Hvað getið þið sagt mér um Cassini-Huygens-leiðangurinn til Satúrnusar?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað getið þið sagt mér um Cassini-Huygens-leiðangurinn til Satúrnusar?
Cassini-Huygens er ómannað geimfar sem rannsakar Satúrnus, hringa hans og fylgitungl. Því var skotið á loft þann 15. október 1997 og komst á braut um Satúrnus þann 1. júlí 2004. Geimfarið skiptist í Cassini-brautarfarið, sem hringsólar um Satúrnus, og Huygens-kannann sem lenti á Títan þann 14. janúar 2005. Geimförin eru nefnd eftir ítalsk-franska stjörnufræðingnum Giovanni Domenico Cassini (1652-1712) og holllenska vísindamanninum Christiaan Huygens (1629-1695).

Cassini-Huygens er sannkallað fjölþjóðaverkefni. Sautján þjóðir taka þátt í því með einum eða öðrum hætti auka þriggja geimferðastofnanna. Verkefninu er stjórnað af NASA, nánar tiltekið Jet Propulsion Laboratory í Pasadena í Kaliforníu, þar sem Cassini-brautarfarið var smíðað. Þróun og smíði Huygens-kannans var í höndum ESA, Geimstofnunar Evrópu, og ASI, ítalska geimstofnunin, þróaði loftnetið á Cassini-farinu. Heildarkostnaður Cassini-Huygens nam rúmum þremur milljörðum bandaríkjadala.

Cassini-Huygen-leiðangrinum er ætlað að svara grundvallarspurningum um Satúrnus, hringana og tunglin sem um hann sveima. Meginmarkmiðin eru sjö; að rannsaka hringa Satúrnusar ítarlega; að rannsaka efnasamsetningu yfirborða tunglanna og jarðsögu þeirra; að kanna uppruna og eðli dökka efnisins á forgönguhveli Japetusar; að rannsaka uppbyggingu og hegðun segulhvolfs Satúrnusar; að rannsaka hegðun efstu laga lofthjúps Satúrnusar, að rannsaka lofthjúp Títans og að rannsaka yfirborð Títans.

Geimfarið er engin smásmíð. Það er 6,7 metra langt og 4 metra breitt, ekkert ósvipað litlum strætó að stærð. Massi þess, með Huygens-kannanum, var 5,7 tonn. Satúrnus er svo langt frá jörðinni að sólarrafhlöður duga ekki til orkuframleiðslu. Að öðrum kosti þyrftu þær að vera mjög stórar og þar af leiðandi þungar. Þess í stað eru þrír kjarnaofnar um borð í Cassini sem umbreyta hitanum sem myndast við náttúrulega hrörnun 32,7 kg af plútóníum-238 samsætunnar til að framleiða 600 til 700 wött af raforku. Kjarnaofnarnir í Cassini eru af sömu tegund og voru um borð í Galíleó- og Ódysseifs-geimförnum. Þeir eiga að endast lengi.

Cassini-Huygens var skotið á loft frá Canaveralhöða í Flórída þann 15. október 1997. Því var skotið út í geiminn með Titan IVB/Centaur-eldflaug, þeirri öflugustu sem NASA bjó yfir á þessum tíma. Þrátt fyrir það var hún ekki nógu öflug til að senda þetta stóra geimfar beina leið til Satúrnusar. Þess vegna var brugðið á það ráð að beita aðferð sem kallast þyngdarhjálp (e. gravity assist). Með þyngdarhjálp er hægt að auka hraða geimfars með því að láta það fara nærri reikistjörnu. Reikistjarna togar í geimfarið en massi geimfarsins togar örlítið á móti í reikistjörnuna. Það gefur möguleika á orkuskiptum.

Cassini fór tvær ferðir umhverfis sólina á leið sinni til Satúrnusar. Þann 26. apríl 1998 flaug geimfarið fyrir aftan Venus og „stal“ þannig örlitlum brautarskriðþunga af reikistjörnunni og fékk við það aukinn hraða. Síðan flaug það aftur framhjá Venusi þann 24. júní 1999 og tók þá stefnuna til Jarðar. Þann 18. ágúst flaug Cassini svo framhjá Jörðinni en með þeirri þyngdarhjálp fékk Cassini-Huygens loks nægan hraða til að þeytast út í ytra sólkerfið. Seinustu þyngdarhjálpina fékk geimfarið hjá Júpíter 30. desember árið 2000. Fékk þá Cassini-Huygens þann lokahnykk sem þurfti til að komast alla leið til Satúrnusar.

Þann 1. júlí 2004 kom Cassini-Huygens til Satúrnusar, eftir sjö ára ferðalag frá jörðinni. Cassini flaug að Satúrnusi undir hringflötinn í gegnum stóra geil milli F-hringsins og G-hringsins. Næst komst Cassini í 18.000 km fjarlægð frá Satúrnusi. Eldflaugar geimfarsins voru ræstar skömmu eftir að Cassini kom inn fyrir hringana. Var það gert til að hægja ferðina um 622 metra á sekúndu svo þyngdarsvið Satúrnusar gæti klófest Cassini. Annars hefði Cassini einfaldlega þotið framhjá. Ræsingin hófst klukkan 01:12 að íslenskum tíma og stóð yfir í 95 mínútur, einni mínútu skemur en ráð var fyrir gert. Að lokum var Cassini loksins kominn á braut um Satúrnus.

Megin leiðangri Cassinis lauk þann 30. júlí 2008. Geimfarið var enn við hestaheilsu, ef svo má segja, á þeim tíma svo ákveðið var að framlengja leiðangurinn um tvö ár, eða fram í september 2010. Sá hluti leiðangursins nefndist Cassini Equinox Mission, sem kalla mætti jafndægraleiðangur Cassinis, því í ágúst 2009 urðu jafndægur á Satúrnusi. Þá skein sólin beint á miðbaug reikistjörnunnar.

Þann 3. febrúar 2010 tilkynnti NASA að leiðangurinn yrði framlengdur um sex og hálft ár til viðbótar, eða til ársins 2017. Þessi hluti leiðangursins stendur nú yfir og er kallaður Solstice Mission eða sólstöðuleiðangurinn. Fram til ársins 2017 mun Cassini hringsóla 155 sinnum um Satúrnus, heimsækja Títan 54 sinnum og Enkeladus í 11 skipti.

Síðla árs 2016 mun Cassini stinga sér inn á milli mjórrar geilar milli lofthjúps Satúrnusar og innsta hringsins. Braut Cassinis mun þá halla mikið miðað við miðbaug reikistjörnunnar. Þá hefst lokahluti leiðangursins en Cassini hefur hingað til verið fyrir utan meginhringana. Þessi lokaáfangi leiðangursins er kallaður Cassini Grand Finale.

Með þessu er vonast til að nýjar og betri nærmyndir fáist af hringunum og vísbendingar um aldur þeirra — hvort hringarnir séu nýlegir eða gamlir. Farnar verða tuttugu og tvær hringferðir um Satúrnus og bæði þyngdarsvið og segulsviðið kortlagt með meiri nákvæmni en áður.

Árið 2017 verður eldsneytið nánast uppurið. Þá verður farinu stýrt inn í lofthjúp Satúrnusar þar sem það mun eyðileggjast. Þetta er gert til að koma í veg fyrir að Cassini brotlendi á Enkeladusi eða Títan, þeim stöðum sem eru stjörnulíffræðilega mikilvægir, og mengi þá með bakteríum sem hugsanlega lifðu af ferðalagið til Satúrnusar.

Galíleó geimfarið hlaut sömu örlög árið 2003 þegar það féll inn í Júpíter.

---

Þetta svar er stytt útgáfa af umfjöllun Stjörnufræðivefsins um Cassini-Huygens-leiðangurinn og birt hér með góðfúslegu leyfi. Áhugsamir eru hvattir til að lesa pistilinn í heild sinni Stjörnufræðivefnum. Myndir eru einnig fengnar af Stjörnufærðivefnum en koma upprunalega frá NASA.

...