Cassini – Huygens

La Cassini-Huygens de investigación espacial de la misión ( / k ə s i n i h Ɔɪ del del ɡ ən z / kə- VER -nee HOY -gənz ), comúnmente llamada Cassini , que participan de una colaboración entre la NASA , la Agencia Espacial Europea (ESA ) y la Agencia Espacial Italiana (ASI) para enviar una sonda espacial para estudiar el planeta Saturno y su sistema, incluidos sus anillos y satélites naturales . LaLa nave espacial robótica de clase insignia comprendía tanto la sonda espacial Cassini de la NASA como el módulo de aterrizaje Huygens de la ESA , que aterrizó en la luna más grande de Saturno, Titán . ^[7] Cassini fue la cuarta sonda espacial en visitar Saturno y la primera en entrar en su órbita. Las dos naves tomaron sus nombres de los astrónomos Giovanni Cassini y Christiaan Huygens .

Cassini – Huygens

Concepto artístico de la inserción de la órbita de Cassini alrededor de Saturno
Tipo de misión	Cassini : orbitador de Saturno Huygens : módulo de aterrizaje de Titán
Operador	Cassini : NASA  / JPL Huygens : ESA  / ASI
ID COSPAR	1997-061A
SATCAT no.	25008
Sitio web	NASA ESA ASI
Duración de la misión	General :  19 años, 335 días  13 años, 76 días en Saturno En ruta :  6 años, 261 días Misión principal :  3 años Misiones extendidas :  Equinoccio: 2 años, 62 días  Solsticio: 6 años, 205 días  Final: 4 meses, 24 días
Propiedades de la nave espacial
Fabricante	Cassini : Laboratorio de propulsión a chorro Huygens : Thales Alenia Space
Masa de lanzamiento	5.712 kg (12.593 libras) [1] [2]
Secado masivo	2.523 kg (5.562 libras) [1]
Energía	~ 885 vatios (BOL) [1] ~ 670 vatios (2010) [3] ~ 663 vatios (EOM / 2017) [1]
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento	15 de octubre de 1997, 08:43:00  UTC ( 1997-10-15UTC08: 43 )
Cohete	Titán IV (401) B B-33
Sitio de lanzamiento	Cabo Cañaveral SLC-40
Fin de la misión
Disposición	Entrada controlada a Saturno [4] [5]
Ultimo contacto	15 de septiembre de 2017 11:55:39 UTC Telemetría de banda X 11:55:46 UTC Ciencia de radio en banda S [6]
Parámetros orbitales
Sistema de referencia	Kronocéntrico
Sobrevuelo de Venus (asistencia por gravedad)
Acercamiento más cercano	26 de abril de 1998
Distancia	283 km (176 millas)
Sobrevuelo de Venus (asistencia por gravedad)
Acercamiento más cercano	24 de junio de 1999
Distancia	623 km (387 millas)
Sobrevuelo de la Tierra - Sistema lunar (asistencia por gravedad)
Acercamiento más cercano	18 de agosto de 1999, 03:28 UTC
Distancia	1.171 km (728 millas)
Sobrevuelo de 2685 Masursky (incidental)
Acercamiento más cercano	23 de enero de 2000
Distancia	1,600,000 km (990,000 millas)
Sobrevuelo de Júpiter (asistencia por gravedad)
Acercamiento más cercano	30 de diciembre de 2000
Distancia	9,852,924 km (6,122,323 mi)
Orbitador de Saturno
Inserción orbital	1 de julio de 2004, 02:48 UTC
Módulo de aterrizaje titán
Componente de la nave espacial	Huygens
Fecha de aterrizaje	14 de enero de 2005
Grandes misiones científicas estratégicas ←  Galileo Laboratorio de Ciencias de Marte  →

Lanzada a bordo de un Titán IVB / Centauro el 15 de octubre de 1997, Cassini estuvo activa en el espacio durante casi 20 años, con 13 años en órbita alrededor de Saturno y estudiando el planeta y su sistema después de entrar en órbita el 1 de julio de 2004. ^[8] El viaje a Saturno incluyó sobrevuelos de Venus (abril de 1998 y julio de 1999), la Tierra (agosto de 1999), el asteroide 2685 Masursky y Júpiter (diciembre de 2000). La misión terminó el 15 de septiembre de 2017, cuando la trayectoria de Cassini la llevó a la atmósfera superior de Saturno y se quemó ^{[9] [10]} para evitar cualquier riesgo de contaminación de las lunas de Saturno, que podrían haber ofrecido entornos habitables a los microbios terrestres polizones en la nave espacial. ^{[11] [12]} La misión fue un éxito más allá de las expectativas: el director de la División de Ciencias Planetarias de la NASA, Jim Green , describió a Cassini-Huygens como una "misión de primera" ^[13] que ha revolucionado la comprensión humana del sistema de Saturno , incluidas sus lunas y anillos, y nuestra comprensión de dónde se puede encontrar vida en el Sistema Solar . ^{[ cita requerida ]}

Los planificadores de Cassini originalmente programaron una misión de cuatro años, de junio de 2004 a mayo de 2008. La misión se extendió por otros dos años hasta septiembre de 2010, con el nombre de Misión Cassini Equinox . La misión se extendió por segunda y última vez con la Cassini Solstice Mission , que duró otros siete años hasta el 15 de septiembre de 2017, fecha en la que Cassini fue desorbitada para arder en la atmósfera superior de Saturno.

El módulo de Huygens viajó con Cassini hasta su separación de la sonda el 25 de diciembre de 2004; Huygens aterrizó en paracaídas en Titán el 14 de enero de 2005. Devolvió datos a la Tierra durante unos 90 minutos, utilizando el orbitador como relé. Este fue el primer aterrizaje jamás logrado en el Sistema Solar exterior y el primer aterrizaje en una luna distinta a la de la Tierra.

Al final de su misión, la nave espacial Cassini ejecutó su "Gran Final": una serie de pases arriesgados a través de los espacios entre Saturno y los anillos internos de Saturno. ^{[4] [5]} Esta fase tuvo como objetivo maximizar la Cassini 's resultado científico antes de que la nave estaba dispuesta. ^[14] La entrada atmosférica de Cassini puso fin a la misión, pero el análisis de los datos devueltos continuará durante muchos años.

Descripción general

Científicos e individuos de 27 países formaron el equipo conjunto responsable del diseño, construcción, vuelo y recopilación de datos del orbitador Cassini y la sonda Huygens . ^[15]

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en los Estados Unidos, donde se montó el orbitador, dirigió la misión. El Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial desarrolló Huygens . El contratista principal del Centro, Aérospatiale of France (parte de Thales Alenia Space desde 2005), ensambló la sonda con equipos e instrumentos suministrados por muchos países europeos (incluidas las baterías de Huygens y dos instrumentos científicos de los Estados Unidos). La Agencia Espacial Italiana (ASI) proporcionó la antena de radio de alta ganancia del orbitador Cassini , con la incorporación de una antena de baja ganancia (para asegurar las telecomunicaciones con la Tierra durante toda la duración de la misión), un radar compacto y liviano , que también usó la antena de alta ganancia y sirvió como un radar de apertura sintética , un altímetro de radar , un radiómetro , el subsistema de radiociencia (RSS) y la porción de canal visible VIMS-V del espectrómetro VIMS . ^[dieciséis]

La NASA proporcionó la contraparte infrarroja del VIMS, así como el conjunto electrónico principal, que incluía subconjuntos electrónicos proporcionados por el CNES de Francia . ^{[17] [18]}

El 16 de abril de 2008, la NASA anunció una extensión de dos años de la financiación para las operaciones terrestres de esta misión, momento en el que pasó a llamarse Misión Cassini Equinox. ^[19] La ronda de financiación se volvió a ampliar ^{[¿ por quién? ]} en febrero de 2010 con la Cassini Solstice Mission .

Nombrar

Explicación de Huygens para los aspectos de Saturno, Systema Saturnium (1659)

La misión constaba de dos elementos principales: el orbitador Cassini de ASI / NASA , llamado así por el astrónomo italiano Giovanni Domenico Cassini , descubridor de las divisiones de los anillos de Saturno y cuatro de sus satélites; y la sonda Huygens desarrollada por la ESA , llamada así por el astrónomo, matemático y físico holandés Christiaan Huygens , descubridor de Titán.

La misión se llamó comúnmente Saturn Orbiter Titan Probe (SOTP) durante la gestación, tanto como misión Mariner Mark II como genéricamente. ^[20]

Cassini-Huygens fue una misión de clase insignia a los planetas exteriores. ^[7] Los otros buques insignia planetarios incluyen Galileo , Voyager y Viking . ^[7]

Objetivos

Cassini tenía varios objetivos, entre ellos: ^[21]

• Determinación de la estructura tridimensional y el comportamiento dinámico de los anillos de Saturno .
• Determinar la composición de las superficies de los satélites y la historia geológica de cada objeto.
• Determinar la naturaleza y el origen del material oscuro en el hemisferio delantero de Jápeto .
• Medición de la estructura tridimensional y el comportamiento dinámico de la magnetosfera .
• Estudiar el comportamiento dinámico de la atmósfera de Saturno a nivel de nubes.
• Estudiar la variabilidad temporal de las nubes y neblinas de Titán .
• Caracterización de la superficie de Titán a escala regional.

Cassini-Huygens fue lanzada el 15 de octubre de 1997, de la estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral 's Espacio Complejo de Lanzamiento 40 usando una fuerza aérea estadounidense Titan IV B / Centaur cohete. El lanzador completo estaba compuesto por un cohete propulsor Titan IV de dos etapas , dos motores de cohetes sólidos con correa , la etapa superior Centaur y un recinto de carga útil o carenado. ^[22]

El costo total de esta misión de exploración científica fue de aproximadamente US $ 3,26  mil millones , incluidos $ 1,4 mil millones para el desarrollo previo al lanzamiento, $ 704 millones para las operaciones de la misión, $ 54 millones para el rastreo y $ 422 millones para el vehículo de lanzamiento. Estados Unidos contribuyó con $ 2.6 mil millones (80%), el ESA $ 500 millones (15%) y el ASI $ 160 millones (5%). ^[23] Sin embargo, estas cifras son del dossier de prensa que se preparó en octubre de 2000. No incluyen la inflación en el transcurso de una misión muy larga, ni incluyen el costo de las misiones extendidas.

La misión principal de Cassini se completó el 30 de julio de 2008. La misión se extendió hasta junio de 2010 ( Misión Cassini Equinox). ^[24] Esto estudió el sistema de Saturno en detalle durante el equinoccio del planeta, que ocurrió en agosto de 2009. ^[19]

El 3 de febrero de 2010, la NASA anunció otra extensión de Cassini , con una duración de 6 1 / 2  años, hasta 2017, terminando en el momento del solsticio de verano en el hemisferio norte de Saturno ( Cassini Misión Solsticio). La extensión permitió otras 155 revoluciones alrededor del planeta, 54 sobrevuelos de Titán y 11 sobrevuelos de Encelado . ^[25] En 2017, un encuentro con Titan cambió su órbita de una manera tal que, en su máxima aproximación a Saturno, era sólo 3.000 km (1.900 millas) por encima de capa de nubes del planeta, por debajo del borde interior del anillo D . Esta secuencia de "órbitas proximales" terminó cuando su encuentro final con Titán envió la sonda a la atmósfera de Saturno para ser destruida.

Itinerario

Destinos seleccionados (ordenados de mayor a menor pero no a escala)
Titán	Luna de la tierra	ñandú	Jápeto	Dione	Tetis	Encelado
Mimas	Hyperion	Phoebe	Janus	Epimeteo	Prometeo	Pandora
Helene	Atlas	Sartén	Telesto	Calipso	Metona

Historia

Cassini-Huygens en la plataforma de lanzamiento

Los orígenes de Cassini-Huygens se remontan a 1982, cuando la European Science Foundation y la American National Academy of Sciences formaron un grupo de trabajo para investigar futuras misiones cooperativas. Dos científicos europeos sugirieron un Saturn Orbiter y Titan Probe emparejados como una posible misión conjunta. En 1983, el Comité de Exploración del Sistema Solar de la NASA recomendó el mismo par de Orbiter y Probe como un proyecto central de la NASA. La NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) realizaron un estudio conjunto de la misión potencial de 1984 a 1985. La ESA continuó con su propio estudio en 1986, mientras que la astronauta estadounidense Sally Ride , en su influyente informe de 1987 NASA Leadership and America's Future in Space , también examinó y aprobó la misión Cassini . ^[26]

Mientras que el informe de Ride describía el orbitador y la sonda Saturno como una misión en solitario de la NASA, en 1988 el Administrador Asociado de Ciencias Espaciales y Aplicaciones de la NASA, Len Fisk, volvió a la idea de una misión conjunta de la NASA y la ESA. Escribió a su homólogo de la ESA, Roger Bonnet, sugiriéndole encarecidamente que la ESA eligiera la misión Cassini entre los tres candidatos disponibles y prometiendo que la NASA se comprometería con la misión tan pronto como lo hiciera la ESA. ^[27]

En ese momento, la NASA se estaba volviendo más sensible a la tensión que se había desarrollado entre los programas espaciales estadounidenses y europeos como resultado de las percepciones europeas de que la NASA no lo había tratado como un igual durante colaboraciones anteriores. Los funcionarios y asesores de la NASA involucrados en la promoción y planificación de Cassini-Huygens intentaron corregir esta tendencia haciendo hincapié en su deseo de compartir equitativamente los beneficios científicos y tecnológicos que resulten de la misión. En parte, este nuevo espíritu de cooperación con Europa fue impulsado por un sentido de competencia con la Unión Soviética , que había comenzado a cooperar más estrechamente con Europa a medida que la ESA se alejaba más de la NASA. A fines de 1988, la ESA eligió a Cassini-Huygens como su próxima misión principal y al año siguiente el programa recibió una importante financiación en los EE. UU. ^{[28] [29]}

La colaboración no solo mejoró las relaciones entre los dos programas espaciales, sino que también ayudó a Cassini-Huygens a sobrevivir a los recortes presupuestarios del Congreso en Estados Unidos. Cassini-Huygens fue criticada políticamente tanto en 1992 como en 1994, pero la NASA logró persuadir al Congreso de los Estados Unidos de que no sería prudente detener el proyecto después de que la ESA ya había invertido fondos en el desarrollo porque la frustración por las promesas de exploración espacial incumplidas podría extenderse a otros. áreas de relaciones exteriores. El proyecto se desarrolló políticamente sin problemas después de 1994, aunque grupos de ciudadanos preocupados por su potencial impacto ambiental intentaron descarrilarlo mediante protestas y demandas hasta su lanzamiento en 1997 y después. ^{[30] [31] [32] [33] [34]}

Diseño de naves espaciales

Ensamblaje Cassini-Huygens

Se planeó que la nave espacial fuera la segunda Mariner Mark II estabilizada de tres ejes y propulsada por RTG , una clase de nave espacial desarrollada para misiones más allá de la órbita de Marte . Cassini se desarrolló simultáneamente con la nave espacial Comet Rendezvous Asteroid Flyby ( CRAF ), pero los recortes presupuestarios y los reajustes de proyectos obligaron a la NASA a terminar el desarrollo de CRAF para salvar a Cassini . Como resultado, Cassini se especializó más. La serie Mariner Mark II fue cancelada.

El orbitador y la sonda combinados son la tercera nave espacial interplanetaria no tripulada más grande jamás lanzada con éxito, detrás de las sondas de Marte Phobos 1 y 2 , además de estar entre las más complejas. ^{[35] [36]} El orbitador tenía una masa de 2.150 kg (4.740 lb), la sonda 350 kg (770 lb). Con el adaptador del vehículo de lanzamiento y 3.132 kg (6.905 lb) de propulsores en el lanzamiento, la nave espacial tenía una masa de 5.600 kg (12.300 lb).

La nave espacial Cassini tenía 6,8 metros (22 pies) de altura y 4 metros (13 pies) de ancho. La complejidad de la nave espacial se incrementó por su trayectoria ( trayectoria de vuelo) a Saturno, y por la ciencia ambiciosa en su destino. Cassini tenía 1.630 componentes electrónicos interconectados , 22.000 conexiones de cables y 14 kilómetros (8,7 millas) de cableado. ^[37] La CPU de la computadora de control central era un sistema MIL-STD-1750A redundante . El sistema de propulsión principal consistía en un motor de cohete bipropelente R-4D principal y uno de respaldo . El empuje de cada motor fue de 490  N (110  lbf ) y el delta-v total de la nave espacial fue de aproximadamente 2.040 m / s (4.600 mph). ^[38] Los cohetes monopropulsores más pequeños proporcionaron control de actitud.

La Cassini funcionaba con 32,7 kg (72 lb) ^[39] de plutonio-238: el calor de la desintegración radiactiva del material se convirtió en electricidad. Huygens fue apoyado por Cassini durante el crucero, pero usó baterías químicas cuando era independiente.

La investigación contenía un DVD con más de 616.400 firmas de ciudadanos de 81 países, recogidas en una campaña pública. ^{[40] [41]}

Hasta septiembre de 2017, la sonda Cassini continuó orbitando Saturno a una distancia de entre 8,2 y 10,2 unidades astronómicas (1,23 × 10 ⁹ y 1,53 × 10 ⁹  km ; 760.000.000 y 950.000.000  millas ) de la Tierra. Las señales de radio tardaron entre 68 y 84 minutos en viajar desde la Tierra a la nave espacial y viceversa. Por lo tanto, los controladores de tierra no podían dar instrucciones en "tiempo real" para las operaciones diarias o para eventos inesperados. Incluso si la respuesta fuera inmediata, habrían pasado más de dos horas entre la ocurrencia de un problema y la recepción de la respuesta de los ingenieros por parte del satélite.

Instrumentos

La superficie de Titán revelada por VIMS

Rea frente a Saturno

Hexágono del polo norte de Saturno ^[42]

Saturno en color natural (julio de 2018)

Modelo 3D animado de la nave espacial.

Resumen

Instrumentos: ^[43]

• Detección remota óptica ("Ubicado en la paleta de detección remota") ^[43]
  • Espectrómetro infrarrojo compuesto (CIRS)
  • Subsistema de ciencia de imágenes (ISS)
  • Espectrógrafo de imágenes ultravioleta (UVIS)
  • Espectrómetro de mapeo visible e infrarrojo (VIMS)
• Campos, partículas y ondas (principalmente in situ )
  • Espectrómetro de plasma Cassini (CAPS)
  • Analizador de polvo cósmico (CDA)
  • Espectrómetro de masas de iones y neutros (INMS)
  • Magnetómetro (MAG)
  • Instrumento de formación de imágenes magnetosféricas (MIMI)
  • Ciencia de ondas de radio y plasma (RPWS)
• Detección remota por microondas
  • Radar
  • Ciencia de la radio (RSS)

Descripción

Cassini ' instrumentación s consistió en: un radar de apertura sintética mapper, un dispositivo de carga acoplada sistema de imagen, una visible / infrarroja mapeo espectrómetro , un espectrómetro infrarrojo compuesto, un polvo cósmico analizador, una radio y plasma experimento de onda, un espectrómetro de plasma, una espectrógrafo de imágenes ultravioleta , un instrumento de imágenes magnetosférico , un magnetómetro y un espectrómetro de masas de iones / neutros . Telemetría de la comunicación de la antena y otros transmisores especiales (una de banda S transmisor y un doble frecuencia K un -band del sistema) también se utilizó para hacer observaciones de las atmósferas de Titán y Saturno y para medir la gravedad campos del planeta y su satélites.

Espectrómetro de plasma Cassini (CAPS)

CAPS era un instrumento in situ que medía el flujo de partículas cargadas en la ubicación de la nave espacial, en función de la dirección y la energía. La composición de iones también se midió usando un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo . CAPS midió las partículas producidas por la ionización de moléculas que se originan en la ionosfera de Saturno y Titán, así como las plumas de Encelado. CAPS también investigó el plasma en estas áreas, junto con el viento solar y su interacción con la magnetosfera de Saturno. ^{[44] [45]} CAPS se desactivó en junio de 2011, como medida de precaución debido a un cortocircuito eléctrico "suave" que se produjo en el instrumento. Se volvió a encender en marzo de 2012, pero después de 78 días, otro cortocircuito obligó al instrumento a apagarse de forma permanente. ^[46]

Analizador de polvo cósmico (CDA)

El CDA era un instrumento in situ que medía el tamaño, la velocidad y la dirección de pequeños granos de polvo cerca de Saturno. También podría medir los elementos químicos de los granos. ^[47] Algunas de estas partículas orbitaban Saturno, mientras que otras provenían de otros sistemas estelares. El CDA en el orbitador fue diseñado para aprender más sobre estas partículas, los materiales en otros cuerpos celestes y potencialmente sobre los orígenes del universo. ^[44]

Espectrómetro infrarrojo compuesto (CIRS)

El CIRS era un instrumento de detección remota que medía la radiación infrarroja proveniente de los objetos para conocer sus temperaturas, propiedades térmicas y composiciones. A lo largo de la misión Cassini-Huygens , el CIRS midió las emisiones infrarrojas de atmósferas, anillos y superficies en el vasto sistema de Saturno. Mapeó la atmósfera de Saturno en tres dimensiones para determinar los perfiles de temperatura y presión con la altitud, la composición del gas y la distribución de aerosoles y nubes. También midió las características térmicas y la composición de las superficies y anillos de los satélites. ^[44]

Espectrómetro de masas de iones y neutros (INMS)

El INMS fue un instrumento in situ que midió la composición de partículas cargadas (protones e iones más pesados) y partículas neutras (átomos y moléculas) cerca de Titán y Saturno para aprender más sobre sus atmósferas. El instrumento utilizó un espectrómetro de masas cuadrupolo . El INMS también estaba destinado a medir los entornos de iones positivos y neutros de los satélites y anillos helados de Saturno. ^{[44] [48] [49]}

Subsistema de ciencia de imágenes (ISS)

La ISS era un instrumento de detección remota que capturaba la mayoría de las imágenes en luz visible , y también algunas imágenes infrarrojas e imágenes ultravioleta . La ISS tomó cientos de miles de imágenes de Saturno, sus anillos y sus lunas. La ISS tenía una cámara de gran angular (WAC) y una cámara de ángulo estrecho (NAC). Cada una de estas cámaras utilizó un dispositivo sensible de carga acoplada (CCD) como detector de ondas electromagnéticas . Cada CCD tenía una matriz cuadrada de píxeles de 12  μm de lado. Ambas cámaras permitían muchos modos de recopilación de datos, incluida la compresión de datos en chip, y estaban equipadas con filtros espectrales que giraban en una rueda para ver diferentes bandas dentro del espectro electromagnético que van desde 0,2 a 1,1 μm. ^{[44] [50]}

Magnetómetro de doble técnica (MAG)

El MAG era un instrumento in situ que medía la fuerza y ​​la dirección del campo magnético alrededor de Saturno . Los campos magnéticos son generados en parte por el núcleo fundido en el centro de Saturno. Medir el campo magnético es una de las formas de sondear el núcleo. MAG tenía como objetivo desarrollar un modelo tridimensional de la magnetosfera de Saturno y determinar el estado magnético de Titán y su atmósfera, y los satélites helados y su papel en la magnetosfera de Saturno. ^{[44] [51]}

Instrumento de formación de imágenes magnetosféricas (MIMI)

El MIMI era un instrumento de detección remota e in situ que produce imágenes y otros datos sobre las partículas atrapadas en el enorme campo magnético de Saturno, o magnetosfera. El componente in situ midió iones y electrones energéticos, mientras que el componente de detección remota (la cámara de iones y neutros, INCA) era un generador de imágenes de átomos neutros energéticos . ^[52] Esta información se utilizó para estudiar la configuración general y la dinámica de la magnetosfera y sus interacciones con el viento solar, la atmósfera de Saturno, Titán, anillos y satélites helados. ^{[44] [53]}

Radar

El radar de a bordo era un instrumento de detección activo y pasivo que producía mapas de la superficie de Titán. Las ondas de radar eran lo suficientemente poderosas como para penetrar el espeso velo de neblina que rodeaba a Titán. Al medir el tiempo de envío y retorno de las señales, es posible determinar la altura de grandes características de la superficie, como montañas y cañones. El radar pasivo escuchó las ondas de radio que podrían emitir Saturno o sus lunas. ^[44]

Instrumento científico de ondas de radio y plasma (RPWS)

El RPWS era un instrumento in situ y de teledetección que recibe y mide señales de radio provenientes de Saturno, incluidas las ondas de radio emitidas por la interacción del viento solar con Saturno y Titán. RPWS midió los campos de ondas eléctricas y magnéticas en el medio interplanetario y las magnetosferas planetarias. También determinó la densidad de electrones y la temperatura cerca de Titán y en algunas regiones de la magnetosfera de Saturno utilizando ondas de plasma a frecuencias características (por ejemplo, la línea híbrida superior ) o una sonda Langmuir . RPWS estudió la configuración del campo magnético de Saturno y su relación con la Radiación Kilométrica de Saturno (SKR), además de monitorear y mapear la ionosfera, el plasma y los rayos de Saturno de la atmósfera de Saturno (y posiblemente de Titán). ^[44]

Subsistema de radiociencia (RSS)

El RSS era un instrumento de detección remota que usaba antenas de radio en la Tierra para observar la forma en que las señales de radio de la nave espacial cambiaban a medida que se enviaban a través de objetos, como la atmósfera de Titán o los anillos de Saturno, o incluso detrás del Sol . El RSS también estudió las composiciones, presiones y temperaturas de atmósferas e ionosferas, la estructura radial y la distribución del tamaño de partículas dentro de los anillos, las masas del cuerpo y del sistema y el campo gravitacional . El instrumento utilizó el enlace de comunicación de banda X de la nave espacial, así como el enlace descendente de banda S y el enlace ascendente y descendente de banda K _a . ^[44]

Instrumento Cassini UVIS construido por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado.

Espectrógrafo de imágenes ultravioleta (UVIS)

El UVIS era un instrumento de detección remota que capturaba imágenes de la luz ultravioleta reflejada en un objeto, como las nubes de Saturno y / o sus anillos, para aprender más sobre su estructura y composición. Diseñado para medir la luz ultravioleta en longitudes de onda de 55,8 a 190 nm, este instrumento también fue una herramienta para ayudar a determinar la composición, distribución, contenido de partículas de aerosol y temperaturas de sus atmósferas. A diferencia de otros tipos de espectrómetros, este instrumento sensible podría tomar lecturas tanto espectrales como espaciales. Era particularmente hábil para determinar la composición de gases. Las observaciones espaciales tomaron una vista de ancho por estrecho, solo un píxel de alto y 64 píxeles de ancho. La dimensión espectral fue de 1.024 píxeles por píxel espacial. También podría tomar muchas imágenes que creen películas de las formas en que este material es movido por otras fuerzas. ^[44]

El UVIS constaba de cuatro canales detectores separados, el ultravioleta lejano (FUV), el ultravioleta extremo (EUV), el fotómetro de alta velocidad (HSP) y la celda de absorción de hidrógeno-deuterio (HDAC). UVIS recopiló imágenes hiperespectrales y espectros discretos de Saturno, sus lunas y anillos, así como datos de ocultación estelar. ^[54]

El canal HSP está diseñado para observar la luz de las estrellas que pasa a través de los anillos de Saturno (conocidos como ocultaciones estelares) con el fin de comprender la estructura y la profundidad óptica de los anillos. ^[55] Los datos de ocultación estelar de los canales HSP y FUV confirmaron la existencia de columnas de vapor de agua en el polo sur de Encelado, así como caracterizaron la composición de las columnas. ^[56]

Los espectros VIMS tomados mientras se miraba a través de la atmósfera de Titán hacia el Sol ayudaron a comprender las atmósferas de los exoplanetas (concepto del artista; 27 de mayo de 2014).

Espectrómetro de mapeo visible e infrarrojo (VIMS)

El VIMS era un instrumento de detección remota que capturaba imágenes usando luz visible e infrarroja para aprender más sobre la composición de las superficies lunares, los anillos y las atmósferas de Saturno y Titán. Constaba de dos cámaras: una utilizada para medir la luz visible y la otra infrarroja. VIMS midió la radiación reflejada y emitida de atmósferas, anillos y superficies en longitudes de onda de 350 a 5100 nm, para ayudar a determinar sus composiciones, temperaturas y estructuras. También observó la luz del sol y la luz de las estrellas que atraviesa los anillos para aprender más sobre su estructura. Los científicos utilizaron VIMS para estudios a largo plazo del movimiento y la morfología de las nubes en el sistema de Saturno, para determinar los patrones climáticos de Saturno. ^[44]

Fuente de energía de plutonio

Una Cassini GPHS-RTG antes de la instalación

Debido a la distancia de Saturno al Sol, los paneles solares no eran factibles como fuentes de energía para esta sonda espacial. ^[57] Para generar suficiente energía, tales matrices habrían sido demasiado grandes y pesadas. ^[57] En cambio, el orbitador Cassini fue impulsado por tres generadores termoeléctricos de radioisótopos GPHS-RTG , que utilizan el calor de la desintegración de aproximadamente 33 kg (73 lb) de plutonio-238 (en forma de dióxido de plutonio ) para generar electricidad de corriente continua. vía termoeléctrica . ^[57] Los RTG de la misión Cassini tienen el mismo diseño que los usados ​​en las sondas espaciales New Horizons , Galileo y Ulysses , y fueron diseñados para tener una vida operativa muy larga. ^[57] Al final de la misión Cassini nominal de 11 años , todavía podían producir de 600 a 700 vatios de energía eléctrica. ^[57] (Uno de los RTG de repuesto para la misión Cassini se usó para impulsar la misión New Horizons a Plutón y el cinturón de Kuiper , que fue diseñado y lanzado más tarde. ^{[ Cita requerida ]} )

La distribución de energía se logró mediante 192 interruptores de energía de estado sólido , que también funcionaban como disyuntores en caso de una condición de sobrecarga. Los interruptores utilizaban MOSFET que presentaban una mejor eficiencia y una vida útil más larga en comparación con los interruptores convencionales, al mismo tiempo que eliminaban los transitorios . Sin embargo, estos disyuntores de estado sólido eran propensos a disparos erróneos (presumiblemente por rayos cósmicos), lo que requería que se reiniciaran y causaba pérdidas en los datos experimentales. ^[58]

Una pastilla de plutonio incandescente que es la fuente de energía del generador termoeléctrico de radioisótopos de la sonda.

Para ganar impulso mientras ya estaba en vuelo, la trayectoria de la misión Cassini incluyó varias maniobras de tirachinas gravitacionales : dos pases de Venus , uno más de la Tierra y luego uno del planeta Júpiter . El sobrevuelo terrestre fue la última instancia en la que la sonda planteó algún peligro concebible para los seres humanos. La maniobra fue exitosa, con Cassini pasando a 1.171 km (728 millas) sobre la Tierra el 18 de agosto de 1999. ^[59] Si hubiera habido algún mal funcionamiento que provocara que la sonda chocara con la Tierra, el estudio completo de impacto ambiental de la NASA estimó que, en En el peor de los casos (con un ángulo de entrada agudo en el que Cassini se quemaría gradualmente), una fracción significativa de los 33 kg ^[39] de plutonio-238 dentro de los RTG se habrían dispersado en la atmósfera de la Tierra de modo que hasta cinco mil millones personas (es decir, casi toda la población terrestre) podrían haber estado expuestas, provocando hasta 5.000 muertes adicionales por cáncer en las décadas siguientes ^[60] (0,0005%, es decir, una fracción 0,000005, de mil millones de muertes por cáncer esperadas de todos modos por otras causas ; el producto se calcula incorrectamente en otros lugares ^[61] como 500.000 muertes). Sin embargo, se estimó que la probabilidad de que esto sucediera era menor de uno en un millón, es decir, una probabilidad de que una persona muriera (asumiendo 5,000 muertes) como menos de 1 en 200. ^[60]

Telemetría

La nave espacial Cassini fue capaz de transmitir en varios formatos de telemetría diferentes. El subsistema de telemetría es quizás el subsistema más importante, porque sin él no podría haber retorno de datos.

La telemetría se desarrolló desde cero, debido a que la nave espacial usaba un conjunto de computadoras más moderno que las misiones anteriores. ^[62] Por lo tanto, Cassini fue la primera nave espacial en adoptar mini-paquetes para reducir la complejidad del Diccionario de Telemetría, y el proceso de desarrollo de software condujo a la creación de un Administrador de Telemetría para la misión.

Había alrededor de 1088 canales (en 67 mini-paquetes) ensamblados en el Diccionario de Telemetría de Cassini . De estos 67 minipaquetes de menor complejidad, 6 minipaquetes contenían la covarianza del subsistema y los elementos de ganancia de Kalman (161 mediciones), no utilizados durante las operaciones normales de la misión. Esto dejó 947 mediciones en 61 mini-paquetes.

Se construyeron un total de siete mapas de telemetría correspondientes a 7 modos de telemetría AACS. Estos modos son: (1) Grabar; (2) crucero nominal; (3) crucero medio lento; (4) crucero lento; (5) Operaciones orbitales; (6) Av; (7) Calibración ATE (Estimador de actitud). Estos 7 mapas cubren todos los modos de telemetría de las naves espaciales.

Sonda de Huygens

Misma imagen con diferente procesamiento de datos

La sonda Huygens , suministrada por la Agencia Espacial Europea (ESA) y nombrada en honor al astrónomo holandés del siglo XVII que descubrió Titán por primera vez, Christiaan Huygens , examinó las nubes, la atmósfera y la superficie de la luna Titán de Saturno en su descenso el 15 de enero de 2005. Fue diseñado para entrar y frenar en la atmósfera de Titán y lanzar en paracaídas un laboratorio robótico completamente instrumentado hasta la superficie. ^[63]

El sistema de la sonda consistió en la propia sonda que descendió a Titán y el equipo de soporte de la sonda (PSE) que permaneció conectado a la nave espacial en órbita. El PSE incluye componentes electrónicos que rastrean la sonda, recuperan los datos recopilados durante su descenso y procesan y entregan los datos al orbitador que los transmite a la Tierra. La CPU de la computadora de control central era un sistema de control MIL-STD-1750A redundante .

Los datos fueron transmitidos por un enlace de radio entre Huygens y Cassini proporcionado por Probe Data Relay Subsystem (PDRS). Como la misión de la sonda no pudo ser telemandada desde la Tierra debido a la gran distancia, fue administrada automáticamente por el subsistema de gestión de datos de comando (CDMS). El PDRS y el CDMS fueron proporcionados por la Agencia Espacial Italiana (ASI).

Después del lanzamiento de Cassini , se descubrió que los datos enviados desde la sonda Huygens al orbitador Cassini (y luego retransmitidos a la Tierra) serían en gran parte ilegibles. La causa fue que el ancho de banda de la electrónica de procesamiento de señales era demasiado estrecho y el cambio Doppler anticipado entre el módulo de aterrizaje y la nave madre pondría las señales fuera del alcance del sistema. Por lo tanto, el receptor de Cassini no podría recibir los datos de Huygens durante su descenso a Titán. ^[14]

Se encontró una solución alternativa para recuperar la misión. La trayectoria de Cassini se modificó para reducir la velocidad de la línea de visión y, por lo tanto, el desplazamiento Doppler. ^{[14] [64]} La trayectoria posterior de Cassini fue idéntica a la planeada previamente, aunque el cambio reemplazó dos órbitas antes de la misión Huygens con tres órbitas más cortas.

Eventos y descubrimientos seleccionados

Animación de la trayectoria de Cassini del 15 de octubre de 1997 al 4 de mayo de 2008
  Cassini – Huygens  ·  Júpiter  ·  Saturno  ·  Tierra  ·  Venus  ·   2685 Masursky

Animación de la trayectoria de Cassini alrededor de Saturno del 1 de mayo de 2004 al 15 de septiembre de 2017
   Cassini  ·  Saturno  ·  Encelado  ·  Titán  ·  Jápeto

Sobrevuelos de Venus y la Tierra y el crucero a Júpiter

Imagen de la Luna durante el sobrevuelo

La sonda espacial Cassini realizó dos sobrevuelos de Venus con asistencia gravitacional el 26 de abril de 1998 y el 24 de junio de 1999. Estos sobrevuelos proporcionaron a la sonda espacial el impulso suficiente para viajar hasta el cinturón de asteroides . En ese punto, la gravedad del Sol empujó la sonda espacial hacia el interior del Sistema Solar.

El 18 de agosto de 1999, a las 03:28 UTC, la nave hizo un sobrevuelo de la Tierra con ayuda gravitacional. Una hora y 20 minutos antes del acercamiento más cercano, Cassini hizo su acercamiento más cercano a la Luna de la Tierra a 377,000 kilómetros, y tomó una serie de fotos de calibración.

El 23 de enero de 2000, Cassini realizó un sobrevuelo del asteroide 2685 Masursky alrededor de las 10:00 UTC. Tomó fotos ^[65] en el período de cinco a siete horas antes del sobrevuelo a una distancia de 1.6 × 10^⁶  km (0,99 × 10^⁶  millas) y se estimó un diámetro de 15 a 20 km (9,3 a 12,4 millas) para el asteroide.

Sobrevuelo de Júpiter

Una imagen de sobrevuelo de Júpiter

Cassini hizo su aproximación más cercana a Júpiter el 30 de diciembre de 2000 e hizo muchas mediciones científicas. Aproximadamente 26.000 imágenes de Júpiter, sus anillos débiles y sus lunas fueron tomadas durante el sobrevuelo de seis meses. Produjo el retrato en color global más detallado del planeta hasta el momento (ver imagen a la derecha), en el que las características visibles más pequeñas tienen aproximadamente 60 km (37 millas) de ancho. ^[66]

Cassini fotografió a Io en tránsito por Júpiter el 1 de enero de 2001.

Un hallazgo importante del sobrevuelo, anunciado el 6 de marzo de 2003, fue la circulación atmosférica de Júpiter. Los "cinturones" oscuros se alternan con las "zonas" claras en la atmósfera, y los científicos habían considerado durante mucho tiempo las zonas, con sus nubes pálidas, como áreas de aire ascendente, en parte porque muchas nubes en la Tierra se forman donde el aire se eleva. Pero el análisis de las imágenes de la Cassini mostró que las células de tormenta individuales de las nubes ascendentes de color blanco brillante, demasiado pequeñas para verlas desde la Tierra, aparecen casi sin excepción en los cinturones oscuros. Según Anthony Del Genio del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA , "los cinturones deben ser las áreas de movimiento atmosférico neto ascendente en Júpiter, [por lo que] el movimiento neto en las zonas tiene que estar hundiéndose".

Otras observaciones atmosféricas incluyeron un óvalo oscuro arremolinado de alta neblina atmosférica, aproximadamente del tamaño de la Gran Mancha Roja , cerca del polo norte de Júpiter. Las imágenes infrarrojas revelaron aspectos de la circulación cerca de los polos, con bandas de vientos que rodean el globo, con bandas adyacentes que se mueven en direcciones opuestas.

El mismo anuncio también discutió la naturaleza de los anillos de Júpiter . La dispersión de la luz por partículas en los anillos mostró que las partículas tenían forma irregular (en lugar de esféricas) y probablemente se originan como eyecciones de impactos de micrometeoritos en las lunas de Júpiter, probablemente Metis y Adrastea .

Pruebas de relatividad general

El 10 de octubre de 2003, el equipo científico de la misión anunció los resultados de las pruebas de Albert Einstein 's teoría general de la relatividad , realizado mediante el uso de ondas de radio transmitidas desde la Cassini sonda espacial. ^[67] Los radiocientíficos midieron un cambio de frecuencia en las ondas de radio hacia y desde la nave espacial, a medida que pasaban cerca del Sol. De acuerdo con la teoría general de la relatividad, un objeto masivo como el Sol hace que el espacio-tiempo se curve, provocando un haz de ondas de radio (o luz, o cualquier forma de radiación electromagnética ) que pasa por el Sol para viajar más lejos (conocido como Shapiro retraso de tiempo ). ^{[ aclaración necesaria ]}

Aunque algunos modelos cosmológicos inusuales predicen algunas desviaciones mensurables de los valores calculados utilizando la teoría general de la relatividad, este experimento no encontró tales desviaciones. Las pruebas anteriores que utilizaron ondas de radio transmitidas por las sondas espaciales Viking y Voyager coincidieron con los valores calculados de la relatividad general con una precisión de una parte en mil. Las mediciones más refinadas del experimento de la sonda espacial Cassini mejoraron esta precisión a aproximadamente una parte en 51.000. ^[68] Los datos apoyan firmemente la teoría general de la relatividad de Einstein. ^{[ cita requerida ]}

Nuevas lunas de Saturno

La posible formación de una luna nueva fue capturada el 15 de abril de 2013.

En total, la misión Cassini descubrió siete lunas nuevas orbitando Saturno. ^[69] Utilizando imágenes tomadas por Cassini , los investigadores descubrieron Methone , Pallene y Polydeuces en 2004, ^[70] aunque un análisis posterior reveló que la Voyager 2 había fotografiado a Pallene en su sobrevuelo en 1981 del planeta anillado. ^[71]

Fotografía de descubrimiento de la luna Daphnis

El 1 de mayo de 2005, Cassini descubrió una luna nueva en la brecha de Keeler . Se le dio la designación S / 2005 S 1 antes de ser nombrada Daphnis . La quinta luna nueva fue descubierta por Cassini el 30 de mayo de 2007 y fue etiquetada provisionalmente como S / 2007 S 4. Ahora se la conoce como Anthe . Un comunicado de prensa del 3 de febrero de 2009 mostró una sexta luna nueva encontrada por Cassini . La luna tiene aproximadamente 500 m (0,3 millas) de diámetro dentro del anillo G del sistema de anillos de Saturno, y ahora se llama Aegaeon (anteriormente S / 2008 S 1). ^[72] Un comunicado de prensa del 2 de noviembre de 2009 menciona la séptima luna nueva encontrada por Cassini el 26 de julio de 2009. Actualmente está etiquetada como S / 2009 S 1 y tiene aproximadamente 300 m (1000 pies) de diámetro en el anillo B sistema. ^[73]

El 14 de abril de 2014, los científicos de la NASA informaron del posible comienzo de una luna nueva en el Anillo A de Saturno . ^[74]

Sobrevuelo de Phoebe

Llegada de Cassini (izquierda) y mosaicos de salida de Phoebe (2004)

El 11 de junio de 2004, Cassini sobrevoló la luna Phoebe . Esta fue la primera oportunidad para realizar estudios de cerca de esta luna (la Voyager 2 realizó un sobrevuelo distante en 1981 pero no arrojó imágenes detalladas). También fue el único sobrevuelo posible de Cassini para Phoebe debido a la mecánica de las órbitas disponibles alrededor de Saturno. ^[75]

Las primeras imágenes de cerca se recibieron el 12 de junio de 2004, y los científicos de la misión se dieron cuenta de inmediato de que la superficie de Phoebe se ve diferente a los asteroides visitados por naves espaciales. Partes de la superficie llena de cráteres se ven muy brillantes en esas imágenes, y actualmente se cree que existe una gran cantidad de hielo de agua debajo de su superficie inmediata.

Rotación de Saturno

En un anuncio el 28 de junio de 2004, los científicos del programa Cassini describieron la medición del período de rotación de Saturno. ^[76] Debido a que no existen características fijas en la superficie que puedan utilizarse para obtener este período, se utilizó la repetición de emisiones de radio. Estos nuevos datos coincidían con los últimos valores medidos desde la Tierra y constituían un rompecabezas para los científicos. Resulta que el período de rotación de la radio había cambiado desde que la Voyager 1 lo midió por primera vez en 1980 , y ahora era 6 minutos más largo. Sin embargo, esto no indica un cambio en el giro general del planeta. Se cree que se debe a variaciones en la atmósfera superior y la ionosfera en las latitudes que están conectadas magnéticamente a la región de la fuente de radio.

En 2019, la NASA anunció el período de rotación de Saturno en 10 horas, 33 minutos, 38 segundos, calculado utilizando la sismología de anillos de Saturno. Las vibraciones del interior de Saturno provocan oscilaciones en su campo gravitacional. Esta energía es absorbida por partículas anulares en lugares específicos, donde se acumula hasta que se libera en forma de onda. ^[77] Los científicos utilizaron datos de más de 20 de estas ondas para construir una familia de modelos del interior de Saturno, proporcionando la base para calcular su período de rotación. ^[78]

Saturno en órbita

Saturno alcanzó el equinoccio en 2008, poco después del final de la misión principal.

El 1 de julio de 2004, la nave espacial voló a través del espacio entre los anillos F y G y alcanzó la órbita , después de un viaje de siete años. ^[79] Fue la primera nave espacial en orbitar Saturno.

La maniobra de Inserción Orbital de Saturno (SOI) realizada por Cassini fue compleja, requiriendo que la nave orientara su Antena de Alta Ganancia lejos de la Tierra y a lo largo de su trayectoria de vuelo, para proteger sus instrumentos de las partículas en los anillos de Saturno. Una vez que la nave cruzó el plano del anillo, tuvo que girar nuevamente para apuntar su motor a lo largo de su trayectoria de vuelo, y luego el motor se encendió para desacelerar la nave en 622 m / s para permitir que Saturno la capturara. ^[80] Cassini fue capturada por la gravedad de Saturno alrededor de las 8:54 pm Hora de verano del Pacífico el 30 de junio de 2004. Durante la maniobra Cassini pasó a 20.000 km (12.000 millas) de la cima de las nubes de Saturno.

Cuando Cassini estaba en la órbita de Saturno, la salida del sistema de Saturno se evaluó en 2008 durante el final de la planificación de la misión. ^{[81] [ aclaración necesaria ]}

Sobrevuelos de Titán

Titán - vistas infrarrojas (2004-2017)

Cassini tuvo su primer sobrevuelo de la luna más grande de Saturno, Titán , el 2 de julio de 2004, un día después de la inserción en órbita, cuando se acercó a 339.000 km (211.000 millas) de Titán. Las imágenes tomadas a través de filtros especiales (capaces de ver a través de la neblina global de la luna) mostraron nubes del polo sur que se cree están compuestas de metano y características de la superficie con brillos muy diferentes. El 27 de octubre de 2004, la nave espacial ejecutó el primero de los 45 sobrevuelos cercanos planificados de Titán cuando pasó a apenas 1.200 km (750 millas) sobre la luna. Se recopilaron y transmitieron a la Tierra casi cuatro gigabits de datos, incluidas las primeras imágenes de radar de la superficie envuelta en neblina de la luna. Reveló que la superficie de Titán (al menos el área cubierta por el radar) estaba relativamente nivelada, con una topografía que no alcanzaba más de 50 m (160 pies) de altitud. El sobrevuelo proporcionó un aumento notable en la resolución de imágenes con respecto a la cobertura anterior. Se tomaron imágenes con una resolución hasta 100 veces mejor y son típicas de las resoluciones planificadas para los sobrevuelos de Titán posteriores. Cassini recopiló imágenes de Titán y los lagos de metano eran similares a los lagos de agua de la Tierra.

Huygens aterriza en Titán

Imagen externa
Imágenes sin procesar del descenso de la sonda Huygens el 14 de enero de 2005 (37 páginas) ESA / NASA / JPL / U. de Arizona. (Alojamiento ESA)

Cassini lanzó la sonda Huygens el 25 de diciembre de 2004, por medio de un resorte y rieles en espiral destinados a rotar la sonda para una mayor estabilidad. Entró en la atmósfera de Titán el 14 de enero de 2005 y, después de un descenso de dos horas y media, aterrizó en tierra firme. ^[5] Aunque Cassini transmitió con éxito 350 de las imágenes que recibió de Huygens de su lugar de descenso y aterrizaje, un error de software no logró encender uno de los receptores Cassini y provocó la pérdida de otras 350 imágenes. Mientras aterrizaba, por precaución, la NASA cargó a Huygens con 3 paracaídas. ^[82]

Sobrevuelos de Encelado

Vista de la superficie similar a Europa de Encelado con las fracturas de Labtayt Sulci en el centro y las de Ébano (izquierda) y Cufa dorsa en la parte inferior izquierda; fotografiado por Cassini el 17 de febrero de 2005

Durante los dos primeros sobrevuelos cercanos de la luna Encelado en 2005, Cassini descubrió una desviación en el campo magnético local que es característica de la existencia de una atmósfera delgada pero significativa. Otras mediciones obtenidas en ese momento apuntan al vapor de agua ionizado como su componente principal. Cassini también observó géiseres de hielo de agua en erupción desde el polo sur de Encelado, lo que da más credibilidad a la idea de que Encelado está suministrando las partículas del anillo E de Saturno. Los científicos de la misión comenzaron a sospechar que puede haber bolsas de agua líquida cerca de la superficie de la luna que alimentan las erupciones. ^[83]

El 12 de marzo de 2008, Cassini hizo un sobrevuelo cercano de Encelado, pasando a 50 km de la superficie de la luna. ^[84] La nave espacial pasó a través de las columnas que se extienden desde sus géiseres del sur, detectando agua, dióxido de carbono y varios hidrocarburos con su espectrómetro de masas, mientras que también mapea las características de la superficie que están a una temperatura mucho más alta que su entorno con el espectrómetro infrarrojo. ^[85] Cassini no pudo recopilar datos con su analizador de polvo cósmico debido a un mal funcionamiento del software desconocido.

El 21 de noviembre de 2009, Cassini hizo su octavo sobrevuelo de Encelado, ^[86] esta vez con una geometría diferente, acercándose a 1.600 km (990 millas) de la superficie. El instrumento del espectrógrafo infrarrojo compuesto (CIRS) produjo un mapa de las emisiones térmicas de la 'franja de tigre' del surco de Bagdad . Los datos devueltos ayudaron a crear una imagen en mosaico detallada y de alta resolución de la parte sur del hemisferio que mira a Saturno.

El 3 de abril de 2014, casi diez años después de que Cassini entrara en la órbita de Saturno, la NASA reportó evidencia de un gran océano interno salado de agua líquida en Encelado. La presencia de un océano salado interno en contacto con el núcleo rocoso de la luna, coloca a Encelado "entre los lugares más probables del Sistema Solar para albergar vida microbiana extraterrestre ". ^{[87] [88] [89]} El 30 de junio de 2014, la NASA celebró diez años de Cassini explorando Saturno y sus lunas , destacando el descubrimiento de la actividad del agua en Encelado entre otros hallazgos. ^[90]

En septiembre de 2015, la NASA anunció que los datos gravitacionales y de imágenes de Cassini se utilizaron para analizar las libraciones de la órbita de Encelado y determinaron que la superficie de la luna no está unida rígidamente a su núcleo, concluyendo que el océano subterráneo debe ser global en extensión. ^[91]

El 28 de octubre de 2015, Cassini realizó un sobrevuelo cercano de Encelado, acercándose a 49 km (30 millas) de la superficie y atravesando la columna de hielo sobre el polo sur . ^[92]

Ocultaciones de radio de los anillos de Saturno

En mayo de 2005, Cassini inició una serie de experimentos de radio-ocultación para medir la distribución de tamaño de las partículas en los anillos de Saturno y medir la atmósfera del propio Saturno. Durante más de cuatro meses, la nave completó órbitas diseñadas para este propósito. Durante estos experimentos, voló detrás del plano de anillos de Saturno, visto desde la Tierra, y transmitió ondas de radio a través de las partículas. Las señales de radio recibidas en la Tierra se analizaron en cuanto a frecuencia, fase y cambio de potencia de la señal para determinar la estructura de los anillos.

Imagen superior: mosaico de color visible de los anillos de Saturno tomada el 12 de diciembre de 2004. Imagen inferior: vista simulada construida a partir de una observación de radio ocultación el 3 de mayo de 2005. El color de la imagen inferior representa el tamaño de las partículas de los anillos.

Radios en anillos verificados

En imágenes capturadas el 5 de septiembre de 2005, Cassini detectó rayos en los anillos de Saturno, ^[93] previamente vistos sólo por el observador visual Stephen James O'Meara en 1977 y luego confirmados por las sondas espaciales Voyager a principios de la década de 1980. ^{[94] [95]}

Lagos de Titán

Ligeia Mare , a la izquierda, se compara a escala con el lago Superior .

Titán - Característica en evolución en Ligeia Mare (21 de agosto de 2014).

Las imágenes de radar obtenidas el 21 de julio de 2006 parecen mostrar lagos de hidrocarburos líquidos (como metano y etano ) en las latitudes septentrionales de Titán. Este es el primer descubrimiento de lagos que existen actualmente en cualquier lugar además de la Tierra. Los lagos varían en tamaño de uno a cien kilómetros de ancho. ^[96]

El 13 de marzo de 2007, el Laboratorio de Propulsión a Chorro anunció que había encontrado una fuerte evidencia de mares de metano y etano en el hemisferio norte de Titán. Al menos uno de estos es más grande que cualquiera de los Grandes Lagos de América del Norte. ^[97]

Huracán de Saturno

En noviembre de 2006, los científicos descubrieron una tormenta en el polo sur de Saturno con una pared del ojo distinta . Esto es característico de un huracán en la Tierra y nunca antes se había visto en otro planeta. A diferencia de un huracán terrestre , la tormenta parece estar estacionaria en el polo. La tormenta tiene 8.000 km (5.000 millas) de ancho y 70 km (43 millas) de altura, con vientos que soplan a 560 km / h (350 mph). ^[98]

Sobrevuelo de Japeto

Tomada el 10 de septiembre de 2007 a una distancia de 62,331 km (38,731 millas), se revelan la superficie y la cresta ecuatorial de Jápeto. (Filtros CL1 y CL2)

Primer plano de la superficie de Jápeto, 2007

El 10 de septiembre de 2007, Cassini completó su sobrevuelo de la extraña luna de dos tonos con forma de nuez, Japeto . Las imágenes se tomaron desde 1.600 km (1.000 millas) sobre la superficie. Mientras enviaba las imágenes de regreso a la Tierra, fue golpeado por un rayo cósmico que lo obligó a entrar temporalmente en modo seguro . Se recuperaron todos los datos del sobrevuelo. ^[99]

Extensión de la misión

El 15 de abril de 2008, Cassini recibió fondos para una misión extendida de 27 meses. Consistía en 60 órbitas más de Saturno , con 21 sobrevuelos cercanos a Titán, siete de Encelado, seis de Mimas, ocho de Tetis y un sobrevuelo dirigido a Dione , Rea y Helene . ^[100] La misión extendida comenzó el 1 de julio de 2008 y fue rebautizada como Misión Cassini Equinox ya que la misión coincidió con el equinoccio de Saturno . ^[101]

Segunda extensión de la misión

Se envió una propuesta a la NASA para una segunda extensión de la misión (septiembre de 2010 a mayo de 2017), denominada provisionalmente misión extendida extendida o XXM. ^[102] Esto ($ 60 millones al año) se aprobó en febrero de 2010 y se le cambió el nombre a la Misión Cassini Solstice . ^[103] Incluyó a Cassini en órbita alrededor de Saturno 155 veces más, realizando 54 sobrevuelos adicionales de Titán y 11 más de Encelado.

Gran tormenta de 2010 y secuelas

Tormenta del hemisferio norte en 2011

El 25 de octubre de 2012, Cassini presenció las secuelas de la gran tormenta de la Gran Mancha Blanca que se repite aproximadamente cada 30 años en Saturno. ^{[104] Los} datos del espectrómetro infrarrojo compuesto (CIRS) indicaron una poderosa descarga de la tormenta que provocó un pico de temperatura en la estratosfera de Saturno 83 K (83 ° C; 149 ° F) por encima de lo normal. Simultáneamente, los investigadores de la NASA en el Centro de Investigación Goddard en Greenbelt, Maryland, detectaron un gran aumento en el gas etileno . El etileno es un gas incoloro que es muy poco común en Saturno y se produce tanto de forma natural como a través de fuentes artificiales en la Tierra. La tormenta que produjo esta descarga fue observada por primera vez por la nave espacial el 5 de diciembre de 2010 en el hemisferio norte de Saturno. La tormenta es la primera de su tipo observada por una nave espacial en órbita alrededor de Saturno, así como la primera en ser observada en longitudes de onda infrarrojas térmicas, lo que permite a los científicos observar la temperatura de la atmósfera de Saturno y rastrear fenómenos que son invisibles a simple vista . El pico de gas etileno que fue producido por la tormenta alcanzó niveles que fueron 100 veces más de los que se creían posibles para Saturno. Los científicos también han determinado que la tormenta presenciada fue el vórtice estratosférico más grande y más caliente jamás detectado en el Sistema Solar, inicialmente más grande que la Gran Mancha Roja de Júpiter .

Tránsito de venus

El 21 de diciembre de 2012, Cassini observó un tránsito de Venus a través del Sol. ^[105] El instrumento VIMS analizó la luz solar que atraviesa la atmósfera de Venus. ^[105] VIMS observó previamente el tránsito del exoplaneta HD 189733 b . ^[105]

El día que la tierra sonrió

El día en que la Tierra sonrió : Saturno con algunas de sus lunas, la Tierra , Venus y Marte como son visibles en este montaje de Cassini (19 de julio de 2013) ^[106]

El 19 de julio de 2013, la sonda se apuntó hacia la Tierra para capturar una imagen de la Tierra y la Luna , como parte de un retrato de múltiples imágenes con luz natural de todo el sistema de Saturno. El evento fue único, ya que fue la primera vez que la NASA informó al público que se estaba tomando una foto de larga distancia con anticipación. ^{[106] [107]} El equipo de imágenes dijo que querían que la gente sonriera y saludara a los cielos, y la científica de Cassini Carolyn Porco describió el momento como una oportunidad para "celebrar la vida en el Pale Blue Dot ". ^[108]

Sobrevuelo de Rea

El 10 de febrero de 2015, la nave espacial Cassini visitó Rhea más de cerca, acercándose a 47.000 km (29.000 millas). ^[109] La nave espacial observó la luna con sus cámaras produciendo algunas de las imágenes en color de mayor resolución hasta ahora de Rea. ^[110]

Sobrevuelo de Hyperion

Cassini realizó su último sobrevuelo de Hyperion, la luna de Saturno, el 31 de mayo de 2015, a una distancia de aproximadamente 34.000 km (21.000 millas). ^[111]

Hyperion: vista de contexto
desde 37.000 km (23.000 mi)
(31 de mayo de 2015)

Hyperion: vista
de cerca desde 38.000 km (24.000 mi)
(31 de mayo de 2015)

Sobrevuelo de Dione

Cassini realizó su último sobrevuelo de la luna Dione de Saturno el 17 de agosto de 2015, a una distancia de unos 475 km (295 millas). Se realizó un sobrevuelo anterior el 16 de junio ^[112].

El hexágono cambia de color

Entre 2012 y 2016, el patrón de nubes hexagonales persistentes en el polo norte de Saturno cambió de un color mayormente azul a un color más dorado. ^[113] Una teoría para esto es un cambio estacional: la exposición prolongada a la luz solar puede crear neblina cuando el polo gira hacia el sol. ^[113] Se señaló anteriormente que había menos color azul en general en Saturno entre 2004 y 2008. ^[114]

2012 y 2016:
cambios de color del hexágono

2013 y 2017:
cambios de color del hexágono

Gran final y destrucción

Animación de Cassini ' s Gran Final
  Cassini  ·  Saturno

El final de Cassini involucró una serie de pases cercanos de Saturno, acercándose dentro de los anillos , luego una entrada a la atmósfera de Saturno el 15 de septiembre de 2017, para destruir la nave espacial. ^{[5] [10] [81]} Este método fue elegido porque es imperativo para asegurar la protección y prevenir la contaminación biológica de cualquiera de las lunas de Saturno que se cree que ofrece habitabilidad potencial . ^[115]

En 2008 se evaluaron varias opciones para lograr este objetivo, cada una con diferentes desafíos financieros, científicos y técnicos. ^[116] Un impacto de Saturno durante un período corto para el final de la misión se calificó como "excelente" con las razones por las que "la opción del anillo en D satisface los objetivos de AO no alcanzados; es barata y fácilmente alcanzable", mientras que la colisión con una luna helada se calificó como "buena" barato y alcanzable en cualquier lugar / tiempo ". ^[116]

Hubo un drama presupuestario en 2013-14 acerca de que la NASA recibió fondos del gobierno de los EE. UU. Para la Gran Final. Las dos fases del Grand Finale terminaron siendo el equivalente a tener dos misiones separadas de la clase Discovery Program, ya que el Grand Finale era completamente diferente de la misión regular principal de Cassini . El gobierno de Estados Unidos a finales de 2014 aprobó la Gran Final a un costo de 200 millones de dólares. Esto fue mucho más barato que construir dos nuevas sondas en misiones separadas de clase Discovery. ^[117]

El 29 de noviembre de 2016, la nave espacial realizó un sobrevuelo de Titán que lo llevó a la puerta de entrada de las órbitas del anillo F: este fue el comienzo de la fase Gran Final que culminó con su impacto con el planeta. ^{[118] [119]} Un sobrevuelo final de Titán el 22 de abril de 2017, cambió la órbita nuevamente para volar a través de la brecha entre Saturno y su anillo interior días después, el 26 de abril. Cassini pasó a unos 3.100 km (1.900 millas) por encima de la capa de nubes de Saturno. ya 320 km (200 millas) del borde visible del anillo interior; tomó con éxito imágenes de la atmósfera de Saturno y comenzó a devolver datos al día siguiente. ^[120] Después de otras 22 órbitas a través de la brecha, la misión terminó con una inmersión en la atmósfera de Saturno el 15 de septiembre; La señal se perdió a las 11:55:46 UTC del 15 de septiembre de 2017, solo 30 segundos más tarde de lo previsto. Se estima que la nave espacial se quemó unos 45 segundos después de la última transmisión.

En septiembre de 2018, la NASA ganó un premio Emmy al Programa Interactivo Original Sobresaliente por su presentación de la Gran Final de la misión Cassini en Saturno . ^[121]

En enero de 2019, se publicó una nueva investigación con datos recopilados durante la fase de Gran Final de Cassini:

• El cierre final de los anillos y el planeta permitió a los científicos medir la duración de un día en Saturno: 10 horas, 33 minutos y 38 segundos.
• Los anillos de Saturno son relativamente nuevos, de 10 a 100 millones de años. Es posible que se hayan formado durante la era de los dinosaurios en la Tierra. ^[122]

Cassini orbitando Saturno antes de la Gran Final (conceptos del artista)

Sitio de impacto de Cassini en Saturno ( espectrómetro de mapeo visual / IR ; 15 de septiembre de 2017)

Una imagen de cerca de la atmósfera de Saturno desde unos 3100 km (1900 mi) por encima de la capa de nubes, tomada por Cassini en su primera inmersión el 26 de abril de 2017, al comienzo de la Gran Final.

Última imagen (color) tomada por Cassini mientras descendía hacia Saturno. La imagen fue tomada a 634.000 km (394.000 millas) sobre Saturno el 14 de septiembre de 2017, a las 19:59 UTC. ^[123]

Última imagen (blanco y negro) tomada por las cámaras de imágenes de la nave espacial Cassini (14 de septiembre de 2017, a las 19:59 UTC)

"> Reproducir medios

Video (03:40) que detalla la misión Grand Finale de Cassini y una mirada retrospectiva a lo que ha logrado la misión .