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土星十二年 终将道离别

“卡西尼”号探测任务进入倒计时

2016-09-29 09:32 来源:科技日报

  “卡西尼”号2016年4月拍摄到的土星北半球。

  在过去的12年里,“卡西尼”号探测器兢兢业业地为我们探索着土星系统,按照任务计划,现在距离它的“终场演出”——投身土星大气并在土星的怀抱中消殒,只有一年时间了。

  “卡西尼”号是人类迄今最雄心勃勃的太空探索项目之一,亦是20世纪最后一艘行星际探测的大飞船。在美国太空网上,探测器团队近日公布了一段令人惊叹的视频,以此向探测器表达敬意。视频由“卡西尼”号拍摄而成,表现了土星在4个土星日(44小时)内大气层的变化,将土星大气中椭圆形的风暴、距土星最近的D环、其北极的大六边形射流——每一个边长都比地球的直径还大,清晰地展现给世人。

  航行七年顺利入轨

  “卡西尼”号在北京时间1997年10月15日16时43分发射升空,本身是“卡西尼—惠更斯”号飞船的一个组成部分,主要任务是对土星系进行空间探测,包括环绕土星飞行,对土星及其大气、光环、卫星和磁场进行深入考察等。

  如果仅仅依靠火箭的推力在7年之内飞到土星,“卡西尼”号使用的燃料不能少于70吨。于是,其采用了名为“智慧曲线”的办法——借用行星的引力来加快速度。在经过6年8个月、35亿千米的漫长太空旅行之后,“卡西尼”号于2004年7月1日按计划顺利进入环绕土星的轨道。

  以此为起点,“卡西尼”号探测器陆续发现了土卫六上存在湖泊和巨大风暴,在土卫五上发现富含氧气的大气,调查并观测土星上的季节性变化,并在前所未有的极端环境中开展科学探测。它为生活在地球上的人们提供了大量来自浩瀚宇宙的神秘土星的图片,为科学家探索外太空带来了海量素材和珍贵资料。

  领略早期地球模样

  毫无疑问,“卡西尼”号对土星最大的卫星——土卫六的探测将载入史册。

  土卫六“泰坦”是土星最大的卫星,位列太阳系最有可能孕育生命的星体榜单前5名之内,而且除地球外,只有土卫六拥有原理与地球水循环相似的所谓“甲烷循环”。迄今,天文学家仍视“泰坦”为最接近地球环境的卫星——从“卡西尼”号返回的图片来看,这颗星球的湖泊、丘陵,甚至雾、霾和雨,与英格兰的天气和地貌很相像。

  2004年,“卡西尼”号释放了“惠更斯”号着陆器。“惠更斯”号进入土卫六的大气层,成为第一艘在太阳系较外侧天体上着陆的飞船,并调查发现土卫六表面存在液体物质,成分为液态烷烃,与地球早期的模样类似。

  2005年4月,“卡西尼”号飞船在最近一次飞过土卫六时,发现其外层大气中存在多种复杂有机物。当时“卡西尼”号掠过距土卫六表面1027公里处,它搭载的离子和中子质谱仪发现了有机物踪迹——这被认为是“卡西尼”号职业生涯中最激动人心的发现之一。

  2012年7月初,随着探测器一遍又一遍地扫过土卫六,“卡西尼”号采集的数据表明,在这颗被浓雾环绕的卫星厚厚的冰壳之下,拥有一个晃动着的海洋。2015年,科学家们确认,该星球冰层下的确存在一个全球性海洋。

  2016年8月,“卡西尼”号首次确认在土卫六表面流动着液态沟渠,这些陡峭峡谷很像美国亚利桑那州沿科罗拉多河一带。

  正是借助“卡西尼”号,我们乘上了土卫六这艘“时光机”,领略到一个十分贴近早期地球的星体,其甚至要比我们现阶段的地球更像从前的“自己”,它让我们见证了地球早期的状态,帮助人类揭开自身诞生之谜。

  任务倒计时已启动

  从今年11月末,“卡西尼”号探测器将开始执行它的最后两个任务。其中一项是变轨飞行,届时“卡西尼”号将从原先轨道“切换”到土星北极上方并靠近该星球的F环。从明年4月27日起,探测器会飞掠F环20次,并在土星和土星环的间隙(约2400公里宽)中绕行22次。

  预计在2017年9月15日,“卡西尼”号将进入土星的大气层,同时为我们发回前所未有的土星大气成分精确数据——但这也是我们和“卡西尼”号道永别的时候,地面会失去和这个探测器的联络,而它会在土星大气的摩擦下,如流星般燃烧殆尽。

  终极使命的倒计时已启动,但“卡西尼”号的生命正进入到最辉煌时刻。对“卡西尼”号团队来说,这段旅程才是真正惊心动魄的决战。此阶段任务能解开更多关于土星的秘密,包括这颗星球的内部结构、重力场及磁场,“卡西尼”号将不负使命地回传数据,直至自身彻底消陨在土星的怀抱中。

(责任编辑:王蔚)

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