Koniec misji Cassini

Sonda Cassini z lądownikiem Huygens była wyjątkową wyprawą. Koncepcja misji powstała ponad trzy dekady temu i pomimo wielu różnych przeciwności, na początku lat 90 ubiegłego wieku udało się doprowadzić do jej startu. Była ona wspólnym dziełem amerykańskiej agencji NASA, europejskiej ESA oraz włoskiej ASI, z udziałem wielu innych państw, w tym Polski. Zbudowano dużą i bardzo skomplikowaną sondę międzyplanetarną. Całkowita masa startowa Cassini-Huygens wyniosła 5712 kg. Jedynie radzieckie próbniki Fobos 1 i Fobos 2 (nieudane) były masywniejsze.

Długa droga do Saturna

Misja Cassini-Huygens wystartowała prawie 20 lat temu, 15 października 1997 roku na okładzie rakiety Tytan IV. Przez kolejne siedem lat sonda krążyła w Układzie Słonecznym, przelatując obok Wenus (24 kwietnia 1998 i 24 czerwca 1999), Ziemi (18 sierpnia 1999) i Jowisza (30 grudnia 2000). Wreszcie, 1 lipca 2004 roku, po skomplikowanym manewrze weszła na orbitę Saturna. Rozpoczęły się badania planety, jej księżyców oraz pierścieni. Misję podstawową zaplanowano na 4 lata.

Pierwsze lata u Władcy Pierścieni

Misja Cassini-Huygens miała kilka ważnych celów naukowych. Najważniejsze z nich to dokładne badania pierścieni, obserwacje księżyców, zbadanie powierzchni księżyca Japetus, szczegółowe pomiary atmosfery Saturna oraz seria badań Tytana. Na powierzchni tego księżyca miał wylądować próbnik Huygens. Celem jego misji były badania atmosfery oraz powierzchni (z bliska) Tytana.

Huygens oddzielił się od sondy 25 grudnia 2004. Po prawie trzech tygodniach lotu swobodnego, wszedł w atmosferę Tytana 14 stycznia 2005 roku. Lądowanie przebiegło prawidłowo i lądownik nadawał jeszcze przez 90 minut. Pomimo problemów (błędu) w odbiorze danych, udało się m.in. otrzymać 350 zdjęć z lądownika.

Od samego początku orbitowania wokół Saturna sonda Cassini wykonywała przeloty wokół księżyców planety. Pierwszy przelot został wykonany koło odległego księżyca Phoebe (11 czerwca 2004, jeszcze przed wejściem na orbitę), a następnie obok Tytana (2 lipca 2004). Jeszcze przed lądowaniem próbnika Huygens, sonda wykonała pierwszy bliższy przelot nad Tytanem, w odległości zaledwie 1200 km (27 października 2004). Była to pierwsza szansa na dokładne obserwacje radarowe i wizualne.

17 lutego 2005 roku nastąpił pierwszy bliski przelot sondy nad Enceladusem. Mniej niż miesiąc później, 9 marca 2005, nastąpił kolejny przelot. Odległości w obu przelotach wyniosły zaledwie 1200 i 500 km. Przeloty pozwoliły na wykrycie atmosfery Enceladusa, co było pewnym zaskoczeniem dla naukowców. Kolejne odkrycie było jeszcze bardziej zaskakujące - 20 maja 2005 instrument Imaging Science Sub-system wykrył gejzery w okolicach bieguna południowego Enceladusa. Przelot z 14 lipca 2005 roku potwierdził ich istnienie.

Sonda Cassini obserwowała także mniejsze księżyce, badając między innymi ich interakcję z pierścieniami Saturna. Jednak przez kolejne lata to właśnie Enceladus i Tytan były w centrum zainteresowania naukowców z całego świata. Japetus, jeden z głównych celów misji Cassini, szybko został zbadany i zrozumiany, choć wykryto u niego ciekawą formację - grzbiet górski ciągnący się wzdłuż równika tego księżyca.

Przedłużenia misji do 2017 roku

Po podstawowej misji sonda Cassini była w świetnym stanie. Naukowcy przekonali NASA do oficjalnego zaakceptowania dalszych badań Saturna (koszt rzędu 50-60 mln dol. rocznie). Przez 13 lat orbitowania wokół Saturna sonda Cassini zarejestrowała wiele pięknych i czasem zaskakujących zjawisk. Czas 13 lat to prawie pół obiegu Saturna wokół Słońca, co pozwoliło na obserwację przesilenia, równonocy i znów zbliżania się do przesilenia. Przedłużone misje otrzymały następujące nazwy:

- Misja równonocy (Equinox Mission) - od lipca 2008 do września 2010,

- Misja przesilenia (Solstice Mission), także nazywana XXM - od października 2010 do kwietnia 2017,

- Wielki Finał (Grand Finale), czyli zakończenie misji Cassini - od kwietnia do września 2017.

Przedłużenie misji Cassini pozwoliło na serię niesamowitych odkryć związanych z Enceladusem. Podczas przelotu z 28 października 2015 sonda zbliżyła się na odległość zaledwie 50 km do południowego bieguna księżyca. Ten i inne przeloty pozwoliły m.in. na ustalenie, że zaledwie 5 km pod lodową skorupą Enceladusa znajduje się woda w stanie ciekłym, a łącznie gejzerów jest niemal sto. Udało się także ustalić, że ocean na Enceladusie ma charakter globalny. Głębokość oceanu szacowana jest na około 25 - 75 km.

Co więcej, już od 2015 roku naukowcy podejrzewali, że na Enceladusie występuje aktywność hydrotermalna. Jednak dopiero w 2016 roku udało się zebrać i przeanalizować więcej danych. M.in. wykryto wodór w pióropuszu materii z gejzerów. Musi on pochodzić z wnętrza księżyca, prawdopodobnie ze źródeł hydrotermalnych. Wodór może sprzyjać powstaniu i utrzymaniu prostego życia bakteryjnego. Podobnie jest w przypadku Tytana - dziś naukowcy uważają, że i na tym księżycu mogą powstać formy życia.

Przedłużenie misji pozwoliło także na obserwację potężnych sztormów na Saturnie. Niektóre cyklony mają charakter stały (m.in. niesamowity układ heksagonalny na północnym biegunie), a inne zmieniają wygląd planety na okres liczony w tygodniach lub miesiącach.

Prowadzono także badania pierścieni Saturna, które do dziś są pewną zagadką. Dzięki sondzie Cassini udało się wykryć wiele nieregularności w ich strukturze, a także małe obiekty (mini-księżyce), które kształtują pierścienie. Ciekawym przykładem małego księżyca jest Pan. To bardzo mały, nieregularny obiekt, o wymiarach zaledwie ok. 35x31x21 km. Gęstość Pana to około 0,42 g na cm3, co sugeruje, że jest to porowaty obiekt złożony głównie (lub nawet prawie w całości) z lodu. W marcu 2017 sonda Cassini zbliżyła się do tego księżyca. Na przesłanych obrazach można zobaczyć bardzo nietypowy kształt: nieregularne ciało, otoczone swoistym "kołnierzem". Naukowcy uważają, że "kołnierz" powstał w wyniku powolnej agregacji cząstek z pierścieni Saturna, liczonej przynajmniej w setkach milionów lat. "Kołnierz" jest wyraźnie gładszy od pozostałej powierzchni księżyca - sugeruje to budowę ze znacznie mniejszych cząstek.

Zakończenie misji

Pod koniec “Wielkiego Finału" sonda Cassini weszła w atmosferę Saturna. Wejście pozwoliło na utrzymanie przestrzeni dookoła Saturna w “czystości", bez obecności sond kosmicznych, nad którymi nie ma kontroli. Ostatni sygnał od sondy został odebrany 15 września 2017 o godzinie 13:55 CEST. Ostatnie pakiety telemetrii wykazały, że wejście w atmosferę Saturna nastąpiło zgodnie z planem i odpalenie silniczków korekcyjnych także przebiegało planowo.

Ostatnie pakiety danych naukowych będą analizowane przez kolejne miesiące. Choć misja się już zakończyła, to analiza danych z pewnością będzie trwać przez kolejne lata.

Spojrzenie w przyszłość

Kiedy nastąpi kolejna misja do Saturna? Dzięki sondzie Cassini i lądownikowi Huygens dowiedzieliśmy się bardzo dużo, nie tylko o samym Saturnie, ale także o jego księżycach. Wśród nich największą uwagę obecnie zwracają Enceladus i Tytan, zaś Japetus (jeden z podstawowych celów misji) wydaje się być już dobrze poznany. Społeczność naukowa jednak już od kilku lat postuluje szybkie wykonanie kolejnej misji do Saturna. Proponowane są różne opcje: orbiter, lądownik, sterowiec w atmosferze Tytana a nawet misja typu “sample return" z próbkami materii z Enceladusa!

Przerwa pomiędzy przelotem sond Voyager obok Saturna, a misją Cassini trwała prawie 23 lata. W tej chwili, choć nie ma obecnie zaakceptowanych planów kolejnej misji, jest prawdopodobne, że przerwa będzie krótsza.