1998年12月飛至地球軌道與火星軌道之間後，速度又漸漸變慢，再次被太陽引力拉回內側，並且在1999年6月24日再度回到金星軌道，再一次藉由金星的引力加速。

回到地球借力

在科學家的精密計算里，也許這樣還不夠支撐“卡西尼”號到達外行星，於是，“卡西尼”號下一個借力目標是地球和木星。因此，在第二次借力前，要計算好金星與地球之間的霍曼轉移軌道，同時還要一併計算此後“卡西尼”號從地球到木星的霍曼轉移軌道。這樣才能不差分毫地從金星到地球再到木星進行連貫借力。

第二次飛掠金星後，經過兩個月的時間，“卡西尼”號在1999年8月18日飛掠地球，在獲得了地球的引力加速後，最終告別地球，獨自奔向了寒冷而漆黑的外行星際空間。2000年1月，它成功穿越荊棘叢生的小行星帶。

木星借力

2000年12月，“卡西尼”號在距木星約1000萬千米處飛掠。木星太大了，如果條件合適，對它進行繞越飛行的太空飛行器，可能會在它強有力的助推下永遠飛離太陽。因此對於飛往土星的“卡西尼”號，木星的加力絕對是不可或缺的。最後，它才向真正目的地土星飛去。

終於來到土星

2004年5月18日，來自土星的引力首次超過來自太陽的引力，“卡西尼”號正式進入土星系； 2004年7月1日，“卡西尼”號開始了進入土星軌道扣人心弦的“最後一跳”：為了不被土星重力場“捕獲”而直墜土星，它啟動了減速火箭，進行了最後一次關鍵性減速，時間長達96.4分鐘。隨後，“卡西尼”號成功進入預定軌道，成為土星的第一顆人造衛星。

“卡西尼”號在這次漫長的7年飛行過程中定位精準，所進入的土星軌道非常接近原計畫軌道。這么複雜的加速、飛行路線，就決定在開始發射的那一瞬間，發射的方向和力量都要計算得準確無誤，而且向金星、地球、木星借力的時間、位置都要一次性計算完成，科學家的精準計算真是令人感慨！這裡，還要感謝人類的一份幸運，因為太空中隨便哪個不期而遇的小石塊都可能把卡西尼撞得粉碎。

探測成果

據美國宇航局官方網站17日報導，2012年10月15日是美國宇航局的“卡西尼”號飛船升空15周年。自1997年10月15日發射以來，這顆行星際探測器的飛行距離已超過38億英里(約合61億公里)，足以環繞地球15.2萬次。在兩次飛越金星、地球和木星之後，“卡西尼”號朝著土星進發，2004年進入土星軌道。迄今為止，這顆探測器對土星及其星環和衛星的觀測已有8年時間。

卡西尼號“親密接觸”土衛五超清晰拍攝冰凍表面

據英國每日郵報3月17日報導，上圖是美國宇航局“卡西尼”號探測器近距離靠近土衛五表面時拍攝的原始照片。從照片中，我們可以清晰的看到土衛五的冰凍表面，並且有數以百萬計的太空岩石碰撞形成的大隕石坑。“卡西尼”拍攝這些照片時，大約距離地球12億公里。

當卡西尼號抵達土衛五表面上空997公里處時，拍攝到了土衛五崎嶇不平的表面。據悉，土衛五是土星系統62顆衛星中的第二大衛星，直徑有1500公里。第一大的土衛六體積是土衛五的3.5倍，土衛五的發射性非常好，它的表面有大量的冰層物質，同時也有許多隕石坑。據介紹，土衛五是太陽系內隕石碰撞最嚴重的星球之一。

土衛五是由岩石和冰水物質構成，表面溫度較低，在零下218攝氏度至零下173攝氏度之間，其岩石硬度大於地球。除了測量土衛五引力場作用力，卡西尼探測器在飛越這顆衛星時還搜尋灰塵樣本，從而確定微小隕石碰撞其表面的等級。

卡西尼號探測器捕捉金星從土星環中穿過

美國宇航局的“卡西尼”號飛船以前公布了這張壯觀的土星圖片，這是它從土星的陰影處飛過時拍攝的。相機面向土星和太陽的方向，因此這顆行星以及它的環是背光的

這是經常被稱之為“地球的孿生兄弟”的那顆行星的獨特肖像照。美國宇航局的“卡西尼”號飛船捕捉到的這張令人驚嘆的金星圖片顯示，它正從土星環里穿過。

距離土星非常遙遠意味著金星在圖片中看起來只是一個白點，它位於圖片的右上方。儘管金星擁有的由二氧化碳組成的大氣溫度高達近900華氏度(500攝氏度)，地表壓強是地球的100倍，但是它被認為是我們綠色家園的孿生兄弟，這是因為它們的大小、質量、岩石成分和軌道都相差無幾。與水星、地球和火星一樣，金星是太陽系裡圍繞太陽相對較近的軌道運行的一顆岩質“陸地”行星。它被一層厚厚的硫磺酸雲團包裹住，因此顯得很明亮。

美國宇航局表示，這個視角是從土星環下方大約17度角向土星環昏暗的一側看。該圖是在2012年11月10日用“卡西尼”號飛船上的廣角相機從可見光範圍拍攝的。該局稱：“圖中明亮的弧線是土星的一部分。從圖上可以看到土星背後的一部分環的輪廓，土星正面被土星環散射的陽光稍微照亮。

“卡西尼號”在土衛六發現微型“尼羅河

美國航天局“卡西尼”項目的科學家發現，地球之外似乎存在著一條與尼羅河相似但要小很多的河流：這條河位於土星的衛星土衛六上，從“源頭”通向一片巨大的海洋，長度超過400公里。這是首次有如此高清的圖像顯示地球之外存在這樣龐大的“水系”。

科學家推斷這條位於土衛六北極地區的河流充斥著液態烴，因為在高清的雷達圖像中，整條河流都呈暗色，說明表面很平坦。

拍地球

擔負拍照重任的是“卡西尼”號土星探測器和“信使”號水星探測器。美國航天局18日發表聲明說，這兩個探測器正在調整狀態，將於2013年7月19日和20日將鏡頭對準地球。美國航天局還專門在其官網上建立了一個“向土星揮手”專題，呼籲人們走出家門，迎接這一難得的“星際照相”機會。

“卡西尼”號給地球照相的時間是美國東部時間19日5時27分至5時42分（台北時間17時27分至17時42分），持續15分鐘。屆時，土星將遮擋住太陽刺眼的光芒，為“卡西尼”給地球照相提供了絕佳機會。當然，如果你屆時沒有做好拍照的姿勢也沒有關係，因為拍照時“卡西尼”距地球14．4億公里，地球最終在照片上也只會是一個小點。

發現土星光環

“卡西尼-惠更斯”號土星探測器上實現了環繞土星運行軌道飛行的計畫，並發回了一組關於土衛六“泰坦”號的最新、最清晰的照片。科學家們為此感到既興奮，又迷惑。

土星的光環和土衛六“泰坦”成了科學家們最為關注的兩個熱門話題，並且，他們還發現了也許能幫助其發現土星光環產生及將來消亡的一些新線索。關於土星的最新發現使科學家們進行了更多動作：指揮“卡西尼-惠更斯”號探測器再次接近土星。第二次接近土星的行動也許會在2012年12月底左右展開，那時候，來自歐洲的“惠更斯”號探測器將耗時2個半小時，穿越土衛六“泰坦”號的大氣層，降落在土衛六的表面。

儘管沒有發現土衛六有水的證據，但“卡西尼-惠更斯”號的最新發現已經讓行星科學家們大開眼界了。負責“惠更斯”號探測器登入土衛六表面項目的計畫管理人員馬克-李斯說：“在僅僅一個周末的時間內，我們改變了過去的看法，推翻了從地基觀測站和哈勃天文望遠鏡所觀測到的一些數據資料。”

研究土衛六構造

利用裝有特殊濾光器的光學照相機，科學家們探測到了被厚厚雲霧遮蓋著的大片或明或暗的土衛六表面。很明顯，這些明暗不同的地方是土衛六地表崎嶇不平的一個證據。科學家們從“卡西尼”號發回的照片中，發現了至少一個圓形的圖案，這也許是土衛六遭受太空不明來客撞擊所留下的一個大坑。除了圓形輪廓，照片上還有一些布滿寬線條的圖案。

不一樣的雲層

科學家們發現，除了一片特別炫目的雲外，“泰坦”號的天空幾乎沒有一絲雲的痕跡。這片特別炫目的雲面積跟美國的亞利桑那州大小差不多，位於“泰坦”號的南極，在土星的夏季，這裡一天都可以得到光線的照射。這塊罕見的雲需要四五個小時才能形成，類似於地球上夏季出現的堆積雲。但“泰坦”號上的雲層主要由甲烷組成，而不是主要水組成。

“卡西尼”號探測器還通過分光計拍到了“泰坦”號的一些照片，分光計的波長從可見到紅外線光不等。照片顯示，土衛六表面到處分布著冰塊和碳氫化合物。令科學家們感到奇怪的是，土衛六上發出碳氫化合物信號的地方，能夠以某一波長向其它有冰塊的地方“發報”。

稍早時候，研究人員對環繞土星的光環竟然如此美麗感到大為驚奇。鮑科博士表示，即便自己事先就有心理準備，但還是沒想到土星的光環有那么漂亮，而且那么清晰，“實在令人震驚”。

科學家們還發現，位於土星光環之間的“卡西尼縫”充滿了灰塵，這是迄今所發現的土星的最外層光環。就是這層光環，每秒可引發680次土星物質間的碰撞，也就是說，每秒可給土星留下10萬個左右的大小土坑。

土星巨大氧氣流

在“卡西尼”號探測器這次靠近土星的時候，科學家們發現土星的光環突然向外噴射出一股巨大的氧氣流。這股氧氣流來自何方，命歸何處，科學家們覺得這是個新的謎團，需要今後逐步找到答案。負責收集“卡西尼”號探測器發回數據的科學小組成員唐納德-謝曼斯基懊悔不已地說：“如果這是(土星上所發生的)一件大事，我們就錯過了。”

謝曼斯基推測認為，這股巨大的氧氣流也可能是土星光環中的兩個三四英里長的物體發生碰撞後產生的。

另外一個問題：土星光環有多大年紀？各方對這一問題肯定會有不同的見解。據粗略計算顯示，如果土星光環所具有的質量按照一定的比例逐漸消失，同時沒有其它物質對其進行補充，象E環這樣的土星光環將在未來1億年內徹底消亡。

未來

美國科羅拉多州布爾德太空科學協會研究員、“卡西尼”號探測器圖片小組組長卡洛林-鮑科認為，土衛六照片上的線條圖案的東西，可能是研究“泰坦”號基本構造及其基本特徵的最初資料。鮑科指出，太陽系裡其它體積較大的月亮照片也有線條狀圖案，但“泰坦”號所具有的線條狀圖案非常獨特。

研究人員警告說，從20多萬英里的地方觀察“泰坦”號，人們不可能將其表面的山脈、海洋或湖泊等地形特徵分辨得十分清楚。“泰坦”號表面究竟是什麼樣的地形，還有待人類探測器更近距離的觀測。不過，美國亞利桑那大學“卡西尼”號探測器光學成像小組行星科學家伊莉莎白-特托爾認為，既然沒有從“泰坦”號上發現大量環形印痕，這表明“泰坦”號的地質活動十分活躍。

2016年11月起，“卡西尼”號將開始一系列變軌機動，進一步靠近土星。這些機動將從F環(最外側的土星主環)外開始。2017年4月，與“泰坦”的最後一次親密接觸將把“卡西尼”號飛船送上在土星最內側星環飛越土星的軌道。經過22次近距離飛越，與遠處“泰坦”最後一次接觸受到的重力攝動將讓“卡西尼”號進一步靠近土星。

結束使命

2017年9月，“卡西尼號”燃料將用盡，科學家們擔心卡西尼號可能失控墜毀在土星周圍可能存在生命的衛星上，對其造成影響，於是控制“卡西尼號”接近土星，令其焚毀於土星的大氣層中。“卡西尼號”進入土星大氣層，並儘可能多地回傳土星大氣的數據。

最終，太平洋時間2017年9月15日凌晨4時55分（台北時間9月15日19時55分），“卡西尼號”的信號消失，這意味著這顆探測器在83分鐘前於高壓和高溫下蒸發殆盡，完全投入土星的懷抱。這也標誌著“卡西尼號”土星探測任務的結束。NASA在場人員始終平靜地監控信號直到最後一刻，在現場負責人宣布信號消失後，全體起立鼓掌。這些最後信號的分析工作，可能要持續數年，這顆探測器的最後信號仍有可能帶來新的發現。

卡西尼號(美國宇航局的太空探測器)