20 lat odysei kosmicznej sondy Cassini

Fot. NASA
"Widziałam rzeczy, w które Wy, ludzie byście nie uwierzyli... pierścienie Saturna lśniące w promieniach Słońca... sięgające czerni kosmosu fontanny lodu na Enceladusie... rzeki i morza płynnych węglowodorów na Tytanie smagane deszczem z metanu... patrzyłam na błyski zorzy w polu magnetycznym gazowego giganta... czas umierać..." - być może tak wyglądałby ostatni komunikat Cassini nadany dziś tuż przed godziną 14, gdyby sonda była wyposażona w tzw. silną sztuczną inteligencję. A jak było naprawdę?

15 października 1997 roku, z przylądka Canaveral na Florydzie od Ziemi oderwała się rakieta nośna Titan IVB/Centaur unosząca na swoim pokładzie zbudowany przez NASA orbiter Cassini oraz skonstruowany dzięki wysiłkom Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) próbnik Huygens. Tego dnia rozpoczął się tryumfalny pochód ludzkiej nauki na drodze do eksploracji najbliższego nam kosmosu. Myliłby się jednak ten, kto sądzi iż rakietę skierowano od razu na bezpośredni kurs do Saturna. Wyniesienie ładunku poza niską orbitę okołoziemską – strefę opanowaną przez Międzynarodową Stację Kosmiczną, liczne satelity czy wszystkie misje wahadłowców w ramach programu STS – i pokonanie grawitacji układu Ziemia-Księżyc wymagało niezwykle wyrafinowanego planowania trasy. Chodziło o to, by lot na Saturna wykorzystywał możliwie najmniejszą ilość paliwa, tak by wynoszony ładunek dotarł do celu w najbardziej efektywny energetycznie sposób. Gdzie zatem Cassini i Huygens poleciały najpierw? Odwiedzić najbliższą sąsiadkę naszej planety – Wenus.

cassini nad Wenus
Wenus – pierwszy obiekt odwiedzony przez Cassini. Sonda na ilustracji pokazana jest bez osłon termicznych (fot. NASA)

25 kwietnia 1998 roku, Cassini z próbnikiem Huygens na pokładzie dokonuje w pełni kontrolowanego przelotu nad planetą Wenus. Sonda znalazła się bardzo blisko najgorętszej planety naszego układu przelatując zaledwie 286 kilometrów nad jej powierzchnią. Dzięki asyście grawitacyjnej Wenus prędkość sondy wzrosła o 7 km/s. Wciąż jednak była zbyt niska, by – bez zużywania dodatkowego paliwa – móc dotrzeć do Saturna. Dlatego Cassini po okrążeniu Słońca ponownie odwiedza Wenus 24 czerwca 1999 roku, ponownie przelatując nad jej powierzchnią, tym razem nieco wyżej, 600 kilometrów nad jej powierzchnią i ponownie wykorzystując asystę grawitacyjną Wenus kieruje się… z powrotem w stronę układu Ziemia-Księżyc.

Cassini nad Ziemią
Cassini nad Ziemią, znowu i tym razem po raz ostatni (fot. NASA).

Nad naszą przepiękną planetę Cassini dociera blisko 2 lata od startu, dokładnie 17 sierpnia 1999 roku sonda dokonuje przelotu nad południowo-wschodnim Pacyfikiem, zbliżając się do Ziemi na odległość 1100 km od jej powierzchni. Wydaje się to blisko, ale to wciąż ponad dwukrotnie dalej niż wysokość, na której orbituje Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Dzięki asyście grawitacyjnej Ziemi, Cassini zyskuje 5,5 km/s – tyle już wystarczy by bez marnowania choćby jednej kropli paliwa opuścić układ planet wewnętrznych.

Cassini - pas asteroid
Pas asteroid, kolejny punkt trasy Cassini (fot. NASA).

Zyskana prędkość pozwala sondzie wlecieć w pas asteroid już w grudniu 1999 roku – to pokazuje przyrost prędkości sondy, która do tego miejsca z Ziemi doleciała znacznie szybciej niż do Wenus po starcie. Pas asteroid znajduje się znacznie dalej od Ziemi niż Wenus. Pas asteroid to okazja do wykorzystania jednego z przyrządów pomiarowych sony – tzw. modułu CDA (Cosmic Dust Analyzer), czyli analizatora kosmicznego pyłu. Nazwa jak najbardziej właściwa, urządzenie na pokładzie Cassini to niezwykle czuły przyrząd zdolny do zarejestrowania cząsteczek o wielkości rzędu tysięcznych części milimetra (mniejszych od wielkości czerwonych komórek krwi), a niekiedy zdolny do rejestracji cząstek o wielkości wirusa (milionowa część milimetra). Cząstki po wyłapaniu przez detektor są anihilowane, dzięki czemu analizatory chemiczne CDA mogą poznać dokładny skład chemiczny wykrytych cząstek. Pas asteroid to szeroka i bardzo luźno wypełniona przestrzeń – wbrew temu co możemy zobaczyć na licznych filmach SF, szansa by sonda uderzyła w jakąkolwiek asteroidę jest niezwykle mała. Cassini opuszcza tę część Układu Słonecznego w kwietniu 2000 roku.

30 grudnia 2000 roku Cassini dociera na odległość ok. 10 milionów kilometrów od Jowisza – to najkrótszy dystans na jaki sonda zbliżyła się do największej planety naszego systemu. Tutaj Cassini wita się z innym towarzyszem, orbitującą wokół Jowisza sondą Galileo, z którą wspólnie przeprowadzają badania gazowego giganta. Cassini jest tu jednak tylko przelotem, wykorzystuje kolejną asystę grawitacyjną i gna dalej w kierunku Saturna.

Cassini - pierwsze zdjęcie Saturna
Pierwsze zdjęcie Saturna (fot. NASA).

Niemal dwa lata później, 31 października 2002 roku kontrolerzy misji przeprowadzają test kamer pokładowych Cassini wykonując pierwsze zdjęcie celu: planety Saturn. Do niej samej Cassini dotrze dopiero za kolejne 20 miesięcy. W momencie wykonywania fotografii, sonda znajdowała się w odległości 285 milionów kilometrów od Saturna. Nie znaczy to jednak, że w ciągu tych 20 miesięcy Cassini czekała bezczynnie. Trzy miesiące od celu, 7 kwietnia 2004 roku, sonda przesłała zdjęcia zjawisk pogodowych na Saturnie, dokładniej połączenia się dwóch gigantycznych sztormów w jeden. Niemal dwa miesiące później, 31 maja 2004 roku Cassini odkrywa dwa małe, dotychczas nieznane księżyce Saturna: Methone i Pallene. Ich średnica to – odpowiednio – 3 i 5 km. Tym samym liczba znanych ludzkości satelitów Saturna wzrasta do 60.

cassini - zdjęcie phoebe
Phoebe – pierwszy księżyc Saturna odwiedzony przez sondę Cassini (fot. NASA).

11 dni później, 10 czerwca 2004 roku Cassini otwiera kolejny rozdział w swojej podróży dokonując przelotu nad księżycem Phoebe. Takich przelotów Cassini w swojej misji będzie miała jeszcze mnóstwo, ale to właśnie od Phoebe się zaczęła eksploracja jakże licznego układu satelitów Saturna. 1 lipca 2004 roku o godzinie 21:12 uniwersalnego czasu skoordynowanego (22:12 czasu polskiego) Cassini staje się pierwszym w historii wytworem ludzkich rąk, który trafia na orbitę drugiego co do wielkości gazowego giganta.

Huygens ląduje na Tytanie
Próbnik Huygens ląduje na Tytanie (fot. NASA/ESA)

Kolejne, niezwykle ważne dla misji wydarzenie następuje w styczniu 2005 roku. Cassini znajduje się blisko Tytana, który był celem próbnika Huygens. Próbnik żegna się z Cassini i o godzinie 12:30 czasu polskiego, 14 stycznia 2005 roku ląduje na powierzchni tego księżyca. Dotychczas dla nas bardzo tajemniczego, skrywającego swoją powierzchnię za niezwykle gęstą, nieprzejrzystą atmosferą. Co takiego zobaczył Huygens? Tego dowiecie się z poniższego filmu.

 

Zdjęcia przesłane przez próbnik zbudowany przez ESA są niezwykłe. Ujawniają nam zjawiska meteorologiczne podobne do ziemskich. Jest jednak istotna różnica – rzeki i jeziora na Tytanie, deszcze rzęściście skraplające powierzchnię tego księżyca to nie woda, lecz ciekłe węglowodory.

Cassini tymczasem podąża dalej swoją trasą odwiedzając kolejne obiekty. 16 lutego 2005 roku magnetometr zainstalowany na pokładzie sondy rejestruje atmosferę Enceladusa zakłócającą  magnetosferę Saturna. Było to o tyle dziwne, że Enceladus to księżyc o średnicy zaledwie 500 km – o wiele za małej, aby jego grawitacja była w stanie utrzymać jakąkolwiek atmosferę. Uzyskane pomiary są na tyle intrygujące, że naukowcy planują trasę Cassini, by móc Enceladusowi przyjrzeć się znacznie dokładniej później. 13 lipca 2005 roku kamery Cassini rejestrują niezwykle intrygującą, praktycznie pozbawioną kraterów pouderzeniowych powierzchnię Enceladusa, co oznacza, że powierzchnia tego księżyca jest bardzo młoda w sensie geologicznym. Dalsze badania tego księżyca ujawniają wodę w stanie ciekłym, która wydostaje się spod powierzchni Enceladusa w postaci lodowych gejzerów.

cassini saturn
Niezwykłe zdjęcie Cassini, ujawniające nieznane dotychczas, nowe pierścienie Saturna (fot. NASA).

14 września 2006 roku Cassini przesyła niezwykłą fotografię. Sonda znajduje się w tym momencie po przeciwnej stronie Saturna względem Słońca. Poświata generowana przez naszą dzienną gwiazdę ujawnia sondzie niezwykły widok przedstawiający nowe, nieznane wcześniej pierścienie Saturna.

31 maja 2008 roku, po czterech latach orbitowania w systemie Saturna główne założenia misji zostały zrealizowane. Tym samym można już wówczas było powiedzieć, że misja zakończyła się pełnym sukcesem. Ale nie, za dobrze nam szło, by przerywać ją w tym momencie. Tym bardziej, że przecież jest jeszcze tyle ciekawych obiektów do zbadania.

cassini i enceladus
Powierzchnia Enceladusa, kolory nie są rzeczywiste (fot. NASA).

Enceladus to jeden z najbardziej intrygujących naukowców obiektów w systemie Saturna. Niewielki, lodowy księżyc, nie dość, że zawiera ciekłą wodę, to wykryto na nim również tlenek i dwutlenek węgla. 13 sierpnia 2008 roku Cassini wykonuje bardzo dokładnie zdjęcia powierzchni tego księżyca, udaje się namierzyć punkty występowania lodowych gejzerów, sonda zmierzyła nawet głębokość bruzd lodowych na biegunie południowym Enceladusa – te widoczne na powyższej fotografii mają nawet 300 metrów głębokości. W tym samym roku, 8 października Cassini dokonuje najbliższego w całej swojej misji przelotu nad Enceladusem, znajdując się zaledwie 25 kilometrów nad jego powierzchnią.

Cassini - lodowe gejzery Enceladusa
Gejzery na Enceladusie (fot. NASA).

Tak niewielka odległość pozwoliła kamerom sondy dokładnie zarejestrować liczne lodowe gejzery na powierzchni tego księżyca. Był to też czas niezwykle intensywnych pomiarów dokonywanych przez wspomniany już wcześniej moduł CDA, czyli chemiczny analizator pyłu.

W kolejnych miesiącach Cassini odkrywa cząstki amoniaku na Enceladusie, wykrywa kolejny, nieznany wcześniej niezwykle mały księżyc Aegaeon (zaledwie 300 metrów średnicy), rejestruje pas radiacyjny wokół księżyca Dione i wiele, wiele więcej – nic zatem dziwnego, że 2 lutego 2010 roku ludzie odpowiedzialni za misję Cassini, decydują się o jej przedłużeniu do 2017 roku. Pozwoli to sondzie Cassini obserwować układ Saturna przez niemal połowę jego podróży wokół Słońca.

Decyzja o przedłużeniu misji była jak najbardziej słuszna, 28 listopada 2010 roku Cassini przelatuje nad księżycem Rhea, wykrywając na nim niezwykle cienką, ale bardzo wyjątkową atmosferę. To jedyne ciało niebieskie oprócz Ziemi, którego atmosfera zawiera tlen. Jednak atmosfera Rhei jest bardzo, bardzo rzadka. Superczułe przyrządy pomiarowe Cassini wykryły średnio jedną cząstkę tlenu w objętości 11 centymetrów sześciennych.

cassini i sztorm na Saturnie
Gigantyczny sztorm na Saturnie (fot. NASA).

4 grudnia 2010 roku kamery pokładowe Cassini rejestrują niezwykłe zjawisko pogodowe na Saturnie. Ten gigantyczny sztorm widoczny na powyższej fotografii rozciąga się w kierunku północ-południe na odległość 15 tysięcy kilometrów. Huragan Irma przy tym to zaledwie lekki zefirek.

Cassini i Ziemia
Jaki obiekt pokazuje strzałka? (fot. NASA)

18 lipca 2013 roku Cassini wykonuje kolejne niezwykłe zdjęcie. Przesyła na Ziemię zdjęcie jej samej, widocznej z orbity Saturna. Tak, ten niewielki, błękitny punkt to my. W tym miejscu musimy zacytować Carla Sagana:

Spójrz ponownie na tą kropkę. To Nasz dom. To my. Na niej wszyscy, których kochasz, których znasz. O których kiedykolwiek słyszałeś. Każdy człowiek, który kiedykolwiek istniał, przeżył tam swoje zycie. To suma naszych radości i smutków. To tysiące pewnych swego religii, ideologii i doktryn ekonomicznych. To każdy myśliwy i zbieracz. Każdy bohater i tchórz. Każdy twórca i niszczyciel cywilizacji. Każdy król i chłop. Każda zakochana para. Każda matka, ojciec i każde pełne nadziei dziecko. Każdy wynalazca i odkrywca. Każdy moralista. Każdy skorumpowany polityk. Każdy wielki przywódca i wielka gwiazda. Każdy święty i każdy grzesznik w historii naszego gatunku, żył tam. Na drobinie kurzu zawieszonej w promieniach Słońca. Pomyśl o rzekach krwi przelewanych przez tych wszystkich imperatorów, którzy w chwale i zwycięstwie mogli stać się chwilowymi władcami fragmentu tej kropki. Naszym pozą. Naszemu urojonemu poczuciu własnej ważności, naszej iluzji posiadania jakiejś uprzywilejowanej pozycji we wszechświecie, rzuca wyzwanie ta oto kropka bladego światła.

Carl Sagan

cassini - heksagonalny sztorm na biegunie Saturna
Niesamowity, heksagonalny sztorm na północnym biegunie Saturna (fot. NASA)

 

W tym samym roku, 3 grudnia Cassini rejestruje serię zdjęć zadziwiającego zjawiska: heksagonalnego sztormu wokół północnego bieguna Saturna.

Począwszy od 2015 roku Cassini rozpoczyna już ostatni etap swojej podróży, dokonując po raz ostatni przelotów nad księżycami Saturna. 30 maja 2015 roku ostatni raz przelatuje nad powierzchnią niezwykle poszatkowanego kraterami meteorytowymi Hyperiona, 16 sierpnia po raz ostatni kamery Cassini spoglądają na powierzchnię Dione dokonując zdjęć powierzchni tego lodowego księżyca w najwyższej jak dotąd rozdzielczości. 18 grudnia Cassini wykonuje pożegnalny przelot nad fascynującym światem Enceladusa. 23 marca 2016 roku Cassini odnotowuje najwyższy szczyt na powierzchni tytana. Alpiniści przyszłości będą mieli do zdobycia najwyższą górę pasma Mithrim Montes o wysokości 3337 metrów.

cassini i księżyc Atlas
Księżyc Atlas, czyli „latający spodek” Saturna (fot. NASA).

12 kwietnia 2017 roku Cassini wykonuje przelot w odległości 11 tysięcy kilometrów od księżyca Atlas, wykonując jego najdokładniejsze jak dotąd zdjęcia. Uwagę zwraca charakterystyczny kształ „latającego spodka” tego księżyca. Wymiary tego ciała niebieskiego to 40,8 x 35,4 x 18,8 km. Księżyc ma nie tylko niezwykły kształt, ale wyróżnia go też jego miejsce na orbicie Saturna, które współdzieli z pierścieniami pasma A gazowego giganta. Tego samego dnia Cassini wykonuje ostatnie już w swojej misji zdjęcie Ziemi znajdującej się wówczas 1,4 miliarda kilometrów od sondy.

26 kwietnia 2017 roku rozpoczyna się procedura zaprogramowanego zniszczenia sondy nazwana „The Grand Finale”. Cassini wykonała 22 okrążenia nurkując pomiędzy pierścienie a powierzchnię planety. Dziś miał miejsce ostatni etap Grand Finale – sonda zakończyła swoją fascynującą podróż nurkując w atmosferę Saturna. | CHIP

Źródło: NASA