卡西尼惠更斯號

卡西尼－惠更斯號(英語：Cassini-Huygens)是美國國家航空航天局、歐洲空間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－惠更斯號土星探測器是人類迄今為止發射的規模最大、複雜程度最高的行星探測器。

基本介紹

• 中文名：卡西尼-惠更斯號太空探測器
• 外文名：Cassini-Huygens space probe
• 主要任務：對土星進行探測

簡介

卡西尼號探測器以義大利出1生的法國天文學家，土星光環環縫的發現者卡西尼的名字命名，其任務是環繞土星飛行。惠更斯號探測器是卡西尼號攜帶的子探測器，它以荷蘭物理學家、天文學家和數學家，土衛六的發現者惠更斯的名字命名，其任務是深入土衛六的大氣層，對土星最大的衛星土衛六進行實地考察。
1997年10月15日從甘迺迪航天中心發射升空的卡西尼—惠更斯號飛船將於2004年07月到達土星周圍。這個項目由兩部分組成：卡西尼號軌道器會環繞土星及其衛星運行四年之久，而惠更斯號探測器則會深入土衛六濃霧包圍的大氣層並在其表面著陸。安裝在這兩枚探測器上的精密儀器將會為科學家們提供幫助弄清這片神秘而遼闊的區域的重要數據。
卡西尼—惠更斯號是不同國家的三個航天局的協作成果。有十七個國家參與建造了這艘飛船。卡西尼號軌道器由美國國家航空航天局下屬的噴氣推進實驗室建造和管理。惠更斯號探測器由歐洲空間局建造。義大利航天局則為卡西尼號提供了用於通訊的高增益天線。來自世界各地總共超過200位科學家將會參與研究收集到的數據。

“卡西尼”號星際行軌跡

1997年10月15日——— —發射

1998年04月26日——— —第一次掠過金星(變軌)

1998年12月03日——— —深空軌道機動

1999年06月24日——— —第二次掠過金星(變軌)

1999年08月18日——— —掠過地球(變軌)

2000年01月23日——— —掠過小行星帶中的小行星2685

2000年12月30日——— —掠過木星(變軌)

2004年06月11日——— —掠過土衛九

2004年07月01日——— —進入環繞土星軌道

2004年07月02日——— —第一次掠過土衛六

2004年12月25日——— —“惠更斯”號與“卡西尼”號分離

2005年01月14日——— —“惠更斯”號在土衛六著陸

2005年08月01日——— —掠過土衛一

2005年09月23日——— —掠過土衛三

2005年09月25日——— —掠過土衛六

2005年10月10日——— —掠過土衛四

2005年11月25日——— —掠過土衛五

2007年12月03日——— —掠過土衛十一

2008年06月30日——— —基本任務完成

任務

卡西尼號探測器的任務是環繞土星飛行。惠更斯號探測器是卡西尼號攜帶的子探測器,其任務是深入土衛六的大氣層,對土星最大的衛星土衛六進行實地考察。

這是一次漫長的宇宙飛行:單向行程為35億公里,飛行時間為7年。卡西尼是由大力神4B運載火箭發射升空的。為減少發射時運載器的能量,卡西尼是沿著地球—金星-金星-地球-木星的借力飛行路線飛臨土星軌道,探測器於1997年10月15日升空,1998年4月26日首次掠過金星,利用金星引力獲得加速;1999年6月24日再次掠過金星,獲得金星引力的第二次加速;同年8月18日掠過地球,被地球引力再次加速;2000年12月30日掠過木星,又獲得了木星引力的加速。這時它的速度超過了每秒30千米。然後它才徑直向目的地土星飛去。2004年5月18日,來自土星的引力首次超過來自太陽的引力,卡西尼正式進入土星系。

既然是耗費了這么大的成本,花費了如此多的心血,卡西尼-惠更斯號探測器的這次旅行肯定要給人類的宇宙探索帶來一定的回報。它這次是帶著三項任務出發的。一是繞土星飛行76圈,考察土星及其內部構成。卡西尼軌道器主要用於測量土星的全球風場及其波動,長期觀測土星雲相以了解土星雲是怎樣消長和演變的,確定土星大氣層的溫度場、雲的特徵和成分以及深層大氣的內部結構和旋轉,確定土星形成和演變期間的成分、熱通量和輻射環境,研究電離層和磁場之間的關係和日變化以及土星閃電(其跨度可達6萬千米)的發源和特徵。

二是研究神秘的土星環,搞清它到底是怎么形成的。它將繪製土星環物質的成分和大小分布圖,研究環的構形及與土星衛星的相互作用等。它還將探明土星環的成因,為徹底解開大行星的光環之謎作準備。

三是對有31個成員的土星“衛星大家族”進行考察。卡西尼將52次掠過7顆土星衛星,其間它將45次從距土衛六表面約950千米的上空飛過,對其表面進行高清晰度拍照,包括透過雲層用雷達繪製土衛六表面結構圖。

登入過程

經歷了7年35億公里航程的卡西尼號於2004年7月1日10時30分進入土星軌道,開始進行人類有史以來對土星及其31顆已知衛星最詳盡的探測。

卡西尼號從2004年1月起,就開始拍攝土星家族全面、完整的照片和電影。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。

飛離地球7年後,歐洲惠更斯號探測器終於2005年1月14日,在土星的第六顆衛星—泰坦的表面著陸。作為第一個登入土衛六的探測器,科學家希望惠更斯號此行能夠揭開土衛六的神秘面紗。

“卡西尼號”還要環繞土星進行7次近距離飛行,對土星及其大氣、光環、衛星和磁場等進行深入考察。這將成為今年行星科學最引人注目的大事。

全面探測土星家族

“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。

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,還將探測它的磁場,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赤道面成22度夾角的另一平面軌道,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電影,並在9月10日到離開土衛八約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”將逐步增大飛行軌道與土星赤道平面的夾角,最後達到75.6度。這樣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。

評價

“卡西尼——— —惠更斯”計畫是人類首次針對土星的詳盡考察,科學家將由此探知土星光環具有何種複雜結構,如何形成演化。並將探知土衛家族的許多成員的奧秘,其中的探測重點土衛六擁有與史前地球類似的大氣層,還可能有液態甲烷組成的海洋,它的內部是否可能存在原始生命?這一切,都將隨著“卡西尼”號的探測揭開謎底。

誠如美國宇航局戈達德研究所圖像研究小組的安東尼·戴爾吉尼所言:“在如此近距離觀測,我們不僅能看清土星光環的結構,還能了解它的更細微的方面,比如它的斑點、風暴、波動形式等,這比我們早先對土星的觀察細緻了10倍多。”

全球眾多的科學家們現在迫不及待地想看到“卡西尼”號接下來傳回來的數據與照片,他們的心情就像小孩子過聖誕,不知會有什麼意外禮物等著自己。令人倍感高興的是,這個科技“聖誕節”將會持續4年,相信它一定會給人類帶來無數出乎意料的驚喜。