Кіріспе
Кассини-Гюйгенс миссиясы тарихындағы маңызды оқиғалардың уақыт жолы
Бұл мақалада Кассини-Гюйгенс миссиясының (әдетте Кассини деп аталады) уақыт жолы келтірілген. Кассини – АҚШ-тың NASA, Еуропалық ғарыш агенттігі ("ESA") және Италия ғарыш агенттігі ("ASI") арасындағы ынтымақтастық, Сатурн жүйесін – планетаны, оның сақиналарын және табиғи серіктерін зерттеу үшін ғарыш зондын жіберу мақсатындағы жоба. Флагмандық кластағы ұшқышсыз роботтық ғарыш кемесі NASA-ның Кассини зондынан және ESA-ның Сатурнның ең ірі серігі Титанға қонуға арналған Гюйгенс қондырғышынан тұрды. Кассини – Сатурнды зерттеген төртінші ғарыш зонды және оның орбитасына енген алғашқы зонд. Ғарыш кемелері астрономдар Джованни Кассини және Христиан Гюйгенс есімдерімен аталады. 1997 жылдың 15 қазанында Titan IVB/Centaur зымыратымен ұшырылған Кассинидің қызмет ету мерзімі шамамен 20 жылды құрады, оның 13 жылы Сатурн орбитасында өтті. Сатурнға сапар жолында Венерадан (1998 жылдың сәуірі және 1999 жылдың маусымы), Жерден (1999 жылдың тамызы), 2685 Мазурский астероидінен және Юпитерден (2000 жылдың желтоқсаны) өткен. Зондтар 2004 жылдың 1 шілдесінде Сатурн орбитасына енді, ал миссия 2017 жылдың 15 қыркүйегінде аяқталды. Осы күні Кассини Сатурнның серіктерін қоршаған ортаға ластану қаупін болдырмау үшін Сатурнның жоғарғы атмосферасына кірді, ал олардың кейбіреулерінде өмірге мүмкіндік беретін белсенді орта бар еді. Миссияның күтілгеннен де сәтті аяқталғаны қабылданды. NASA-ның планеталық ғылымдар бөлімінің директоры Кассини-Гюйгенс миссиясын "алғаш рет іске асырылған миссия" деп сипаттап, оның Сатурн жүйесін, оның серіктерін және сақиналарын, сондай-ақ Күн жүйесінде өмірдің қайда табылуы мүмкін екенін түсінуде революция жасағанын айтты. Кассинидің негізгі миссиясы 2004 жылдың маусымынан 2008 жылдың мамырына дейін төрт жылға созылды. Миссия 2010 жылдың қыркүйегіне дейін тағы екі жылға, "Кассини Эквинокс миссиясы" деген атпен ұзартылды. Миссия екінші және соңғы рет "Кассини Солстис миссиясы" арқылы ұзартылды, ол 2017 жылдың қыркүйегінде ғарыш кемесінің жойылғанға дейін жалғасты. Гюйгенс модулі 2004 жылдың 25 желтоқсанында Кассиниден бөлінгенге дейін оның бірге сапар шекті, ал 2005 жылдың 14 қаңтарында Титанға парашютпен сәтті қонды. Ол орбиталық аппаратты релелік станция ретінде пайдалана отырып, шамамен 90 минут бойы Жерге деректерді сәтті жіберді. Бұл Күн жүйесінің сыртқы бөлігінде және Жерден басқа серікке алғаш рет қону болды. Миссиясының соңында Кассини ғарыш кемесі миссиясының "Ұлы финалын" орындады: Сатурн мен Сатурнның ішкі сақиналары арасындағы кеңістіктерден бірнеше қауіпті өтулер жасады. Кассинидің атмосфераға кіруі миссияны тиімді аяқтады, бірақ деректерді талдау және өңдеу жұмыстары әлі де жалғасуда.
Ұшыру және круиздік кезең (1997-2003)
1997 жылдың 15 қазаны, 01:43 Тынық мұхиты уақыты (PDT) – Кассини 08:43 UTC-де Каневерал түбегіндегі Titan IVB/Centaur зымыранының ішінде ұшырылды. 1998 жылғы 26 сәуір, 06:52 PDT – Венераның 284 км қашықтықтағы гравитациялық көмекпен ұшуы, осы арқылы жылдамдығы секундына шамамен 7 км артты. 1998 жылдың 3 желтоқсаны, 22:06 PST – Кассини 90 минут бойы негізгі зымыран қозғалтқышын іске қосты, бұл 1999 жылы ғарыш кемесін Венераға екінші рет ұшуға бағыттады. Қозғалтқыштың жұмысы ғарыш кемесінің Күнге қатысты жылдамдығын секундына шамамен 450 метрге (сағатына шамамен 1006 миль) азайтты. Кассинидің жылдамдығы маневрдің басында сағатына 67,860 шақырымды құрады, ал қозғалтқыш тоқтаған соң сағатына 66,240 шақырымға дейін төмендеді. 1999 жылғы 24 маусым, 13:30 PDT – Венераның 623 км қашықтықтағы гравитациялық көмекпен ұшуы. 1999 жылдың 18 тамызы, 03:28 UTC – Жердің гравитациялық көмегімен ұшуы. Айға ең жақын келгенге дейін бір сағат 20 минут қалғанда, Кассини Айға 377,000 км қашықтықта жақындасып, калибрлеу суреттерін түсірді. Ғарыш кемесі Жерден өте келе, Оңтүстік Тынық мұхитының шығысынан ең жақын өткенде, жылдамдығы секундына 5,5 километрге (сағатына шамамен 12,000 миль) артты. 2000 жылдың 23 қаңтары – 2685 Масурский астероидінің UTC шамамен 10:00-де ұшуы. Кассини 1.6 миллион км қашықтықта 5-7 сағат бұрын суреттер түсіріп, диаметрінің 15-20 км шамасында екенін анықтады. 2000 жылдың 30 желтоқсаны, 10:05 UTC – Юпитердің гравитациялық көмегімен ұшуы. Кассини осы күні Юпитерге ең жақын нүктеге (9.7 миллион шақырым, 137 Юпитер радиусы) жетіп, көптеген ғылыми өлшемдер жүргізді. Сондай-ақ, ол Юпитердің ең егжей-тегжейлі жаһандық түсті суретін жасады (оң жақта көрсетілген); ең кішкентай көрінетін нысандар шамамен көлденең. 2001 жылдың 30 мамыры – Юпитер мен Сатурн арасындағы траекториялық кезеңде Кассинидің тар бұрышты камерасы түсірген суреттерде "тұман" байқалды. Бұл алғаш рет Плеяда шоқжұлдызындағы Майя жұлдызының суреті әдеттегі жылыту процедурасынан кейін түсірілгенде көрінді. 2002 жылдың 23 шілдесі – Қаңтардың соңында тар бұрышты камера линзасынан "тұманды" жою үшін камераны қыздыру арқылы сынақ жүргізілді. Камераны сегіз күн бойы 4 градус Цельсийге дейін қыздыру оң нәтиже берді. Кейін қыздыру мерзімі 60 күнге дейін ұзартылды, ал Спика жұлдызының суреті қыздырудан бұрынғы суретке қарағанда 90 пайыздан астам жақсаруды көрсетті. 9 шілдеде түсірілген суретте процедура сәтті аяқталғаны көрсетілді, бұл туралы 23 шілдеде жарияланды. 2003 жылдың 10 қазаны – Кассини ғылыми тобы Кассини зондынан алынған радиосигналдарды пайдалана отырып, Эйнштейннің гравитация теориясын сынау нәтижелерін жариялады. Зерттеушілер радиотолқындардың ғарыш кемесіне және одан таралатын жиіліктерінің өзгеруін байқады, себебі сигналдар Күнге жақын өтті. Бұрынғы сынақтар теориялық болжамдармен мыңнан бір бөлігінің дәлдігімен сәйкес келді. Кассини эксперименті бұл көрсеткішті миллионнан 20 бөлігіне дейін жақсартты, ал алынған деректер Эйнштейннің теориясын қолдайды.
Негізгі миссия (2004-2008)
27 ақпан 2004 ж. – Кассини 9 ақпанда түсірген Сатурнның жаңа, жоғары ажыратымды суреті жарияланды, сондай-ақ миссия ғалымдары Сатурн сақиналарындағы "спицалардың" көрінбеуіне байланысты қызығушылық білдірді. Бұл қараңғы құрылымдар алғаш рет 1981 ж. "Вояджер" зонды түсірген суреттерде анықталған болатын. 16 ақпанда түсірілген инфрақызыл сәуледегі тағы бір сурет бұлттардың биіктігін және 1990 жылдардағы Хаббл ғарыш телескопының суреттерінде байқалған сол құбылысты көрсетті. 12 наурыз 2004 ж. – 23 ақпанда түсірілген суреттерде "Вояджер" ашқан нысан – сыртқы "F" сақинасындағы жиынтықтар көрінеді. Сол кезде осы жиынтықтардың қаншалықты ұзаққа созылатыны белгісіз болды, ал Кассини осы мәселе бойынша нақты деректер береді деп үміттеніледі. Суреттердің алғашқы жиынтығында "F" сақинасы бойымен қозғалатын "жиынтықтар" тізбегі көрсетілген. 26 наурыз 2004 ж. – Кассини ғылыми тобы Сатурнның планета айналасында жоғары жылдамдықпен қозғалатын бұлттарын көрсететін суреттер тізбесін жариялады. Тығыз бұлт жамылғысының үстіндегі су тамшыларын жақсырақ көру үшін сүзгі қолданылды, нәтижесінде экваторлық және оңтүстік аймақтардағы қозғалыстар анық көрінді. Суреттер 15-19 ақпан аралығында түсірілген. 8 сәуір 2004 ж. – Миссия ғалымдары Сатурн атмосферасындағы бұлттар динамикасын алғашқы "ұзақ мерзімді" бақылау нәтижелерін жариялады. Суреттерде 19-20 наурыз аралығында оңтүстік ендіктегі екі дауылдың бірігуі көрсетілген. Екі дауылдың да диаметрі бірігу алдында шамамен болды. 15 сәуір 2004 ж. – NASA "Вояджер 1" ашқан екі ай – Прометей мен Пандораны Кассини 10 наурызда түсірілген суреттерде қайтадан анықтағанын хабарлады. Бұл қалыпты айлар емес, олардың "F" сақинасына тигізетін гравитациялық әсері ғалымдарды оларды "көкше айлар" деп атауға итермеледі. Олар сақина жүйесінің динамикасына қызығушылық танытқан барлық зерттеушілерді қызықтырады, өйткені олардың орбиталары бір-біріне соншалықты жақын, олар хаотикалық түрде өзара әрекеттеседі. Олардың орбиталарына қатысты болжамдарға қарсы келу тарихы бар. Кассинидің міндеттерінің бірі – осы денелердің қозғалысын мұқият бақылау. 18 мамыр 2004 ж. – Кассини Сатурн жүйесіне енді. Сатурнның гравитациялық күші Күннің әсерінен басымдық таба бастады. 20 мамыр 2004 ж. – Жердегі кез келген бақылаудан гөрі жоғары ажыратымдылықтағы Титанның алғашқы суреті жарияланды. Сурет 5 мамыр күні 29,3 миллион километр (18,2 миллион миль) қашықтықтан түсірілді. 27 мамыр 2004 ж. – ТКМ 20, Фибиге жақындау ТКМ (Траекторияны түзету маневрі) 22:26:00 UTC-де орындалды. Бұл 1998 жылдың желтоқсанынан бері қолданылмаған негізгі қозғалтқыштың 5 минут 56 секундтық жұмысы болды. Сондықтан ол "Сатурн орбитасына енгізу" (SOI) кезіндегі 96 минуттық күйдіруге "генералды репетиция" ретінде екі есеге көбейтілді. Алайда, ТКМ 20 негізінен Кассинидің жылдамдығын 34,7 м/с (78 миль/сағ.) өзгертуге арналған, бұл 11 маусымда Фиби айынан өтуді қамтамасыз етті. 11 маусым 2004 ж. – Кассини Фиби айынан 19:33 UT-де ғарыш кемесінің уақыты бойынша 2068 километр қашықтықта ұшты. Барлық он бір бортындағы құралдар күтілгендей жұмыс істеді және барлық деректер алынды. Ғалымдар осы деректерді кратерлі Айдың картасын жасау және Фибидің құрамын, массасын және тығыздығын анықтау үшін пайдалануды жоспарлап отыр. Ғалымдар деректерді зерттеп, нақты қорытынды жасауға бірнеше күн жұмсады. 16 маусым 2004 ж. – ТКМ 21 38 секундтық негізгі қозғалтқыштың күйіп кетуімен орындалды. Бұл Кассинидің траекториясын SOI-ден бұрын соңғы түзету ретінде жоспарланған. Бірнеше күннен кейін 21 маусымға жоспарланған соңғы ТКМ 22 өткізілмеді. 1 шілде 2004 ж. – Сатурн орбитасына енгізу күйдірілуі сәтті орындалды. 19:11 PDT (22:11 EDT) уақытында Кассини Сатурнның F және G сақиналарының арасындағы сақиналық жазықтықты кесіп өтті. Оның антеннасы алдыңғы жаққа бағытталған, кішкентай сақиналық бөлшектерге қарсы қалқан ретінде әрекет етті. 19:36 PDT (22:36 EDT) уақытында ғарыш кемесі жылдамдығын секундына 626 метрге қысқарту үшін 96 минутқа созылған негізгі қозғалтқыштың күйдірілуін бастады және Сатурн орбитасына 0,02 x 9 миллион километрге жол берді. Күйдіруден кейін сақиналардың суреттері түсіріліп, ғалымдарға жіберілді, өйткені ғарыш кемесі бұлттардың жоғарғы жағынан 19,980 километрге (12,400 миль) жақындады. Ғалымдар суреттердің анықтығына және егжей-тегжейлілігіне таңғалды және оларды біраз уақыт бойы зерттейді. "Біз бұл тұтас түйінді емес, тек бөлшектерін ғана көреміз, бірақ біз көріп отырған нәрсе өте әсерлі", – деді Каролин Порко, Кассинидің бейнелеу тобының жетекшісі, Боулдердегі Ғарыш ғылымдары институты. "Суреттер адам санасын аластатып, жай ғана адам санасын аластатып тұр. Мен бұл миссияда 14 жылдан бері жұмыс істеп келемін және мен таңғалмауым керек, бірақ осы суреттерді алғаш рет көру қаншалықты таң қалдыратынын көру өте керемет". 2 шілде 2004 ж. – Кассинидің Титанға жасаған алғашқы ұшуы орындалды және Жерге алғашқы жақын суреттер жіберілді. Алғашқы орбитаның жоспарланғандығына байланысты Кассини Айдың оңтүстік полюсінен және кейінгі ұшулардағыдан үлкен қашықтықтан өтті. Алайда, 3 маусымда өткен баспасөз конференциясында миссия ғалымдары бұрынғы теорияларды қайта қарастыруға мәжбүр еткен суреттерді ұсынды. Қазіргі уақытта беттегі қара және ақ жарқырау ерекшеліктері әртүрлі материалдарды көрсететін сияқты. Бірақ күтілгенінің керісінше, мұзды аймақтар мұзбен араласқан басқа (мүмкін органикалық) заттар бар аймақтардан қараңғырақ көрінеді. 16 тамыз 2004 ж. – Миссия ғалымдары Сатурнның екі жаңа айын ашты, сонымен қатар Кассини бағдарламаларының бірінің сәтті басталуын хабарлады: әлі белгісіз кішкентай айларды табу. Кейінірек "Метон" (S/2004 S 1) және "Паллена" (S/2004 S 2) деп аталған бұл денелер басқа айлармен салыстырғанда кішкентай және Мимас пен Энцелад арасында айналады. 23 тамыз 2004 ж. – Сатурннан 9 миллион километр қашықтықтағы негізгі қозғалтқыштың соңғы күйдірілуі келесі жақындауды реттеу және сақина жүйесіндегі бөлшектерден қашу үшін орындалды. 51 минуттық күйдіру зондтың жылдамдығын секундына 325 метрге арттырды, периапсис нүктесін SOI кезіндегі ең кішкентай қашықтықтан 300,000 км-ге жуық Сатурннан алшақтатты. Сонымен қатар, жаңа бағыт Кассиниді келесі ұшуда Титанға жақын өткізеді. 14 қыркүйек 2004 ж. – "Гюйгенс" қондырғысының соңғы тексеруі сәтті аяқталды. Зондты бөлу 25 желтоқсанға жоспарланған, ал қону 2005 жылдың 14 қаңтарына күтілуде. 26 қазан 2004 ж. – Титанға жасалған екінші ұшу ("Титан А") сәтті орындалды. Деректер 27 қазанның 01:30 UTC-де JPL миссиялық орталығына келе бастады және бұл Айдың бетінің ең жоғары ажыратымдылықтағы суреттерін қамтыды. Сонымен қатар, атмосфера мен беттен алғашқы жоғары ажыратымдылықтағы инфрақызыл спектрлер мен суреттер алынды. Ғарыш кемесі Титанның тұманды, түтінді атмосферасынан 1,176 километрге дейін сүзіліп өтті. Бұл ұшу Титанға кез келген ғарыш кемесінің ең жақын келгені болды. Суреттер, спектрлер және радар деректері күрделі, түсініксіз бетті көрсетті. Барлық деректерді талдау жалғасуда. "Титан А" оқиғасы кезінде туындаған жалғыз қиындық – CIRS құралы. Ойнату кезінде құрал тобы бұзылған деректерді байқады. Құралды өшіріп, қайта іске қосу туралы шешім қабылданды. CIRS 24 сағат ішінде қайта іске қосылды және қалыпты күйіне оралды. 23 қараша 2004 ж. – "Гюйгенс" зондының бөлуге дейінгі соңғы тексеруі сәтті аяқталды. Барлық жүйелер зондты уақытында жөнелтуге дайын. 13 желтоқсан 2004 ж. – "Титан B" ұшуы сәтті орындалды және алынған деректер миссия ғалымдарымен талданды. 25 желтоқсан 2004 ж. – "Гюйгенс" зонды 02:00 UTC-де Кассини орбиталық станциясынан бөлінді. 27 желтоқсан – NASA Кассиниден екі күн бұрын түсірілген "Гюйгенс" суретін жариялады. Есепте, суреттің талдауы зондтың күтілетін қателік шегінде дұрыс бағытта екенін көрсетті. Бұл тексерулер орбиталық станцияны дұрыс бағытта орналастыру үшін қажет болды.
17 February 2005 – The first close flyby of Enceladus was executed and first closeup images were sent back to Earth. The flyby distance was about
17 March 2005 – The Cassini probe reveals that Saturn's moon Enceladus has an atmosphere. It has been described as "substantial" by its discoverers. 16 April 2005 – The fifth planned flyby of Titan with a minimum distance of about 1,025 kilometers was executed at 19:12 UTC. This was the closest flyby up to this date, and provided the opportunity to obtain more detailed data on the constituents in the upper atmosphere of Titan. The first analysis of that data showed a large range of complex carbon molecules. On 25 April a mass plot was published that demonstrates the existence of these molecules. 3 May 2005 – Cassini begins Radio occultation experiments on Saturn's Rings, to determine ring particle size distribution, on the scale of centimetres. 10 May 2005 – At the beginning of a period of focussed observation of the ring system of Saturn, slated to take until September, mission scientists announced the discovery of a new moon in the "Keeler gap" inside the "A" ring. Provisionally named S/2005 S 1 and later named Daphnis, it was first seen in a time lapse sequence of images taken on 1 May. Imaging scientists had predicted the new moon's presence and its orbital distance from Saturn after last July's sighting of a set of peculiar spiky and wispy features in the Keeler gap's outer edge. 14 July 2005 – The closest flyby of Enceladus with a distance of was executed successfully. First raw pictures were published. 7 September 2005 – Flyby of Titan at a distance of , data gathered partially lost due to software problem. 26 September 2005 – Flyby of Hyperion at a distance of , the closest flyby and only visit to the moon during the primary mission. 27 July 2006 – NASA confirms the presence of hydrocarbon lakes in Titan's northern polar region. 28 May 2008 – Cassini completed its 43rd flyby of Titan, ending its primary mission. Renamed Cassini Equinox mission, Cassini observed Saturn during its equinox crossing, or summertime.
Кассини Күн-Түн теңдеуі миссиясы (20082010)
9 тамыз, 11 тамыз, 9 қазан және 31 қазан 2008 жылы – 50, 25 және 200 км-ге ең жақын келген кезде, Кассинидің 2008 жылғы Энцеладқа жасаған соңғы үш ұшуында "қимылсыз нысананы ату" деп аталатын жаңа бейнелеу техникасы қолданылып, өте жоғары сапалы суреттер сәтті алынды. Бұл ұшулар сонымен қатар Кассиниге Энцеладтың криовулкандық газ-шаң шығаруларын тікелей зерттеуге мүмкіндік берді. 3 қараша, 14 қараша, 5 желтоқсан және 21 желтоқсан 2009 жылы – Титанға жасалған 46-шыдан 49-шы ұшулар радар, VIMS және INMS құралдарымен Титанды және оның қалың атмосферасын зерттеуге бағытталды. T47 ұшуында Huygens қонған жердің жоғары ажыратымды VIMS суреті алынды, ал қалған үш ұшуда радар мен RSS пайдаланылды. T49 ұшуы Титанның ең ірі метанол көлдерінің бірі – Онтарио Лакусының радарлық суретін алуға мүмкіндік берді. 2009 жылғы маусым-қазан аралығында – Кассини Сатурнның күн мен түн теңелу кезінде, яғни Сатурнның жылдық айналымында күн экватордың үстінен тікелей өтетін уақытта Сатурнды бақылады. 2 қараша 2010 жылы – Бір бит өзгергені салдарынан Кассини маңызды команданы қабылдамай қалғандықтан, қорғаныс режиміне, яғни "қауіпсіз режимге" көшті. НАСА 8 қарашада ғылыми жұмыстардың тоқтағанын хабарлады. Алайда, 8 қарашаға дейін ғарыш аппаратының кейбір функциялары ішінара қалпына келтірілді. 10 қарашада ғылыми құралдардың қалыпты жұмыс істеу тізбегі сәтті басталды. Кассини 24 қарашада жоспарланғандай қайта іске қосылды және Энцеладқа екі жақын ұшуға дайын болды. Қазіргі уақытқа дейін 11 қарашадағы (T 73) ұшудан алынған деректердің жоғалғаны туралы ресми мәлімдеме жасалған жоқ. Алайда, 11 қарашадағы полярлық ұшу кезінде суреттер алынбады.
Кассини Күн тұтылу миссиясы (20102017)
2010 жылдың 3 ақпанында НАСА Сатурнның жазғы күн тоғысынан кейін бірнеше айға созылатын, 2017 жылдың мамырына дейінгі екінші миссияны ұзартуға қаржыландыру қарастырылғанын хабарлады. Жоспарға қосымша 155 орбита, соның ішінде Титанның 54, Энцеладтың 11, Реяның 2 және Дионаның 3 жанынан өту кірді. Титанның бірі ионосфераның төменгі қабатынан өтті.
Үлкен финал (2017)
2017 жылдың 15 қыркүйегінде Кассини Сатурн атмосферасына бақыланған түсу арқылы жойылды, осымен шамамен екі онжылдыққа созған миссиясы аяқталды. Соңғы сигнал 11:55:46 UTC уақыты бойынша алынды.
Хюйгенс миссиясының егжей-тегжейлі уақыт сызығы
2005 жылғы 14 қаңтардағы 09:11 UTC-ден кейін көрсетілген барлық уақыттар күтілетін оқиға уақыттары және нақты оқиға уақытынан өзгеше болуы мүмкін. Түсу орын алғаннан кейін, қажет болса түзетулермен бірге бұл бет жаңартылады. Осы бөлімде қолданылған деректер сәл дер кезінен қалып қойған, ESA-дан жаңа ephemeris 2005 жылғы 6 қаңтарда қолжетімді болды.