کاسینی پایان یک ماموریت بزرگ، قسمت 1

کاسینی وارد مدار زحل می شود.

در 15 سپتامبر 2017 در ساعت 11:55 آخرین سیگنال های فضاپیمای کاسینی به زمین رسید. این اتفاق تقریباً بیست سال پس از بلند شدن او از زمین و گذراندن بیش از سیزده سال در نزدیکی زحل رخ داد. این کاوشگر وارد لایه های متراکم جو خود شد و سوخت و اطلاعات علمی منحصر به فردی را تا آخرین لحظه مخابره کرد.

کاسینی در طول ماموریت خود مسافت 7,9 میلیارد کیلومتری را طی کرد، دو و نیم میلیون فرمان دریافت و اجرا کرد و موتورهای آن نیز 360 مانور انجام دادند. شش قمر ناشناخته زحل را کشف کرد، 453 عکس از جو، حلقه‌ها و قمرهای آن گرفت و 048 گیگابایت اطلاعات علمی ارائه کرد که از آن 635 مقاله علمی تا پایان ماموریت منتشر شد.

زحل در اعداد

ششمین سیاره منظومه شمسی در دوران باستان شناخته شده بود. با وجود اینکه تقریباً یک و نیم میلیارد کیلومتر از خورشید فاصله دارد، ده برابر دورتر از زمین است، اما به وضوح با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است. این را مدیون اندازه خود است - شعاع سیاره نه برابر بزرگتر از زمین و 58 کیلومتر است. از سوی دیگر، جرم زحل 232 برابر جرم زمین (95 × 5,68 کیلوگرم) است، به این معنی که میانگین چگالی سیاره تنها 1026 گرم در سانتی متر مکعب است که بسیار کمتر از چگالی آب است. یعنی زحل یکی از غول های گازی است. در مرکز سیاره یک هسته ریز سیلیکات آهن وجود دارد که حدود 0,687 درصد از جرم زحل را تشکیل می دهد. اطراف آن را یک لایه ضخیم از هیدروژن فلزی مایع و سپس مولکولی با مخلوطی کوچک از هلیوم احاطه کرده است. این لایه به طور پیوسته به حالت گازی یعنی به اتمسفر می رود. تقریباً منحصراً از هیدروژن (3٪) و هلیوم (20٪) تشکیل شده است. کسر جرمی باقیمانده توسط متان، آمونیاک و آب تشکیل می شود. فضای داخلی سیاره گرم است، 96,3 برابر بیشتر از انرژی دریافتی از خورشید به فضا می تاباند. مکانیسم تشکیل آن هنوز به وضوح مشخص نشده است. این سیاره که در حدود 3,25 ساعت به دور محور خود می چرخد ​​(چرخش غیر یکنواخت است، زیرا زحل یک جسم جامد نیست)، میدان مغناطیسی کمی قوی تر از زمین (2,5 μT) ایجاد می کند.

اولین مشاهدات

با ساخت اولین تلسکوپ توسط گالیله (1610)، دانش ما از زحل برای اولین بار تغییر کرد - یک دستگاه ناقص تصویری از این سیاره را با "گوش" نشان داد. این تصور شگفت انگیز که زحل یک سیاره سه گانه است تقریباً 50 سال است که وجود دارد. فقط کریستین هویگنس، با استفاده از ابزارهای بسیار پیشرفته‌تر، به این نتیجه رسید که این سیاره توسط یک حلقه نسبتاً نازک از ذرات ریز احاطه شده است که در صفحه استوایی آن به دور سیاره کشیده شده است. دیدگاه او برای مدت طولانی باعث بی اعتمادی باورنکردنی شد، تنها مشاهدات دقیق تر توسط جیان دومنیکو کاسینی نشان داد که هویگنز درست می گفت. علاوه بر این، کاسینی در سال 1675 شکافی را در ساختار حلقه و همچنین چهار ماهواره آن کشف کرد (اولین ماهواره که تیتان نام داشت، توسط هویگنس در سال 1655 کشف شد). دهه‌های بعدی با کشف ماهواره‌های طبیعی جدید و کوچک‌تر سیاره و همچنین توصیف کمی دقیق‌تر از حلقه‌های آن به پایان رسید، که در آن شکاف‌های بعدی کشف شد، در حالی که ما نتوانستیم چیز جدیدی در مورد ماهیت خود سیاره بیاموزیم. . . پیشرفت در این زمینه تنها با تولد پروازهای فضایی و آغاز مطالعه دقیق سیارات ایجاد شد.

سه پرواز

اولین فضاپیمایی که زحل را از نزدیک کاوش کرد پایونیر 11 بود که در 1 سپتامبر 1979 در فاصله 20 کیلومتری از سطح مرئی جو به زحل نزدیک شد و داده ها و عکس های منظومه اش را ارسال کرد. شگفتی بزرگ اندازه و ساختار بسیار پیچیده حلقه های آن بود و مغناطیس کره سیاره نیز کشف شد. این منجر به گنجاندن دو کاوشگر وویجر در برنامه پروازی بسیار بزرگتر از برنامه ریزی قبلی برای آزمایش هر دو طرح شد. وویجر 900 در 1 نوامبر 12 در حدود 1980 کیلومتری بالای ابرها به زحل نزدیک شد و وویجر 124 در 000 آگوست 2 در فاصله حدود 26 کیلومتری از مرز اتمسفر به زحل نزدیک شد. کاوشگرها قمرهای جدیدی از جمله قمرهای به اصطلاح شپرد را کشف کرده‌اند که حرکت ذرات حلقه را کنترل می‌کنند، عکس‌هایی از آن ارائه می‌کنند که جزئیات فوق‌العاده دقیقی از ساختار آن را نشان می‌دهد، و برای اولین بار عکس‌هایی با وضوح بالا از چندین ماهواره طبیعی این سیاره معلوم شد که منظومه زحل یک منطقه تحقیقاتی بسیار جالب برای علم است که باید نه در سفرهای دریایی کوتاه، بلکه به عنوان یک مأموریت کاوشگر ویژه انجام شود که می تواند این کار را برای مدت طولانی از مدار سیاره انجام دهد.

کار مفهومی

در اوایل سال 1977، ناسا کار مفهومی بر روی چنین ماموریتی به زحل به نام کاوشگر دوقلوی زحل را آغاز کرد که شامل سه عنصر بود: مدارگرد زحل، کاوشگر جوی سیاره ای، و کاوشگر جوی یا فرودگر روی تیتان. در ژوئن 1982، کمیته علوم فضایی بنیاد علوم اروپا و شورای آمریکایی علوم فضایی یک گروه کاری مشترک را برای بررسی فرصت‌های همکاری بین ایالات متحده و اروپا در زمینه تحقیقات سیاره‌ای تشکیل دادند. یک ماه بعد، آژانس فضایی اروپا فراخوانی را برای دانشمندان اروپایی برای ارائه پیشنهادهایی برای ماموریت‌های فضایی آینده اعلام کرد. در نتیجه، در نوامبر 1982، دانیل گوتیه و وینگ ییپ، پیشنهادی را که توسط 27 دانشمند دیگر نیز امضا شده بود، برای مأموریتی به نام کاسینی، متشکل از یک مدارگرد زحل و یک کاوشگر تیتان، ارائه کردند، در حالی که پیشنهاد انجام آن را با هم داشتند. با ناسا