20年后,它撞向土星 | 看客

摘要: 致敬卡西尼20年太空之旅。

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完成最后一圈土星环游后,卡西尼如流星般坠入土星,消融在炽热的大气层中。在此之前,它努力将天线朝向地球,作一声最后的道别。



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经历漫长的太空跋涉后,卡西尼号探测器的燃料即将耗尽。20年间,它只身踏足未知的土星领域,源源不断地采集信息传回地球。


通过卡尼西,人类发现了如鹅卵石般光滑的土卫三十二,风速高达每小时550千米的土星南极风暴,以及由无数条甲烷河流汇集而成的甲烷海洋,从而确认了土星卫星孕育生命的可能。


为了避免其附着的地球微生物污染土星卫星,卡西尼在9月15日执行了最后一次任务,它比以往更加靠近土星,最终长眠于此。


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卡西尼·惠更斯号(Cassini-Huygens)探测器,是由美国国家航空航天局、欧洲空间局和意大利航天局共同合作的探测计划,主要任务是对土星系统进行空间探测。


 卡西尼是人类迄今为止发射的规模最大、复杂程度最高的行星探测器。


1675年,法国天文学家卡西尼通过望远镜发现了土星光环环缝,卡西尼号探测器便是以他的名字命名。而卡西尼携带的惠更斯号探测器,则以荷兰物理学家、天文学家、数学家惠更斯命名,他发现了土卫六。


 卡西尼画像


1997年10月15日16时43分,在美国佛罗里达州著名的航空海岸卡纳维拉尔角,泰坦4号运载火箭载着卡西尼-惠更斯号冲向天空,历时20年的太空旅行由此拉开序幕。


 发射现场


探测计划由两部分组成:卡西尼号会环绕土星及其卫星运行4年之久;惠更斯号则深入土卫六浓雾包围的大气层,最终着陆地表。安装在两枚探测器上的精密仪器会采集土星空间里的数据,帮助科学家们探索这片神秘而辽阔的区域。


这是一次漫长的单程旅行,航线长达35亿公里。如果使用引擎推进,卡西尼则需要携带超过70吨的燃料,这显然无法实现。科学家们决定用弹弓效应,卡西尼沿着地球-金星-金星-地球-木星的路线绕行,最终抵达土星。


 卡西尼飞行轨迹概览


 卡西尼携带的DVD光碟,汇集了616400名地球人的数字签名和祝福视频。



航行日志:1997.10.15-2017.9.15


1998年4月26日1999年6月4日,卡西尼两次接近金星,进行重力助推调整。


1999年8月18日,卡西尼近距离通过地球,再次进行重力助推调整。此时,卡西尼距离月球只有377,000千米,它拍下了月球的影像。


 月球


2000年12月30日,卡西尼飞抵木星,进行重力助推调整并进行观测,共计拍摄26,000张木星影像。


 卡西尼拍下了当时最清晰的木星影像


2003年10月10日,卡西尼科学家团队宣布,卡西尼携带的探测仪器把引力时间延迟精确度提高到了小于0.002%,与爱因斯坦广义相对论的实验结果相吻合,这是当时精确度最高的广义相对论实验验证。


2004年6月11日, 卡西尼-惠更斯号飞抵土卫九,这是继旅行者2号之后最接近该卫星的一次,也是卡西尼唯一一次近距离飞掠土卫九。


 卡西尼从多个角度记录了土卫九的影像。


2004年7月1日,历时7年,卡西尼终于抵达土星,成为首艘绕行土星的探测器。它曾距离土星上层大气只有20,000千米。


 卡西尼拍摄的土星


2004年,研究人员在卡西尼传回的照片中发现了一颗新卫星,土卫三十二(Methone)。土卫三十二外观呈卵形,外表光滑,没有撞击坑。科学家分析,土卫三十二可能是由极轻的物质组成,质地蓬松,通过长时间的引力作用下,可以消除自身的撞击坑,如同流水造就了鹅卵石一般。


 土卫三十二


2004年11月21日,卡西尼图像团队发现发现了土卫三十四(Polydeuces),其直径估计大约3.5km,与土卫四共用轨道并位于其拉格朗日点(L5)。


 土卫三十四


2004年12月25日,圣诞节,惠更斯号探测器与卡西尼分离。在降落土卫六的过程中,惠更斯进行了拍摄照片、测量风速及压力、分析大气层气体等任务,并将数据会传回至卡西尼。


2005年1月14日,惠更斯成功降落在土卫六表面,拍下人类历史上第一张土卫六地表照片。之后,惠更斯持续工作了90分钟,直至电池耗尽。


 土卫六地表


2005年5月1日,卡西尼号在基勒环缝中发现土卫三十五(Daphnis),正是因为它的存在,导致了土星环缝产生了波纹状的变化。


 土卫三十五


2005年,卡西尼首次近距离观测土卫二,拍摄到土卫二冰晶喷射活动。从此,土卫二成为太阳系中第四颗被证实存在火山活动的天体,其余三颗分别是地球、海卫一和木卫一。


 土卫二冰晶喷射活动


2006年7月21日,科学家从卡西尼拍摄的照片中发现土卫六北半球存在碳氢化合物湖泊,这是人类首次在地球以外的星球发现湖泊。


2007年3月13日,喷气推进实验室宣布土卫六北半球存在碳氢化合物海洋,其中一个比北美洲五大湖还大。科学家认为,土卫六在气候和地理上最接近地球,拥有孕育生命的条件。


 与地球环境最为接近的土卫六


2006年11月10日,卡西尼携带的高清照相机记录下了土星南极发生的风暴,顺时针方向的风速达到了每小时550千米。这是人类首次在地球以外的行星上观测到这种现象。


 土星南极风暴


2007年3月13日,卡西尼发回的土卫六图像显示,土卫六北纬高纬度地区存在海洋。


 土卫六上的海洋


2008年3月12日,卡西尼以50千米的距离飞掠土卫二,发现其表面的羽状物中含有复杂的碳氢化合物(丙烷、乙烷、乙炔)。这项发现提高了土卫二存在生命的可能性。


 土卫二


2008年7月1日, 卡西尼展开两年延伸任务,将绕行土星60次、近距离探测土卫六21次、近距离探测土卫二7次、近距离探测土卫一6次、近距离探测土卫三8次,及分别接近土卫四、土卫五与土卫十二各1次。


2010年10月2日,卡西尼展开第二次延伸任务,并一直持续至今。


2011年3月11日,卡西尼记录了一次巨大的土星风暴。


 火星风暴


2013年7月19日,卡西尼号使用高清晰度照相机拍摄到从土星回望地球照片。


 照片中的地球,浓缩成一个细小的光点


2015年,卡西尼号从土卫二的冰层裂缝中喷射出来的羽流里,检测到二氧化碳和大量氢气。科学家认为,这是冰层下的温软海洋和海底岩层之间的水热反应所致。水热反应可以为深海微生物提供能量,地球的深海里就存在独特的热泉生态系统。在太阳照不到的地方,甲烷也能养活海底热泉附近的微生物。


 土卫六冰层


2016年6月9日,卡西尼拍摄到土星F环发生“环中断”现象。


 土星F环


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2017年4月26日,NASA宣布,卡西尼·惠更斯号探测机燃料殆尽,将开始最后22圈绕土星飞行任务,并于9月在土星坠毁。


卡西尼的出发是在20年前,那时人们对土星及其卫星还知之甚少。科学家们认为它们不存在孕育生命的可能,卡西尼项目也被归为不需消毒的一类。通过对卡西尼传回图像和数据研究,印证了这一想法是完全错误的。为了避免卡西尼号可能附有地球微生物,从而污染土星卫星,卡西尼将坠落土星,最终消融在大气层中。


同一天,Google首页展示了以卡西尼-惠更斯号为主题的Google涂鸦,纪念其穿越土星与土星环内缘10周年。


 Google涂鸦




20年间,卡西尼只身踏足未知的太空领域,执行地球指令250万次,传回照片453048张,采集数据635GB,总计航程78亿公里。


在绕行土星的13年中,卡西尼在木卫二和土卫六上发现了海洋的存在,发现7颗绕土星运行的新卫星,确认了土星及其卫星有孕育生命的可能,因卡西尼的新发现而发表的论文共计3948篇。



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2017年9月13日,卡西尼传回了最后一批土星照片。


 土星环缝


格林尼治标准时间2017年9月15日11时55分,没能等到20岁生日,卡西尼迎来了太空之旅的”最终章”。


向地球发出最后一条信息后,卡西尼如流星般划过土星上空,消融在土星的大气层中。


 卡西尼坠落土星模拟画面


历时83分钟,这条信息穿越14.3亿公里抵达地球,宣告了卡西尼长达20年的太空之旅就此终结。


永别了,卡西尼。

人类迈向太空的里程碑上,将永刻你的名字。




摄影 / 卡西尼 from NASA

撰文 / Arcturus

编辑 / 胡令丰


点击原文链接,可观看视频《冲向土星:卡西尼号的史诗级任务》。



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