Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сатурнның айы Титанға жіберілген еуропалық барлау десанттық қондырғысы
European reconnaissance lander sent to Saturn's moon Titan
Гюйгенс (Huygens) – 2005 жылы Сатурнның Титан айына сәтті қонған атмосфераға кіретін роботтық ғарыш зонды. Еуропалық ғарыш агенттігі (ЕКА) құрастырып, NASA ұшырған бұл зонд Кассини-Гюйгенс миссиясының бөлігі болды және Титанға қонған алғашқы ғарыш аппараты, сондай-ақ ғарыш аппаратының Жерден ең алыс жерге жасаған қондыруы есептеледі. Зонд 17 ғасырда Титанды 1655 жылы ашқан голландиялық астроном Кристиан Гюйгенстің құрметіне аталды. Бірлескен Кассини-Гюйгенс ғарыш кемесі 1997 жылдың 15 қазанында Жерден ұшырылды. Гюйгенстің қондыруы – қазірге дейін Күн жүйесінің шетінде немесе Жерден басқа айға жасалған жалғыз қондыру. Гюйгенс құрлыққа қонды, бірақ оның мұхитқа қону мүмкіндігі де зондтың құрылысында ескерілді. Зонд атмосферада бірнеше сағат, ал бетінде қысқа мерзімге мәліметтер жинау үшін жобаланды. Ол қонғаннан кейін шамамен 90 минут бойы деректерді жіберуді жалғастырды.
Huygens ('/h//ɔɪ//ɡ//ən//z/ HOYgənz) was an atmospheric entry robotic space probe that landed successfully on Saturn's moon Titan in 2005. Built and operated by the European Space Agency (ESA), launched by NASA, it was part of the Cassini–Huygens mission and became the first spacecraft to land on Titan and the farthest landing from Earth a spacecraft has ever made. The probe was named after the 17th century Dutch astronomer Christiaan Huygens, who discovered Titan in 1655. The combined Cassini–Huygens spacecraft was launched from Earth on 15 October 1997. Huygenss landing is so far the only one accomplished in the outer Solar System or on a moon other than Earth's. Huygens touched down on land, although the possibility that it would touch down in an ocean was also taken into account in its design. The probe was designed to gather data for a few hours in the atmosphere, and possibly a short time at the surface. It continued to send data for about 90 minutes after touchdown.
Шолу
Хюйгенс Титан атмосферасына кіруге, жылдамдығын төмендетуге және толық жабдықталған роботтық зертхананы парашютпен бетке түсіруге арналған еді. Миссия жоспарланған кезде қону орны таулы аймақ, жазық дала, мұхит немесе басқа нәрсе болатыны белгісіз еді, және Кассиниден алынған деректерді талдау осы сұрақтарға жауап беруге көмектеседі деп есептелді. Кассинидің Титаннан түсірген суреттеріне сүйенсек, қону орны жағалау сияқты көрінеді. Қону орны қатты емес болуы мүмкін екенін ескере отырып, Хюйгенс соққыға төтеп беруге, Титанның сұйық бетіне қонуға және осы жағдайда бірнеше минут бойы деректерді жіберуге арналған. Егер мұндай жағдай туса, бұл адам жасаған зерттеушінің басқа планетаның мұхитына алғаш рет қонған болар еді. Ғарыш кемесінің батареясының қызмет ету мерзімі үш сағаттан аспады, оның көп бөлігі түсу кезінде пайдаланылуы жоспарланған. Инженерлер беттен ең көп дегенде 30 минуттық деректер алуды күтіп еді. Хюйгенс зерттеуші жүйесі Титанға түскен зерттеушінің өзінен және орбитадағы ғарыш кемесіне бекітілген кг зерттеушіні қолдау жабдығынан (PSE) тұрады. Хюйгенстің жылу қалқаны диаметрі бойынша. Қалқанды шығарғаннан кейін зерттеуші диаметрі бойынша болды. PSE зерттеушіні қадағалауға, түсу кезінде жиналған деректерді қалпына келтіруге және деректерді орбитаға өңдеуге және жеткізуге қажетті электрониканы қамтыды, ол Жерге жіберілді немесе "төменге жүктелді". Зерттеуші 6,7 жылдық планетааралық сапар кезінде жарты жылдық денсаулық тексерулерін қоспағанда, ұйықтап қалды. Бұл тексерулер алдын ала бағдарламаланған түсу сценарийлерін мүмкіндігінше жақын түрде орындады, ал нәтижелер жүйе және жүк сарапшыларының қарауы үшін Жерге жіберілді. Зерттеуші 2004 жылдың 25 желтоқсанында орбиталық аппараттан бөлінгенге дейін соңғы тексеруден өтті. "Тұру" таймері зерттеуші жүйелерін қосу үшін қажетті нақты уақытпен (Титан атмосферасымен кездесуге 15 минут қалғанда) жүктелді, содан кейін зерттеуші орбиталық аппараттан бөлініп, 22 күн бойы Титанға ашық кеңістікте, ояну таймерінен басқа ешқандай жүйелер жұмыс істемей, қозғалды. Миссияның негізгі кезеңі Титан атмосферасы арқылы парашютпен түсу болды. Батареялар мен барлық басқа ресурстар 153 минуттық Хюйгенс миссиясының ұзақтығына есептелді, бұл 2,5 сағатқа дейін түсу уақытына және Титан бетінде кем дегенде 3 қосымша минутқа (немесе мүмкін жарты сағатқа немесе одан да көп) сәйкес келеді. Зерттеушінің радио байланысы түсу кезеңінің басында белсендірілді, ал орбиталық аппарат түсу кезеңі және қонудан кейінгі алғашқы отыз минутты қоса алғанда, келесі үш сағат бойы зерттеушіні "тыңдады". Осы үш сағаттық байланыс терезесі аяқталғаннан кейін көп ұзамай Кассинидің жоғары күшейткіш антеннасы (HGA) Титаннан және Жерге қарай бұрылды. Жердегі ірі радиотелескоптар да өте ұзақ базалық интерферометрия және апертура синтезі әдісін қолдана отырып, Хюйгенстің 10 ватттық хабарларын тыңдады. 14 қаңтарда сағат 11:25 CET-де Батыс Вирджиниядағы Роберт С. Бёрдтың Грин Бэнк телескопы (GBT) Хюйгенстің тасымалдаушы сигналын анықтады. GBT Кассини келіп түскен деректерді тыңдауды тоқтатқаннан кейін де тасымалдаушы сигналды байқауды жалғастырды. GBT телескоптарынан басқа, Солтүстік Америкадағы континенттік VLBA телескоптарының сегізі, Пи Таун және Лос-Аламос, Нью-Мексикода; Форт-Дэвис, Техас; Солтүстік Либерти, Айова; Китт Пик, Аризона; Брюстер, Вашингтон; Оуэнс-Вэлли, Калифорния; және Мауна-Кеа, Гавайи, сонымен қатар Хюйгенс сигналын тыңдады. Жерде Хюйгенстен алынған сигналдың күші Галилео зерттеушісінен (Юпитер атмосферасына түскен зерттеуші) VLA-дан алынғанмен салыстырылды және сигналдың (сол кезде) белгісіз телеметриямен модуляциялануына байланысты оны нақты уақытта анықтау үшін тым әлсіз болды. Оның орнына, үш сағаттық түсу кезінде зерттеуші сигналының кең жолақты жазбалары жасалды. Зерттеушінің телеметриясы Кассиниден Жерге жіберілгеннен кейін, қазір белгілі болған деректердің модуляциясы жазылған сигналдан алынып тасталды, сонда бірнеше секунд ішінде зерттеушінің жиілігін анықтау үшін интеграцияланатын таза тасымалдаушы қалды. Титан атмосферасынан төмен түсіп келе жатқан Хюйгенс сигналының Доплер эффектісін талдау арқылы желдің жылдамдығы мен бағытын белгілі бір дәрежеде дәлдікпен анықтауға болады деп күтілді. Хюйгенстің Титанға қонған орны дәлдікпен анықталды (Титанда бір км экватордағы ені мен бойы 1,3 доға минутын құрайды) Жерден шамамен 1,2 миллиард шақырым қашықтықта Доплер деректерін пайдаланып. Зерттеуші Ай бетіне қонды. Осыған ұқсас әдіс Марс зерттеу машиналарының қону орнын анықтау үшін олардың телеметриясын тыңдау арқылы қолданылды.
Huygens was designed to enter and brake in Titan's atmosphere and parachute a fully instrumented robotic laboratory to the surface. When the mission was planned, it was not yet certain whether the landing site would be a mountain range, a flat plain, an ocean, or something else, and it was thought that analysis of data from Cassini would help to answer these questions. Based on pictures taken by Cassini above Titan, the landing site appeared to be a shoreline. Assuming the landing site could be non solid, Huygens was designed to survive the impact, splash down on a liquid surface on Titan, and send back data for several minutes under these conditions. If that occurred it was expected to be the first time a human made probe would land in an extraterrestrial ocean. The spacecraft had no more than three hours of battery life, most of which was planned to be used during the descent. Engineers expected to get at most only 30 minutes of data from the surface. The Huygens probe system consists of the probe itself, which descended to Titan, and the kg probe support equipment (PSE), which remained attached to the orbiting spacecraft. Huygens' heat shield was in diameter. After ejecting the shield, the probe was in diameter. The PSE included the electronics necessary to track the probe, to recover the data gathered during its descent, and to process and deliver the data to the orbiter, from where it was transmitted or "downlinked" to the Earth. The probe remained dormant throughout the 6.7 year interplanetary cruise, except for semiannual health checks. These checkouts followed preprogrammed descent scenario sequences as closely as possible, and the results were relayed to Earth for examination by system and payload experts. Prior to the probe's separation from the orbiter on 25 December 2004, a final health check was performed. The "coast" timer was loaded with the precise time necessary to turn on the probe systems (15 minutes before its encounter with Titan's atmosphere), then the probe detached from the orbiter and coasted in free space to Titan in 22 days with no systems active except for its wake up timer. The main mission phase was a parachute descent through Titan's atmosphere. The batteries and all other resources were sized for a Huygens mission duration of 153 minutes, corresponding to a maximum descent time of 2.5 hours plus at least 3 additional minutes (and possibly a half hour or more) on Titan's surface. The probe's radio link was activated early in the descent phase, and the orbiter "listened" to the probe for the next three hours, including the descent phase, and the first thirty minutes after touchdown. Not long after the end of this three hour communication window, Cassini's high gain antenna (HGA) was turned away from Titan and towards Earth. Very large radio telescopes on Earth were also listening to Huygens's 10 watt transmission using the technique of very long baseline interferometry and aperture synthesis mode. At 11:25 CET on 14 January, the Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia detected the carrier signal from Huygens. The GBT continued to detect the carrier signal well after Cassini stopped listening to the incoming data stream. In addition to the GBT, eight of the ten telescopes of the continent wide VLBA in North America, located at Pie Town and Los Alamos, New Mexico; Fort Davis, Texas; North Liberty, Iowa; Kitt Peak, Arizona; Brewster, Washington; Owens Valley, California; and Mauna Kea, Hawaii, also listened for the Huygens signal. The signal strength received on Earth from Huygens was comparable to that from the Galileo probe (the Jupiter atmospheric descent probe) as received by the VLA, and was therefore too weak to detect in real time because of the signal modulation by the (then) unknown telemetry. Instead, wide band recordings of the probe signal were made throughout the three hour descent. After the probe telemetry was finished being relayed from Cassini to Earth, the now known data modulation was stripped off the recorded signal, leaving a pure carrier that could be integrated over several seconds to determine the probe frequency. It was expected that through analysis of the Doppler shifting of Huygens's signal as it descended through the atmosphere of Titan, wind speed and direction could be determined with some degree of accuracy. A position of Huygens's landing site on Titan was found with precision (within one km – one km on Titan measures 1.3 arcminutes of latitude and longitude at the equator) using the Doppler data at a distance from Earth of about 1.2 billion kilometers. The probe landed on the surface of the moon at A similar technique was used to determine the landing site of the Mars exploration rovers by listening to their telemetry alone.
Қорытындылар
2005 жылғы 14 қаңтарда сағат 12:43 шамасында «Хюйгенс» Жер бетінен шамамен бірдей биіктіктен түсірілген доптың жылдамдығымен қонды. Ол тегіс бетке секіріп, жер бетінде терең ойыс жасады, содан кейін сырғып өтті. Сығу салдарынан жылдамдығы төмендеді және соңғы тоқтаған жеріне жеткенде бес рет алға-артқа шайқалып, тербелді. «Хюйгенс» сенсорлары жерге тигеннен кейін шамамен он секундқа дейін қозғалыс тоқтағанша, тағы екі секунд бойы шағын дірілдерді анықтады. Зонд атмосфераға шаң бұлтын (көбінесе атмосферадан тамшылап түсетін органикалық аэрозольдер) көтерді, ол соққыдан кейін шамамен төрт секунд бойы атмосферада ілініп тұрды. Қону орнында апельсин түсті бетке шашыраңқы жатқан су мұзының кішкентай кесектері байқалды, олардың көп бөлігі метан тұманымен жабылған. «Хюйгенс»-тен алынған Титанның алғашқы суреттері бетінде сұйық заттардың көп екенін көрсетеді. Қону алдындағы алғашқы суреттерде ақшыл құрлықтан қара теңізге қарай созылған үлкен арналар көзге түсті. Кейбір суреттерде аралдар мен тұманға оранылған жағалау көрінді. Зондтың траекториясын талдау көрсеткендей, «Хюйгенс» суреттердегі қараңғы «теңіз» аймағына қонған. Бетіндегі суреттер құрғақ көл төбесіне ұқсас пейзаждарды көрсетеді, бұл жақында сұйықтың әсер еткенін көрсетеді, бірақ «Хюйгенс» қонған жерде көмірсутекті көлдер мен/немесе теңіздер қазіргі уақытта болмауы мүмкін. Дегенмен, «Кассини» миссиясынан алынған қосымша деректер Титанның полярлық аймақтарында тұрақты сұйық көмірсутекті көлдердің бар екенін растады (Титан көлдеріне қараңыз). 2012 жылы ұзақ жылдар бойы сақталған тропикалық көмірсутекті көлдер де табылды (соның ішінде «Хюйгенс» қонған жерге жақын «Шангри-Ла» аймағындағы көл, Юта штатындағы Ұлы тұзды көлдің шамамен жартысына тең тереңдігі бар). Құрғақ шөлді аймақтардағы сұйықтықтың көзі, әдетте, жер асты сулары болар; басқаша айтқанда, Титанның құрғақ экваторлық аймақтарында «оазистер» бар. Жер беті бастапқыда жұқа қабықшасы бар, одан кейін біркелкі консистенциялы аймаққа өтетін «балшық тәрізді материал» деп хабарланды. ЕКА ғалымының бірі Титанның бетінің текстурасы мен түсін крем-брюлемен (яғни, жабысқақ сазды жауып тұрған қатты бет) салыстырды. Деректерді кейіннен талдау көрсеткендей, беттік консистенцияның өлшемдері «Хюйгенс» қонғанда үлкен кесек тасты итеріп жібергеннен туындаған, ал жер беті мұз кристалдарынан немесе үстіне қатып қалған қардан жасалған «құм» деп сипаттау дұрыс. Тастар дөңгелектелген, өлшемі сұрыпталған және өлшемі бойынша қабатталған, қара көлдегі өзеннің төбесінде орналасқандай, ұсақ түйіршікті материалдан тұрады. «Хюйгенс» қонған жерде бұрыштығынан үлкен тастар байқалмады, ал кішкентай тастар сирек кездеседі. Бұл үлкен тастарды көл төбесіне жеткізе алмайтынын, ал кішкентай тастарды тез арада алып тастайтынын білдіреді. «Хюйгенс» Титанның бетінің жарықтығын (қону кезінде) Жердегі толық күн сәулесінен мың есе кем екенін (немесе толық айдың жарығынан 500 есе кем) анықтады, яғни Жерде күн батқаннан кейін шамамен он минуттан кейін, кеш азаматтық түнек кезіндегі жарық деңгейі. Титан аспанының және пейзаждың түсі көбінесе қызыл, себебі Титан тұманы көк жарықты қызыл жарықтан әлдеқайда көп сіңіреді. Күн (Хюйгенс қонғанда аспанда салыстырмалы түрде жоғары болған) Жерден көрінетін күн дискісінің оннан бір бөлігі ғана көрінетін кішкентай, жарқын нүкте болар еді, көлемі мен жарықтығы шамамен көліктің фарасына ұқсас. Ол өткір көлеңкелер береді, бірақ жарықтың 90% аспаннан келгендіктен контрасты төмен.
Huygens landed at around 12:43 UTC on January 14, 2005 with an impact speed similar to dropping a ball on Earth from a height of about It made a dent deep, before bouncing onto a flat surface, and sliding across the surface. It slowed due to friction with the surface and, upon coming to its final resting place, wobbled back and forth five times. Huygens sensors continued to detect small vibrations for another two seconds, until motion subsided about ten seconds after touchdown. The probe kicked up a cloud of dust (most likely organic aerosols which drizzle out of the atmosphere) which remained suspended in the atmosphere for about four seconds by the impact. At the landing site there were indications of pebbles of water ice scattered over an orange surface, the majority of which is covered by a thin haze of methane. Early aerial imaging of Titan from Huygens was consistent with the presence of large bodies of liquid on the surface. The initial photos of Titan before landing showed what appeared to be large drainage channels crossing the lighter colored mainland into a dark sea. Some of the photos suggested islands and mist shrouded coastline. Subsequent analysis of the probe's trajectory indicated that, in fact, Huygens had landed within the dark 'sea' region in the photos. The photos from the surface of a dry lakebed like landscape suggest that while there is evidence of liquid acting on the surface recently, hydrocarbon lakes and/or seas might not currently exist at the Huygens landing site. Further data from the Cassini Mission, however, definitely confirmed the existence of permanent liquid hydrocarbon lakes in the polar regions of Titan (see Lakes of Titan). Long standing tropical hydrocarbon lakes were also discovered in 2012 (including one not far from the Huygens landing site in the Shangri La region which is about half the size of Utah's Great Salt Lake, with a depth of at least ). The likely supplier in dry desert areas is probably underground aquifers; in other words, the arid equatorial regions of Titan contain "oases". The surface was initially reported to be a clay like "material which might have a thin crust followed by a region of relative uniform consistency." One ESA scientist compared the texture and colour of Titan's surface to a crème brûlée (that is, a hard surface covering a sticky mud like subsurface). Subsequent analysis of the data suggests that surface consistency readings were likely caused by Huygens pushing a large pebble into the ground as it landed, and that the surface is better described as a "sand" made of ice grains or snow that has been frozen on top. The rocks appear to be rounded, size selected and size layered as though located in the bed of a stream within a dark lakebed, which consists of finer grained material. No pebbles larger than across were spotted, while rocks smaller than are rare on the Huygens landing site. This implies large pebbles cannot be transported to the lakebed, while small rocks are quickly removed from the surface. Huygens found the brightness of the surface of Titan (at time of landing) to be about one thousand times dimmer than full solar illumination on Earth (or 500 times brighter than illumination by full moonlight)—that is, the illumination level experienced about ten minutes after sunset on Earth, approximately late civil twilight. The color of the sky and the scene on Titan is mainly orange due to the much greater attenuation of blue light by Titan's haze relative to red light. The Sun (which was comparatively high in the sky when Huygens landed) would be visible as a small, bright spot, one tenth the size of the solar disk seen from Earth, and comparable in size and brightness to a car headlight seen from about It casts sharp shadows, but of low contrast as 90% of the illumination comes from the sky.
Хюйгенс қызметінің егжей-тегжейлі уақыт сызығы
2004 жылғы 25 желтоқсанда сағат 02:00 UTC-де Кассини орбиталық аппаратынан бөлінді. ЕКА мәліметінше, 2005 жылдың 14 қаңтарында Хюйгенс 10:13 UTC-де Титан атмосферасына кірді, бұл SCET бойынша болды. Зонд шамамен 10.6°S, 192.3°W координаталарында, 12:43 UTC шамасында SCET уақыты бойынша Титан бетіне қонды (атмосфераға кіргеннен кейін 2 сағат 30 минут өткен соң).(1.) Қонғанға бірнеше сағат бұрын Сатурн/Титаннан қарағанда Күн арқылы Жер мен Айдың транзиті байқалды. Хюйгенс Титан атмосферасының жоғарғы қабатына Жердің транзиті аяқталғаннан кейін 2,7 сағаттан кейін, немесе Айдың транзиті аяқталғаннан кейін бір-екі минуттан кейін кірді. Дегенмен, транзит екі себептен Кассини орбиталық аппараты мен Хюйгенс зондына кедергі келтірмеді. Біріншіден, олар Күннің алдында болғандықтан Жерден ешқандай сигнал ала алмады, бірақ Жер оларды тыңдай алды. Екіншіден, Хюйгенс Жерге тікелей оқуға болатын деректерді жіберген жоқ. Оның орнына, ол деректерді Кассини орбиталық аппаратына жіберді, ол кейіннен Жерге алынған деректерді берді.
Huygens separated from Cassini orbiter at 02:00 UTC on 25 December 2004 in Spacecraft Event Time. Huygens entered Titan's atmosphere at 10:13 UTC on 14 January 2005 in SCET, according to ESA. The probe landed on the surface of Titan at about 10.6°S, 192.3°W around 12:43 UTC in SCET (2 hours 30 minutes after atmospheric entry).(1.) There was a transit of the Earth and Moon across the Sun as seen from Saturn/Titan just hours before the landing. Huygens entered the upper layer of Titan's atmosphere 2.7 hours after the end of the transit of the Earth, or only one or two minutes after the end of the transit of the Moon. However, the transit did not interfere with the Cassini orbiter or Huygens probe, for two reasons. First, although they could not receive any signal from Earth because it was in front of the Sun, Earth could still listen to them. Second, Huygens did not send any readable data directly to Earth. Rather, it transmitted data to the Cassini orbiter, which later relayed to Earth the data received.
Аспаптар
Гюйгенс кемесінде Титан атмосферасы арқылы түсетін барысында кең ауқымды ғылыми деректерді жинаған алты құрал болды. Осы алты құрал:
Huygens had six instruments aboard that took in a wide range of scientific data as the probe descended through Titan's atmosphere. The six instruments are:
Гюйгенс атмосфералық құрылым аспабы (HASI)
Бұл құрал Титан атмосферасының физикалық және электрлік қасиеттерін өлшейтін сенсорлар жиынтығын қамтиды. Зонд атмосфераға түсіп бара жатқанда акселерометрлер үш ось бойындағы күштерді өлшеді. Зондтың аэродинамикалық қасиеттері бұрыннан белгілі болғандықтан, Титан атмосферасының тығыздығын анықтау және желдің күркіреуін сезу мүмкін болды. Зонд сұйық бетке қонса, толқындардың әсерінен оның қозғалысын да өлшеуге болар еді. Температура және қысым сенсорлары атмосфераның жылулық қасиеттерін өлшеді. Пермитивтілік және электромагниттік толқындарды талдағыш атмосфераның электрондары мен иондарының (яғни оң зарядталған бөлшектердің) өткізгіштігін өлшеді және электромагниттік толқын активтілігін іздеді. Титан бетінде беттік материалдың электр өткізгіштігі мен диэлектрлік өтімділігі (яғни электрлік ығысу өрісінің электр өрісіне қатынасы) өлшенді. HASI подсистемасында сондай-ақ микрофон бар, ол зондтың түсуі мен қонуы кезінде кез келген дыбыстық оқиғаларды жазу үшін қолданылды; бұл тарихта басқа планеталық денеден естілетін дыбыстарды жазудың алғашқы реті болды.
This instrument contains a suite of sensors that measured the physical and electrical properties of Titan's atmosphere. Accelerometers measured forces in all three axes as the probe descended through the atmosphere. With the aerodynamic properties of the probe already known, it was possible to determine the density of Titan's atmosphere and to detect wind gusts. The probe was designed so that in the event of a landing on a liquid surface, its motion due to waves would also have been measurable. Temperature and pressure sensors measured the thermal properties of the atmosphere. The Permittivity and Electromagnetic Wave Analyzer component measured the electron and ion (i. e., positively charged particle) conductivities of the atmosphere and searched for electromagnetic wave activity. On the surface of Titan, the electrical conductivity and permittivity (i. e., the ratio of electric displacement field to its electric field) of the surface material was measured. The HASI subsystem also contains a microphone, which was used to record any acoustic events during probe's descent and landing; this was the first time in history that audible sounds from another planetary body had been recorded.
Допплер желінің эксперименті (DWE)
Бұл тәжірибеде өте тұрақты осциллятор қолданылды, ол дәл S жолақты тасымалдаушы жиілігін қамтамасыз етті, бұл Кассини орбиталық аппаратына Допплер эффектісі арқылы Кассиниге қатысты Гюйгенстің радиалдық жылдамдығын дәл анықтауға мүмкіндік берді. Гюйгенстің желдің әсерінен туындаған көлденең қозғалысы, өлшенген Допплер ығысуының барлық белгілі орбиталық және таралу эффектілеріне түзетулер енгізілген өлшемдерінен шығарылатын еді. Сондай-ақ, атмосфералық қасиеттеріне байланысты зондтың парашют астындағы тербеліс қозғалысы да анықталған болуы мүмкін. Жердегі басқару орталығының Кассини орбиталық аппаратындағы қабылдағышты қосудағы қателігі осы деректердің жоғалуына әкеп соқты. Жердегі радиотелескоптар оның бір бөлігін қайта құруға мүмкіндік берді. Өлшемдер Титан бетінен жоғарыда басталды, онда Гюйгенс шығысқа қарай 100 км/с-тан астам жылдамдықпен соққыға ұшырады, бұл өткен бірнеше жылда телескоптармен алынған, осы биіктіктегі желдің бұрынғы өлшемдерімен сәйкес келеді. 2005-2005 жылдары Гюйгенс жылдам өзгеріп тұратын желдің әсеріне түсті, бұл тік жел серпілісі деп саналады. Жер бетіндегі Жерге негізделген Допплер ығысуы және VLBI өлшемдері секундына бірнеше метр жылдамдықпен жұмсақ желді көрсетеді, бұл күтілген нәтижелерге сәйкес келеді.
This experiment used an ultra stable oscillator which provided a precise S band carrier frequency that allowed the Cassini orbiter to accurately determine Huygens's radial velocity with respect to Cassini via the Doppler Effect. The wind induced horizontal motion from Huygens would have been derived from the measured Doppler shift measurements, corrected for all known orbit and propagation effects. The swinging motion of the probe beneath its parachute due to atmospheric properties may also have been detected. Failure of ground controllers to turn on the receiver in the Cassini orbiter caused the loss of this data. Earth based radio telescopes were able to reconstruct some of it. Measurements started above Titan's surface, where Huygens was blown eastwards at more than , agreeing with earlier measurements of the winds at altitude, made over the past few years using telescopes. Between , Huygens was buffeted by rapidly fluctuating winds, which are thought to be vertical wind shear. At ground level, the Earth based doppler shift and VLBI measurements show gentle winds of a few metres per second, roughly in line with expectations.
Төменгі түсірілім бейнелеу аппараты/спектрлік радиометр (DISR)
Гюйгенс негізінен атмосфералық миссия болғандықтан, DISR құралы Титан атмосферасындағы радиациялық тепе-теңдікті зерттеу үшін оңтайландырылды. Оның көру және инфрақызыл спектрометрлері мен күлгін түсті фотометрлері сәулелену ағынын жоғары және төмен қарай, биіктіктен жер бетіне дейін өлшеді. Күн сәулесінің шағылысуын өлшейтін камералар аэрозольдердің шашырауынан күннің айналасындағы интенсивтіліктің өзгеруін анықтады. Бірдей КДҚ-ға ие үш суреттеу құрылғысы шамамен 30 градусқа дейін кеңістікте суреттерді түсіріп, дерлік зениттен көкжиектен сәл жоғарыға дейін ауқымды болды. Баяу айналатын зондтың көмегімен олар қону орнының толық мозаикасын құрастырды, ол таңқаларлықтай, тек белгілі бір биіктіктен төмен ғана анық көріне бастады. Барлық өлшемдер көлеңкелік таяқшаның көмегімен уақытталды, ол DISR-ге Күннің көру өрісінен өткенін хабарлады. Ақырсоңында, Гюйгенстің күтілгеннен кері бағытта айналуы бұл жоспарды бұзды. Қонуға дейін жер бетін жарықтандыру үшін шам қосылды, бұл атмосфералық метанның сіңіруіне толығымен ұшырамайтын толқын ұзындықтарында жер бетінің шағылысуын өлшеуге мүмкіндік берді. DISR Аризона университетінің Ай және планеталық зертханасында Мартин Томаско басшылығымен жасалды, ал бірнеше еуропалық институттар аппараттық құралға үлес қосты. "Эксперименттің ғылыми мақсаттары төрт бағытқа бөлінеді: 1) Титанның жылулық тепе-теңдігін зерттеу үшін күннің жылу профилін өлшеу; 2) беттің құрамын, топографиясын және физикалық процестерді зерттеу үшін беттің бейнеленуі және спектрлік шағылысуын өлшеу, сондай-ақ түсу кезінде желдің профилін тікелей өлшеу; 3) шашыраған күн сәулесінің жарықтығы мен сызықтық поляризация дәрежесін өлшеу, соның ішінде күн сәулесінің шағылысуын, сондай-ақ аэрозольдердің толқын ұзындығы мен биіктігіне байланысты өшірілуінің оптикалық тереңдігін өлшеу, Титан атмосферасындағы аэрозольдердің мөлшері, пішіні, тік таралуы, оптикалық қасиеттері, көздері мен шөгіп кетуін зерттеу; 4) атмосфераның құрамын зерттеу үшін төмен қарайтын күн сәулесінің спектрін өлшеу, әсіресе түсу барысында метанның араласу қатынасын зерттеу."
As Huygens was primarily an atmospheric mission, the DISR instrument was optimized to study the radiation balance inside Titan's atmosphere. Its visible and infrared spectrometers and violet photometers measured the up and downward radiant flux from an altitude of down to the surface. Solar aureole cameras measured how scattering by aerosols varies the intensity directly around the Sun. Three imagers, sharing the same CCD, periodically imaged a swath of around 30 degrees wide, ranging from almost nadir to just above the horizon. Aided by the slowly spinning probe they would build up a full mosaic of the landing site, which, surprisingly, became clearly visible only below altitude. All measurements were timed by aid of a shadow bar, which would tell DISR when the Sun had passed through the field of view. Unfortunately, this scheme was upset by the fact that Huygens rotated in a direction opposite to that expected. Just before landing a lamp was switched on to illuminate the surface, which enabled measurements of the surface reflectance at wavelengths which are completely blocked out by atmospheric methane absorption. DISR was developed at the Lunar and Planetary Laboratory at the University of Arizona under the direction of Martin Tomasko, with several European institutes contributing to the hardware. "The scientific objectives of the experiment fall into four areas including (1) measurement of the solar heating profile for studies of the thermal balance of Titan; (2) imaging and spectral reflection measurements of the surface for studies of the composition, topography, and physical processes which form the surface as well as for direct measurements of the wind profile during the descent; (3) measurements of the brightness and degree of linear polarization of scattered sunlight including the solar aureole together with measurements of the extinction optical depth of the aerosols as a function of wavelength and altitude to study the size, shape, vertical distribution, optical properties, sources and sinks of aerosols in Titan’s atmosphere; and (4) measurements of the spectrum of downward solar flux to study the composition of the atmosphere, especially the mixing ratio profile of methane throughout the descent."
Бұл аспап – Титан атмосферасындағы химиялық заттарды анықтау және өлшеуге арналған газдық химиялық талдағыш. Ол жоғары биіктікте алынған сынамалармен жабдықталған, олар талдау үшін пайдаланылды. Жоғары кернеулі төртполюсқа ие массалық спектрометр әр газдың молекулалық массасының моделін құру үшін деректер жинады, ал газ хроматографы молекулалық және изотоптық түрлерді одан да жақсы ажыратуға мүмкіндік берді. Төмен түсу кезінде GC/MS аэрозоль жинағыш пиролизерінен жіберілген пиролиз өнімдерін (яғни, қыздыру арқылы өңделген сынамаларды) де талдады. Ақырында, GC/MS Титан бетінің құрамын өлшеді. Бұл зерттеу GC/MS құралын соқтығысу алдында қыздыру арқылы беттік материалды соқтығысқанда булануына қол жеткізу арқылы мүмкін болды. GC/MS құралын Ғарыш ұшу орталығы және Мичиган университетінің Ғарыш физикасы зерттеу зертханасы жасаған.
This instrument is a gas chemical analyzer that was designed to identify and measure chemicals in Titan's atmosphere. It was equipped with samplers that were filled at high altitude for analysis. The mass spectrometer, a high voltage quadrupole, collected data to build a model of the molecular masses of each gas, and a more powerful separation of molecular and isotopic species was accomplished by the gas chromatograph. During descent, the GC/MS also analyzed pyrolysis products (i. e., samples altered by heating) passed to it from the Aerosol Collector Pyrolyser. Finally, the GC/MS measured the composition of Titan's surface. This investigation was made possible by heating the GC/MS instrument just prior to impact in order to vaporize the surface material upon contact. The GC/MS was developed by Goddard Space Flight Center and the University of Michigan's Space Physics Research Lab.
Аэрозоль жинағыш және пиролизер (АКП)
АЭСК эксперименті атмосферадан аэрозоль бөлшектерін сүзгілер арқылы тартып алды, содан кейін тұтқынға алынған үлгілерді пештерде қыздырды (пиролиз процесін қолдана отырып), осы арқылы ұшқыш заттарды буландырып, күрделі органикалық материалдарды ыдыратты. Содан кейін түзілген заттар талдау үшін GC/MS құралына құбыр арқылы жіберілді. Әртүрлі биіктікте үлгілерді жинау үшін екі сүзгі қолданылды. АЭСК (Франция) ЕКА тобы Университеттер аралық атмосфералық жүйелер (LISA) зертханасында жасалған.
The ACP experiment drew in aerosol particles from the atmosphere through filters, then heated the trapped samples in ovens (using the process of pyrolysis) to vaporize volatiles and decompose the complex organic materials. The products were flushed along a pipe to the GC/MS instrument for analysis. Two filters were provided to collect samples at different altitudes. The ACP was developed by a (French) ESA team at the Laboratoire Inter Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA).
Жер бетіндегі ғылымдар жинағы (SSP)
SSP-де Титанның бетінің қатты немесе сұйық екенін анықтауға арналған бірнеше сенсорлар болды, соқтығысу нүктесіндегі беттің физикалық қасиеттерін өлшеу үшін жасалған. Түсудің соңғы сатысында іске қосылған акустикалық зонд, бетке дейінгі қашықтықты үздіксіз өлшеді, түсу жылдамдығын және беттің тегіс еместігін (мысалы, толқындардан туындаған) анықтады. Егер бет сұйық болса, зонд "мұхиттың" дыбыс жылдамдығын және ықтимал жер асты құрылымын (тереңдігін) өлшеуге арналған. Түсу кезінде дыбыс жылдамдығының өлшемдері атмосфераның құрамы және температурасы туралы мәліметтер берді, ал акселерометр соқтығысу кезіндегі үдеудің өзгеруін тіркеді, беттің қаттылығы мен құрылымын көрсетеді. Еңіс сенсоры түсу кезінде маятник тәрізді қозғалысты өлшеді, сондай-ақ қонғаннан кейін зондтың бағытын анықтауға және толқындарға байланысты қозғалысты көрсетуге арналған. Егер бет сұйық болса, басқа сенсорлар оның тығыздығын, температурасын, жылу өткізгіштігін, жылу сыйымдылығын, электрлік қасиеттерін (диэлектрлік өтімділігі мен өткізгіштігі) және сындыру көрсеткішін (критикалық бұрыш рефрактометрі арқылы) өлшейтін еді. Хюйгенс түсіру модулінің түбінен шығып тұрған пенетрометр аспабы, Хюйгенс бетке қонғанда пенетрометрдің графигін жасау үшін қолданылды. Бұл үшін аспаптың дене бетіне түскендегі күшін өлшеу қажет болды, ол денеге енгенде бұзылып, түсірілді. График бұл күшті шамамен 400 мс уақыт ішінде уақытқа тәуелділік ретінде көрсетеді. Графикте бастапқы өрлеу бар, бұл аспаптың DISR камерасы түсірген беттегі мұзды кесектердің біріне соқтығысқандығын көрсетеді. Хюйгенс SSP-ны Кент университетінің Ғарыш ғылымдары бөлімі және Ратфорд Апплтон зертханасының Ғарыш ғылымдары бөлімі (қазіргі RAL Space) профессор Джон Зарнекидің басшылығымен әзірледі. 2000 жылы Джон Зарнеки Ашық университетке ауысқанда SSP зерттеулері мен жауапкершілігі Ашық университетке берілді.
The SSP contained a number of sensors designed to determine the physical properties of Titan's surface at the point of impact, whether the surface was solid or liquid. An acoustic sounder, activated during the last of the descent, continuously determined the distance to the surface, measuring the rate of descent and the surface roughness (e. g., due to waves). The instrument was designed so that if the surface were liquid, the sounder would measure the speed of sound in the "ocean" and possibly also the subsurface structure (depth). During descent, measurements of the speed of sound gave information on atmospheric composition and temperature, and an accelerometer recorded the deceleration profile at impact, indicating the hardness and structure of the surface. A tilt sensor measured pendulum motion during the descent and was also designed to indicate the probe's attitude after landing and show any motion due to waves. If the surface had been liquid, other sensors would also have measured its density, temperature, thermal conductivity, heat capacity, electrical properties (permittivity and conductivity) and refractive index (using a critical angle refractometer). A penetrometer instrument, that protruded past the bottom of the Huygens descent module, was used to create a penetrometer trace as Huygens landed on the surface. This was done by measuring the force exerted on the instrument by the body's surface as it broke through and was pushed down into the body by the landing. The trace shows this force as a function of time over a period of about 400 ms. The trace has an initial spike which suggests that the instrument hit one of the icy pebbles on the surface photographed by the DISR camera. The Huygens SSP was developed by the Space Sciences Department of the University of Kent and the Rutherford Appleton Laboratory Space Science Department (now RAL Space) under the direction of Professor John Zarnecki. The SSP research and responsibility transferred to the Open University when John Zarnecki transferred in 2000.
Ғарыш кемелерін жобалау
Гюйгенс Франциядағы Канн-Мандельё ғарыш орталығында, Aérospatiale компаниясының бас мердігерлік шарты бойынша салынды, қазір ол Thales Alenia Space компаниясының құрамына кіреді. Жылу қалқаны жүйесі Бордо маңындағы Aérospatiale компаниясының жауапкершілігімен салынды, қазір Airbus Defence and Space компаниясының құрамына кіреді.
Huygens was built under the Prime Contractorship of Aérospatiale in its Cannes Mandelieu Space Center, France, now part of Thales Alenia Space. The heat shield system was built under the responsibility of Aérospatiale near Bordeaux, now part of Airbus Defence and Space.