Misija Cassini-Huygens Marija Stanojević Aleksandra Cerović
Misija Cassini-Huygens
Marija StanojevićAleksandra Cerović
Jean-Dominique Cassini (1625-1712)
Christiaan Huygens (1629 - 1695)
Dobila je naziv po francusko-italijanskom naučniku Giovanni Domenico Cassiniju, koji je otkrio Iapetus, Rheu, Dione i Thetys i holandskom naučniku Chritstian Huygensu koji je otkrio Titan i prvi nacrtao Saturnov prstenLetelica je lansirana 15. 10. 1997.
Cassini-Huygens
Cilj misije Cassini-Huygens je da istraži Saturn i njegove prstenoveRealizovana je od strane NASA-e, ESA-e i ASI-e
Težina cele letelice je 5600kg, a samo Cassinija 2150kgGlavne komponente Cassinija su:RADAR - čiji je zadatak da mapira površinu TitanaMAG - meri radio signale i proučava magnetno polje oko SaturnaINMS - meri osobine pozitivnih jona i neutralnih česticaCIRS - meri infracrvrnu svetlost koja dolazi sa objekta u cilju istraživanja njegove temperature
Konstrukcija Cassini-aCassini letelicu napravila je NASA, a glavna antena i nekoliko instrumenata napravljeni u ISA-I
RADARradio detection and ranging
Casini radar može da slika površinu tela pored kojih prolazi pomoću mikrozraka
On meri kako se reflektuju talasi koji se šalju na površinu tela
RADAR može da snima slike, da meri visinu i radio talase
Na osnovu radarskih snimaka naučnici su otkrili reljef površine Saturna i Titana
Radar na Cassiniju je napravljen da bi se odredio reljef Titana kroz veoma gustu atmosferu
Dobra osobina radara je da može da prodre kroz atmosferu gustu i veliku čak kao što je i Titanova
Misija je snimila neverivatne slike Titana na kome se vidi reljef, sličan Zemljinom
Možemo da raspoznamo nešto nalik planinama, kraterima, jezerima, rekama, i možda čak i vulkane
CIRS Composite Infrared Spectrometer
Iz informacija koje daje CIRS može se odrediti od čega je napravljeno telo, koliko je toplo i osobine atmosfere tela
Atmosfera Titana i Saturna sastavljena je od gasova i veoma je slojevita
Temperatura se menja od površine tela ka kosmosu
Neki gasovi u atmosferi emituju ili apsorbuju zrake na karakterističan način
CIRS je bitan jer je osetljiv na toplotne zrake i infracrvenu svetlost, a slabije osetljiv na običnu svetlost
On pored svetlosti može da oseti i promenu toplote, tj. može da detektuje topla tela
Pomoću njega možemo da odredimo kompoziiciju površine tela
CIRS može da odredi koliko je površina nekog tela topla i njen unutrašnji sastav
Najbitniji rezultati CIRSa su vrele pukotine na površini ovih tela
MAGMagnometer
Instrument meri jačinu i smer magnetnog polja oko Saturna
Merenje magnetnog polja je jedan od načina za istraživanje jezgra
Instrument treba da istraži trodimenzionalni model Saturnove magnetosfere
Takođe, treba da izmeri magnetno stanje Titana i njegove atmosfere
Istražuje ledene satelite i njihova svojstva u magnetosferi Saturna
Merenjem magnetnog polja veoma tačno možemo odrediti unutrašnjost Saturna i njegovih meseca i možemo odrediti veličinu Saturnove kore
Otkriveno je da Saturn ima magnetno polje slično Zemlji, ali postoje karakteristike koje naučnici još uvek ne razumeju
Samo na Saturnu se poklapaju severni magnetni pol i severni geografski pol što još uvek nije odbačeno
Takođe, ne zna se kolika je brzina rotacije Saturna
INMSIon and Neutral Mass Spectrometer
Instrument prikuplja podatke o kompoziciji i strukturi pozitivnih jona i neutralnih čestica u atmosferi Titana i Saturna
On određuje hemijske, osnovne i izotopske osobine gasovitih i isparljivih komponenti neutralnih čestica i visoku energiju jona Titanove jonosfere i atmosfere i Saturnove magnetosfere
RPWSRadio and Plasma Wave Science
Prima i meri radio signale koji dolaze sa Saturna uključujući radio talase dobijene interakcijom solarnog vetra sa Saturnom i Titanom
Instrument istražuje konfiguraciju Saturnovog magnetnog polja i njenu vezu sa Saturnovim kilometarskim zračenjem, kontroliše Saturnovu jonosferu i plazmu, kao i svetlost sa Saturnove atmosfere
RPWS je može da pronađe prašinu i meteroide raspodeljene kroz Saturnov sistem i između ledenih satelita, prstena i Titana
Instrument meri električna i magnetična polja u plazmi interplanetarne okoline i Saturnove magnetosfere, kao i električni napon i temperaturu
Osnovna komponenta ovog instrumenta je senzor električnog polja
RSSRadio Science Subsystem
Napravljen je da sakuplja podatke koristeći radio talase koji mogu biti udaljeni milijardu kilometara od Zemlje
On može da odredi koliko dobro možemo da čujemo nešto i kvalitet zvuka koji prolazi kroz sredinu
Instrument korišćen u ovoj misiji sastoji se iz dva dela: jedan je na Cassiniju, a drugi na Zemlji
Instrument može da izmeri jačinu detektujući i najmanje promene frekvencije radio talasa
Meri kakav uticaj ima sredina kroz koju prolaze radio talasi na putu do Zemlje
Može da izmeri promene frekvencije reda veličine10 - 6
UVISUltraviolet Imaging Spectrograf
Možemo odrediti sastav tela UVIS je detektovao kiseonik,
vodonik, metan, vodu, acetilen i etan
Na osnovu načina odbijanja svetlosti određen je sastav Saturnove okoline, kao i gornjih slojeva atmosfere Titana
UVIS može videti deset puta manje objekte od kamere
Određena je kompozicija, temperatura i struktura Titanove atmosfere, nađeni su oblaci i magle
Rezultati istraživanja su omogućili bezbedno sletanje Huygensa na Titan, kao i približavanje Cassinija Titanu
Skup teleskopa na Cassiniju istražuje neverovatne oblasti
Ova četiri teleskopa mogu detektovati ultraljubičaste zrake
“Boje” ultraljubičaste svetlosti ljudsko oko ne zapaža, ali postoje leptiri koji to mogu
Pomoću ovih teleskopa možemo zapaziti stvari koje se inače ne mogu videti: gasove, mračne strane Saturnovih meseca jer oni svetle ultraljubičastom svetlošću
VIMSVisual and Infrared Mapping
Ovaj instrument je napravljen od dve kamere u jednoj
Jedna od njih meri vidlivu svetlost talasa, druga infracrvenu svetlost
On meri karakteristike boja mnogih materijala, koje čine planetu i njenu atmosferu: stene, led... kao što su voda, amonijak, metan... i organska jedinjenja
Instrument prati 99% radijacije koja je reflektovana sa Sunca ka Saturnovoj oblasti
Dobijeni podaci govore o vulkanima na Titanu i postojanju svežeg leda
Može da meri reflektovanu i emitovanu radiaciju sa atmosfera i prstena i pomaže određivanju kompozicije, temperature i strukture objekata
Kretanje oblaka i morfologija Saturnovog sistema pomaže da odredimo model klime
MIMIMagnetospheric Imaging Instrument
Instrument može da pravi slike jonizovanih gasova, zvanih plazma, okoline Saturna
Sastoji se iz tri senzora: visokoenergetski sistem za merenje, spektometar mase, energije i naelektrisanja i kamera za neutralne i naelektrisane čestice
Pomoću MIMI možemo da proučavamo vruću plazmu u Saturnovoj magnetosferi
Napravljen je da odredi kompoziciju, naelektrisanje i energiju jona i elektrona i da detektuje brze neutralne čestice
Trenutno se razmatraju interakcije magnetosfere iz oblasti Saturna i solarnog vetra
CDACosmic Dust Analyzer
1999. godine kada je ovaj instrument uključen detektovana je međuplanetarna prašina i određen je njen sastav
Nađena prašina je veoma retka u kosmosu i postojao je samo jedan sudar nedeljno
U blizini Jupitera detektovane su čestice čija je brzina 400 km u sekundi
Neke čestice su detektovane sa udaljenosti od 100 miliona kilometara i dolaze iz Jovianovog sistema
Ima mogućnost da izmeri hemijski sastav kosmičke prašine u Sunčevom sistemu
Takođe, može da odredi brzinu, veličinu čestica i putanje
Ovaj instrument je sposoban da detektuje dodir sa vrlo malim česticama veličine 10 – 9 (kao duvanski dim)
Instrument istražuje čestice prašine u Saturnovom sistemu, oko njegovih meseca i prstenova
CAPSCassini Plasma Spectometer
CAPS određuje osobine jona koji se nalaze u Saturnovoj jonosferi i takođe određuje sastav Saturnovog magnetnog poljaInstrument istražuje plazmu u njegovoj oblasti i solarni vetar u okviru Saturnove magnetosfere
Meri energiju i električni naboj molekula koji dođu do instrumentaInformacije su iskorišćene za određivanje kompozicije, napona, protoka, brzine i temperature jona i elektrona Saturnove magnetosfereInstrument se sastoji od tri senzora: spektrometra elektrona, spektrometra zračenja jona, masenog spektrometra jona
Putovanje
Letelica je morala da iskoristi gravitacionu silu planeta da bi stigla do Saturna - efekat gravitacione praćke
Dva puta je orbitirala oko Venere, zatim oko Zemlje i na kraju oko Jupitera
Putovanje od Zemlje do Saturna trajalo je sedam godina (15.10.1997-1.7.2004)
Najkritičniiji deo za misiju je bilo “kočenje”
Proputovala je 5 milijardi kilometara i morala je da izdrži temperaturu od -150 do 40
Cassini je prilikom kočenja došao na samo 18000 km od gornjih slojeva atmosfere SaturnaDo 2008. godine Cassini je obišao Saturn 74 puta, a pored Titana je prošao 45 puta Cassini je poslao slike većine objekata pored kojih je prošao
Saturn i njegovi prstenovi
Sa distance Saturnovi prstenovi izgledaju kao simetrični krugovi oko Saturna
Sačinjeni su od ostataka od kojih su sačinjeni i meseci odvojeni gravitacionim silama od njih
Ne zna se tačno vreme nastanka prstena Preterana osvetljenost Saturnovih prstenova
obrazlaže se time da su stalno “bombardovane” od strane kometa i meteora i da stoga sadrže veliku količinu karbonata i skilikatnih ostataka
Za sada je samo vodeni led identifikovan na prstenovima Cassini ispituje površinu prstena pomoću refleksije talasa
Saturnovi sateliti
Saturn ima 52 do sada poznata satelita Svi oni su različitih oblika, sastava,
veličina i starosti Mnogi imaju kratere, brazde i doline, a
neke pokazuju i tektonsku aktivnost Najinteresantniji je Titan, najveći
Saturnov satelit, veći od Meseca Cassini tokom svoje misije sakuplja
podatke sa mnogih od ovih satelita prolazeći blizu njih
Ciljevi misije Cassini
Određivanje trodimenzionalne strukture prstena
Određivanje sastava površine satelita i geološke istorije svakog
Određivanje prirode i porekla tamne materije u Lapetusovoj atmosferi
Merenje trodimenzionalne strukture i dinamičkog ponašanja atmosfere Saturna
Proučavanje atmosfere Saturna Proučavanje vremenske promenljivosti
Titanovih oblaka Određivanje karakteristika Titanove
površine Konačni cilj misije je upoznavanje prirode i
sastava Saturna i njegovih meseca i prstenova
Poseban akcenat je dat proučavanju Titana jer se smatra da je veoma sličan Zemlji
Ciljevi misije
Sonda Huygens
Zadatak je da uroni u atmosferu Titana i istraži njegovu površinuNapravljena je od strane ESA-e Teška je 319kgIzvor energije ne predstavljaju solarne ćelije, već radioizotopni termoelektrični generatori (RTGS) koji koriste toplotu raspada plutonijuma za proizvodnju električne energije
Huygens
25.12.2004. god. u 10h Huygens se spustio kroz atmosferu Titana na njegovu površinuSpustanje kroz atmosferu je trajalo 21 dan i sonda je to prespavalaDebljina sloja atmosfere je 600km“Mi verujemo da je 100 km ispod povrsine leda i organski bogate povrsine, okean tečne vode pomešan sa amonijakom” Bryan Stiles, California University.
Kombinacija staništa bogatih organskim jedinjenjima i tečnom vodom je veoma bitna za astrobiologe. Dalja studija Titanove rotacije pomaže da razumemo unutrašnjost ispunjenu vodom.
Instrumenti na Huygensu
Dopler eksperiment je koristio ultra-stabilan oscilator da bi poboljšao komunikaciju sa Cassinijem stvarajući stabilan noseći signal
Ovim eksperimentom merile su se osobine atmosfere i brzina vetra
Kamera za spuštanje i spektralni radiometar - slika i vrši spektralne analize
Aerosol kolektor – služi za ispitivanje složenih organskih jedinjenja
Instrument određuje dubinu okeana, strukturu dna, temperaturu i druge osobine
Beleženje je bilo proizvedeno konvertovanjem audio zvukova radarskih ehoa primljenih pomoću Huygensa kroz zadnjih nekoliko kilometara pri sletanju na Titan
Ova beleška je korišćena pri proučavanju strukture površine Titana
Titan
Najveći Saturnov pratilac izuzetan je po tome što ima sopstvenu veoma gustu atmosferu
U sastavu atmosfere nalazi se N2, pritisak na površini je oko 1.5 puta veći nego na Zemlji, a temperatura je oko 94 K na ekvatoru, u umerenom pojasu oko 70 K
Pored N2 na Titanu ima najviše CH4 i H2 Voda se nalazi u čvrstom stanju i ima je vrlo malo u
tečnom stanju Huygens je utvrdio da Titan ima slične osobine kao
Zemlja Detektovani su: vetrovi, kiše, vulkani, tektonske
aktivnosti, reke Metan zauzima na Titanu iste funkcije kao na Zemlji
voda
Prva otkrića o Titanu Primećene su tamne oblasti čistog leda i
svetle oblasti sa većom količinom nezaleđenog materjala hidrogenkarbonata, što je suprotno od očekivanog
Cassini je dokumentovao kretanje metanskih oblaka u vremenskom razmaku od 8 časova. Oblaci su se nalazili na visini od 30 km
Utvrđeno je da postoji geološka aktivnost na Titanu
Jedno od iznenađenja bilo je da je Titan svetlucao i danju i noću zbog emisije atmosferskog metana i karbon-monoksida Fluorescencija metana u gornjim slojevima atmosfere je bila očekivana, ali je noćno svetlucanje predstavljalo iznenađenje
Šta je uradio Huygens?
Huygens se spustio blizu regiona nazvanog Adiri i fotografisao svetle visoravni i brda u daljini i reke u tamnim oblastima okoline
Mislilo se da tamne oblasti mogu biti jezera ili mutne površine, ali je utvrđeno da je Huygens spušten u mračnu oblast
Pokazalo se da su kiše na Titanu veoma jake, nasuprot očekivanom
Otkriven je samo mali broj kratera, što sugeriše da se površina Titana stalno menja zbog tečne smeše vode i amonijaka, koji čine vulkansku “magmu” na Titanu
Smatra se i da su brojne osobine Titanove kore nastale vulkanskim delovanjem
Vulkani su znatani izvori metana u Titanovoj atmosferi
Otkrića Huygensa
Otkriveno je da na površini Titana ne postoje okeani hidrogen - karbonata kako se verovalo
Pronađene su velike ravnice Radar i slike poslate sa Huygensa
dokazuju postojanje metanskih okeana i jezera
Pošto je Titan hladniji i atmosfera mu je bogata hidrogen – karbonatom, ova jezera i reke sadrže zapravo smešu metana i etana, ali ne i vode
Pomoću talasa (od ultravioletnih do radio talasa) otkrivana je površina Titana, ali se neke osobine tek trebaju razmatrati
Izgubljeni podaci sa Huygensa Pri sletanju na Titan Huygens je poslao samo 365 tripletsa
(fotografija od tri dela) od 1100 slika koje se predpostavljalo da će poslati
Pored slika bili su izgubljeni podaci sa instrumenta za ispitivanje vetra Sve je ukazivalo na grešku Skoro polovina podataka koje je Huygens uslikao prilikom spuštanja je
izgubljeno Pošto je ESA sprovela istragu utvrđeno je da je osnova svega ljudska
greška. Izgleda da je Huygens sve odradio kako treba. Komunikaciona greška desila se na Cassini-ju
Prekidač za slušanje Hajgensa nije bio uključen. Sve što je trebalo uraditi jeste postaviti vrednost ovog prekidača na ON
Provera Einsteinove teorije opšte relativnosti
Oktobra 2003. naučni tim Cassinija je objavio rezultate testa Einsteinove opste relativnosti, korišćenjem radio-signala sa Cassinija
Istraživači su posmatrali radio-talase koji su stizali na letetlicu i sa nje, pošto su ti signali putovali blizu Sunca
Po generalnoj teoriji relativnosti masivna tela popud Sunca utiču na zakrivljenje prostor-vremena
Velika udaljenost koju talasi preputuju od Saturna, pored Sunca, ka Zemlji odlažu njihov dolazak
Vreme kašnjenja omogućava precizan test koji dokazuje predviđanja Einsteinove teorije.
Prosperitet misije Cassini
Budućnost Cassinija je do skora bila veoma neizvesna Prvi rok za završetak misije bio je 2008. godina Međutim, misija je produžena do 2010. i sada se razmatra njena
dalja budućnost Cassini će morati da se isključi do 2012. godine Postojale su tri opcije za budućnost Cassinija Jedna se odnosila na završetak misije prilikom sudara sa Saturnom
pri čemu letelica mora da prođe kroz Saturnove prstenove što bi pričinjavalo veliki rizik
Sledeća mogućnost bila je sudar sa jednim od Saturnovih meseca, pri čemu bi se obrazovala sredina pogodna za život mikroorganizama koji bi preživeli sudar
Treća opcija bila je “dići sidro i kompletno napustiti Saturnov sistem”
Prosperitet misije Cassini
Moguće je postaviti sondu na putanji sudara sa Jupiterom, što finansijski ne odgovara
Druga opcija je da se letelica usmeri prema Merkuru, što bi dalo obilje podataka o sastavu njegove površine
Eventualno, moguće je pustiti Cassini kroz Kuiperov pojas Završetak misije se planirao za jul 2008, ali je misija produžena
do 2010. godine i do tada će Cassini obilaziti oko Saturna i istraživati njegove mesece i prstenove
Sredinom 2009, kada Sunce bude bilo u ravni sa prstenovima Cassini će obilaziti za vreme Solarnih ravnodnevica
Za ove dve godine misija će otići dalje u proučavanju karakteristika Saturna
Hvala na pažnji!!!