آشنایی با کاوشگر کاسینی-هویگنس (Cassini–Huygens)
کاسینی-هویگنس که به اختصار به کاسینی مشهور شده‌است، کاوشگری بدون سرنشین است که با هدف مطالعه روی سیاره زحل به فضا فرستاده شده‌است و پروژه‌ای مشترک میان ناسا، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی ایتالیا است.
کاسینی چهارمین کاوشگر فضایی است که به سیاره زحل فرستاده شده‌است اما در عین حال اولین کاوشگری است که توانسته به مدار این سیاره وارد شود. این فضاپیما از سال 2004 که وارد مدار این سیاره شد تا به امروز مشغول مطالعه و بررسی ساره و قمرهایش بوده‌است.
ساخت این کاوشگر از دهه 80 میلادی آغاز شد و طرح آن متشکل از دو بخش مدارگرد کاسینی و فرودگر هویگنس بود که برای فرود روی قمر تیتان برنامه‌ریزی شده‌بود. این دو فضاپیما نام‌های دو اخترشناس مشهور، جیوانی کاسینی و کریستین هویگنس را یدک می‌کشند.
فضاپیما در 15 اکتبر سال 1997 توسط راکت تیتان IVB به فضا پرتاب شد و در حدود اول جولای 2004، یعنی در حدود هفت سال بعد از پرتاب، و پس از چندین مانور میان سیاره‌ای از جمله پرواز نزدیک‌گذری از کنار زمین، ناهید و مشتری، وارد مدار سیاره زحل شد.
هویگنس در 25 دسامبر سال 2004 از کاسینی جدا شد و در 14 ژانویه 2005 روی قمر تیتان فرود آمد و توانست اطلاعات به دست آورده را با کمک کاسینی به زمین مخابره کند. فرود هویگنس اولین فرود موفقیت‌آمیزی بود که تاکنون در مناطق دوردست سامانه خورشیدی رخ می‌داد.
کاسینی به مطالعه روی سیستم سیاره زحل ادامه داد و قرار است این تلاش تا 15 سپتامبر 2017 ادامه داشته‌باشد. این مدارگرد از 30 نوامبر 2016 به دلیل کاهش ذخیره سوختی‌اش وارد فاز پایانی ماموریت خود شد که قرار است در این فاز هر هفت روز یکبار در میان لایه خارجی حلقه‌های زحل شیرجه بزند.
در نهایت در تاریخ گفته شده این کاوشگر خود را به اتمسفر سیاره زحل خواهد زد و البته پیش از آن نیز آخرین تصاویر ثبت شده از زحل را برای زمین ارسال خواهد کرد. این نوع پایان برای کاسینی با هدف آلوده نکردن محیط قمرهای سیاره زحل انتخاب شده‌است.
ویژگی‌های کاسینی
- ارتفاع: 6.7 متر- پهنا: 4 متر
- وزن: 5712 کیلوگرم با سوخت
- تجهیزات: طیف‌نگار فروسرخ ترکیبی، سیستم تصویربرداری، طیف‌نگار فرابنفش تصویربرداری، طیف‌نگار فروسرخ نقشه‌برداری و تصویری، رادار تصویربردار، طیف‌نگار پلاسمایی، تحلیل‌گر غبارهای کیهانی، طیف‌نگار یونی و جرم خنثی، مغناطیس‌سنج، ابزار تصویربردار مگنوتسوفری، ابزار مطالعه امواج پلاسمایی و رادیویی.
- انرژی: 633 وات در پایان ماموریت که از ژنراتورهای رادروایزوتوپی ترموالکتریکی تامین می‌شود.
- فاصله زمین تا زحل در زمان رسیدن کاسینی به مدار سیاره: 1.5 میلیارد کیلومتر
- فاصله پیموده شده برای رسیدن به زحل: 3.5 میلیارد کیلومتر
- میانگین فاصله زحل تا زمین: 1.43 میلیارد کیلومتر
- فاصله زمان نوری زحل تا زمین در زمان رسیدن کاسینی: 84 دقیقه
- فاصله زمان نوری زحل تا زمین حین مدارگردی: 67 تا 85 دقیقه
- پرواز نزدیک‌گذر از کنار ناهید: 26 آوریل 1998 از فاصله 234 کیلومتر و 24 ژوئن 1999 از فاصله 600 کیلومتری
- نزدیک‌گذر زمین: 18 آگوست 1999 از فاصله 1171 کیلومتری
- نزدیک‌گذر مشتری: 30 دسامبر 2000 از فاصله 10 میلیون کیلومتری
- مدت ماموریت اولیه: چهار سال
- تمدید ماموریت: دوبار از 2008 تا 2010 و از 2010 تا 2017
- مدت زمان باقی مانده تا پایان ماموریت: 4 ماه و 24 روز و 5 ساعت (تا لحظه نگارش مطلب)
- مدت کل ماموریت: 19 سال و 6 ماه و 7 روز و دو ساعت (تا زمان نگارش مطلب)
10 دستاورد مهم کاسینی در طی ماموریت
- اولین فرود روی یک قمر در فواصل دورافتاده سامانه خورشیدی، قمر تیتان
- کشف توده‌های یخی فعال روی قمر انسلادوس
- کشف فعال و پویا بودن حلقه سیاره زحل
- کشف شبه زمینی بودن قمر تیتان و وجود باران، رودخانه دریاچه و دریا در آن
- مطالعه روی توفان بزرگ شمالی زحل در سال‌های 2010 تا 2011
- کشف عدم وابستگی الگور امواج رادیویی به چرخش داخلی سیاره زحل بر خلاف تصور همیشگی
- کشف سازه‌های عمودی درون حلقه‌های زحل و تصویربرداری از آنها برای اولین‌بار
- مطالعه پری‌بیوتیک روی قمر تیتان
- کشف معمای سطح دوگانه روشن-تاریک قمر یاپتوس
- نمایش کامل شش‌ضلعی مرموز قطب شمال سیاره زحل و کشف گردبادهای غول‌پیکر در دو قطب سیاره زحل برای اولین بار
آخرین دیدار
روز پایان ماموریت این کاوشگر 3.26 میلیارد دلاری برای ناسا روز جمعه، 15 سپتامبر 2017 خواهد بود. در نشست خبری که در چهارم آوریل توسط ناسا برگزار شد، محققان مراحل نابودی این فضاپیمای محبوب را در عملیاتی به نام پایان بزرگ توضیح دادند.
در این مانور از باقی‌مانده سوخت کاسینی برای قرار دادن فضاپیما در مسیر برخورد با سیاره زحل استفاده خواهد شد. کاسینی در اکتبر سال 2015 به میان این فواره‌های بخار و یخ پرواز کرد و مواد موجود در آن را چشیده و ترکیبات این اقیانوس زیرزمینی را کشف کرد، اقیانوسی که اکنون دانشمندان احتمال وجود حیات بیگانه در آن را رد نمی‌کنند. از آنجایی که دانشمندان قصد ندارند با بستر این اقیانوس تماسی حاصل شود تلاش دارند کاسینی را در نهایت ایمنی از اقیانوس دور نگه دارند،از این رو تنها راه تخریب کنترل شده فضاپیما است.
مخزن سوخت کاسینی پس از 13 سال پرواز و پیمودن بیش از 1.45 میلیارد کیلومتر اکنون تقریبا از سوخت خالی است و دانشمندان قصد دارند تا آخرین قطره سوخت این فضاپیما برای بهره‌برداری‌های علمی استفاده کنند. اما این بهره‌برداری به مرگ آتشین کاسینی منجر خواهد شد که روند آن از 22 آوریل 2017 آغاز خواهد شد.
در این تاریخ کاسینی آخرین پرواز نزدیک‌گذر از کنار تیتان را آغاز خواهد کرد، میدان جاذبه این قمر یخی کاسینی را برفراز زحل پرتاب خواهد کرد تا در 26 آوریل در فضای خالی میان سیاره و درونی‌ترین حلقه آن قرار گیرد. این آخرین دیدار خداحافظی کاسینی با سیاره خواهد بود و کاسینی پس از سقوط به سمت سیاره، دیگر بازگشتی نخواهد داشت.
طی این آخرین مدارگردی، کاسینی نزدیک‌ترین تصویر واضح را از ساختار هشت‌ضلعی قطب شمال زحل ثبت خواهد کرد و در عین حال از شفق‌های قطبی زحل نیز تصویربرداری خواهد کرد، ابعاد حلقه‌های زحل را اندازه‌گیری کرده و طعم مواد سازنده این حلقه‌ها را خواهد چشید و حتی تلاش خواهد کرد از زیر ابرهای ضخیم اتمسفر سیاره هسته سنگی زحل را مشاهده کند.
این اطلاعات حساس گرانشی و مغناطیسی که کاسینی تا پیش از این قادر به ثبت آنها نبود، می‌تواند به پرسش‌های فراوانی درباره ساختار درونی سیاره زحل پاسخ دهد. چندین ساعت پیش از آخرین شیرجه که در 15 سپتامبر 2017 آغاز خواهد شد، کاسینی آخرین بسته اطلاعات خود را به زمین ارسال خواهد کرد تا برای پایان بزرگش آماده شود.
تجهیزات کاسینی ابزاری بسیار حساس هستند که برای پرواز با سرعت 112 هزار کیلومتر در ساعت از میان حلقه‌های یخی زحل طراحی نشده‌اند، با این همه دانشمندان امیدوارند بتوانند تا زمان دریافت آخرین ذره اطلاعات از این تجهیزات نگهداری کنند. قرار بر این است که از آنتنی مخروطی مانند به عنوان سپری برای محافظت از دوربین‌ها، مگنتومترها و دیگر تجهیزات در حین شیرجه استفاده شود.
زمانی که شیرجه آخر آغاز شود، کاسینی از آخرین قطرات سوختش برای مقابله با کشش اتمسفری زحل و حفظ جهت آنتنش به سوی زمین استفاده خواهد کرد و در همین زمان به بررسی ترکیبات اتمسفر زحل خواهد پرواخت و اطلاعات آن را به صورت مستقیم به زمین ارسال خواهد کرد، اما در همین حین به تدریج ذوب شده،تبخیر می‌شود و به ذره‌ای از ذرات سیاره‌ای تبدیل خواهد شد که 20 سال پیش زمین را برای مطالعه روی آن ترک کرد.