Cassini-Huygens

Wikipedia

Taiteilijan näkemys Cassinista sen siirtyessä Saturnusta kiertävälle kiertoradalle, heti päämoottoreiden käynnistyttyä.

Cassini-Huygens on NASAn ja ESAn yhteinen miehittämätön avaruuslento, jonka tarkoituksena on tutkia Saturnusta ja sen kuita. Projekti koostuu Cassini-avaruusluotaimesta, joka tekee mittauksia Saturnuksen kiertoradalta neljän (Maan) vuoden ajan, ja sen kuljettamasta Huygens-laskeutujasta, joka teki mittauksia laskeutuessaan Titan-kuun kaasukehään ja pinnalle 14. tammikuuta 2005. Cassini-Huygens laukaistiin matkaan 15. lokakuuta 1997 Kennedyn avaruuskeskuksesta Titan IVB/Centaur-kantoraketilla. Kantorakettina oli kaksivaiheinen Yhdysvaltain ilmavoimien Titan IV -kantoraketti, jossa oli lisäksi kaksi kiinteän polttoaineen apurakettia ja Centaur-rakettimoottori ylimpänä rakettivaiheena. Cassini on ensimmäinen Saturnusta kiertävä luotain ja vasta neljäs Saturnusta tutkinut luotain. Se saapui Saturnuksen kiertoradalle 1. heinäkuuta 2004. Ohjelman virallinen päättymishetki on 1. heinäkuuta 2008.

Sisällysluettelo

1 Yleiskatsaus
2 Avaruusaluksen rakenne
- 2.1 Voimanlähde ja protestit
- 2.2 Huygens-laskeutumisalus
3 Tehtävän tärkeimmät löydöt ja tapahtumat
4 Lähteet
5 Aiheesta muualla

[muokkaa] Yleiskatsaus

Projekti sai nimensä ranskalais-italialaisen Jean-Dominique Cassinin (1625-1712) ja hollantilaisen Christiaan Huygensin (1629-1695) mukaan. Molemmat tähtitieteilijät tutkivat aikanaan mm. Saturnusta ja sen kuita. Huygens löysi Saturnuksen renkaat ja suurimman Titan-kuun.

Cassinin tärkeimmät tavoitteet ovat:

Selvittää Saturnuksen renkaiden kolmiulotteinen rakenne ja liike.
Selvittää Saturnuksen kiertolaisten pinnan rakenne ja geologinen historia.
Selvittää Saturnuksen Japetus-kuun tumman materiaalin luonne ja alkuperä.
Kartoittaa Saturnuksen magnetosfäärin rakenne ja siinä tapahtuvat muutokset.
Tutkia Saturnuksen kaasukehän pilvikerrosten muutoksia.
Tutkia Titan-kuun pilvien ja usvan ajallisia muutoksia.
Määritellä Titanin pinnan alueelliset ominaisuudet.

Cassini-Huygens on kolmen avaruusjärjestön kansainvälinen yhteistyöhanke. Cassinin rakensi ja siitä vastaa NASAn Jet Propulsion Laboratory-keskus. Huygens-luotaimen rakensi ESA. Italian avaruusjärjestö ASI valmisti Cassinin tietoliikenteen suurtehoantennin. Kaikkiaan 17 valtiota osallistui avaruusluotaimen ja sen tieteellisten laitteiden rakentamiseen. Cassinissa on 12 tieteellistä mittalaitetta, Huygensissa kuusi. Suomi osallistui Cassinin CAPS-plasmaspektrometriin kuuluvan IBS-ionisuihkuspektrometrin ja CAPSin pyörityskoneiston, MIMI/LEMMS-laitteen pyörityskoneiston ja Huygensin HASI-kaasukehäinstrumentin ja radiokorkeusmittarin toteutukseen.

Cassini-Huygens-avaruusohjelman kokonaiskustannus on noin 3,26 miljardia dollaria, josta NASAn osuus on 2,6 miljardia, ESAn 0,5 miljardia ja Italian 0,16 miljardia dollaria. Vuonna 1993 Yhdysvaltain kongressi eväsi Cassinin sisaraluksen CRAF-komeettaluotaimen rahoituksen. Cassinia on kutsuttu jopa dinosaurukseksi, koska se on suuri, kallis ja monimutkainen avaruuslento, jollaisia NASA toteutti 1970-luvulta 1990-luvun puoliväliin.

[muokkaa] Avaruusaluksen rakenne

Cassini-Huygens

Cassini-Huygens luotain on yksi suurimmista, painavimmista ja monimutkaisimmista planeettaluotaimista. Cassini painaa 2 150 kg ja Huygens 350 kg.

Cassini kuljettaa 3 123 kg ajoainetta, joten kokonaislähtöpaino on noin 5 600 kg. Cassini on 6,8 metriä korkea ja 4 metriä leveä. Siinä on yli 14 km kaapelia ja 18 (12+6) mittalaitetta.

[muokkaa] Voimanlähde ja protestit

Cassinin ydinparisto

Saturnuksen etäisyydellä auringonvalo on niin heikko, etteivät aurinkokennot riitä Cassinin tarvitsemaan sähköntuotantoon. Niinpä Cassinin voimanlähteenä toimii kolme generaattoria, jotka käyttävät plutoniumin radioaktiivisesta hajoamisesta syntyvää lämpösäteilyä virran tuottamiseen. Nämä RTG-generaattorit ovat NASAn Galileo- ja ESAn Ulysses-luotaimissa käytettyä mallia, ja niillä on erittäin pitkä käyttöikä. Kun Cassini-lento päättyy 11 vuotta lähtönsä jälkeen (v. 2008), ne pystyvät yhä tuottamaan vähintään 628 wattin tehon.

Eräät kansalaisjärjestöt ja yksityiset ihmiset vastustivat hanketta käytetyn RTG-generaattorin takia. NASA arvioi lennon radiologiset riskit hyvin pieniksi. Vakavin uskottava onnettomuus, mitä RTG-generaattorille voisi sattua, on pirstoutuminen aerosoleiksi siinä tapauksessa, että jokin onnettomuus syöksisi luotaimen ilmakehään, jossa se palaisi. Tällaisessa tapauksessa RTG:stä peräisin olevat hiukkaset voisivat aiheuttaa pienen lisäyksen altistuvien ihmisten säteilyannokseen. Johtuen aineiden hyvin pienistä määristä aiheutuva lisäys säteilyannoksessa olisi 50 vuoden aikana alle 0,01 millisievertiä, joka ei erotu yli 15 000 kertaa suuremmasta luonnollisesta säteilyaltistuksesta samana aikana.

[muokkaa] Huygens-laskeutumisalus

Huygens on läpimitaltaan 2,7-metrinen laskeutumisalus. Se saapui Titan-kuun kaasukehään yli 10 km/s nopeudella. Aluksen nopeutta hidasti ensin sen ballistinen hidastuminen Titanin kaasukehässä. Aluksen etäisyyttä kuun pinnasta seurasi laskeutujan italialainen radioaltimetri, jonka pääosat oli valmistanut Kauniaisissa toiminut Ylinen Electronics-yhtiö. Kuumentuneen lämpökilven irrotuksen jälkeen aluksen nopeutta pienensi kolme laskuvarjoa ja se laskeutui ehjänä pinnalle.

Huygensin kuusi tiedeinstrumenttia olivat:

HASI-ilmakehäinstrumentti eli Huygens Atmosphere Structure Instrument on sääinstrumentti. Sen painemittausjärjestelmä on suomalainen. Sen paineanturi on Vaisalan anturi. Kielin putkeen perustuvan painemittausjärjestelmän suunnitteli Ilmatieteen laitos TKK:n aerodynamiikan laboratorion analyysien ja testien perusteella.
GCMS eli Gas Chromatograph and Mass Spectrometer on kaasukromatografi ja massaspektrometri, ja se analysoi kaasun koostumuksen
ACP eli Aerosol Collector and Pyrolyser on aerosolien keräin ja pyrolyysilaite, joka tutkii kaasukehää
DISR eli Descent Imager/Spectral Radiometer on kuvaava laite ja radiometri
DWE eli Doppler Wind Experiment mittaa radiosignaalin doppler-analyysin avulla tuulia
SSP eli Surface Science Package on pinnalla tehtävän tutkimuksen mittauslaitepaketti

[muokkaa] Tehtävän tärkeimmät löydöt ja tapahtumat

Cassini teki neljä sen nopeutta lisäävää planeetan ohilentoa. Se kiersi Venuksen huhtikuussa 1998 ja kesäkuussa 1999, Maan elokuussa 1999 ja Jupiterin joulukuussa 2000.

[muokkaa] Jupiterin ohilento

Cassini kävi lähimpänä Jupiteria 30. joulukuuta 2000 ja suoritti lukuisia tieteellisiä mittauksia. Kuukausia kestäneen ohilennon aikana luotain otti noin 26 000 valokuvaa, joiden joukossa oli tähän saakka yksityiskohtaisin koskaan Jupiterista otettu värivalokuva. Kuvan pienimmät yksityiskohdat ovat noin 60 km:n kokoisia.

[muokkaa] Phoeben ohilento

Kesäkuun 11. päivänä vuonna 2004 Cassini ohitti Phoebe-kuun. Tämä oli ensimmäinen tilaisuus Voyager 2:n ohilennon jälkeen. Tämä oli lisäksi Cassinin ainoa mahdollisuus suorittaa ohilento.

Ensimmäiset lähikuvat saatiin seuraavana päivänä, ja tutkijat totesivat kuun pinnan näyttävän erilaiselta muihin asteroideihin verrattuna. Kuvissa osa pinnasta näyttää erittäin kirkkaalta, mikä tämänhetkisten arvioiden mukaan johtuu pinnan alla olevasta jäätyneestä vedestä.

[muokkaa] Huygensin laskeutuminen Titan-kuuhun

Cassinin ottama kuva Saturnuksen Titan-kuusta

ESA:n Huygens-luotain irrotettiin Cassinista 25. joulukuuta 2004. Se laskeutui Saturnuksen Titan-kuun pinnalle 14. tammikuuta 2005. Huygens lähetti dataa kohti Cassinin pääantennia 2-3 tuntia Titanin kaasukehässä kestäneen lennon ajan. Laskeutujan nopeus sen kohdatessa Titanin kaasukehän rajan oli noin 6 km/s. Tästä nopeudesta laskeutuja hidastui ensin lämpökilven vastuksen ansiosta. Nopeutta pienennettiin tämän jälkeen laskuvarjoilla. Luotain putosi Titanin kaasukehässä noin 2 tuntia ja 15 minuuttia ja osui Titanin pintaan noin 20 km/h nopeudella. Luotain säilyi toimintakykyisenä Titanin pinnalla useita tunteja, paljon odotettua kauemmin. Cassini-luotain lähetti Huygensin datan maa-asemille.

[muokkaa] Mahdollisen järven löytäminen Titanista

NASA ilmoitti 28. kesäkuuta 2005, että Cassini-luotaimen Titanista ottamassa kuvassa näkyy epämääräinen tumma alue, joka saattaisi olla järvi. Veden sijasta järvessä olisi luultavasti nestemäistä metaania. Alue saattaa kuitenkin olla myös laaja alankoalue tai kuivunut järvi.

13. maaliskuuta 2007 Jet Propulsion Laboratory julkisti löytäneensä vahvoja todisteita meristä Titanin pohjoisella pallonpuoliskolla Ainakin yksi näistä suurista metaani- ja etaanimuodostumista on suurempi kuin yksikään Pohjois-Amerikan Suurista järvistä.^[1]