Сатурн - Властелин Колец
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Сатурн
 Исследователи
КА "Cassini"
Страница: КА "Cassini" NASA, Сатурн все ближе (Part #1, Part #2), Орбита Сатурна (Part #1, Part #2, Part #3), Посадка на Титан (Part #1, Part #2.1, Part #2.2), Система Сатурна (Part #1, Part #2, Part #3), Два года миссии (Part #1, Part #2, Part #3), Новые открытия, Первая пятилетка (Part #1, Part #2), Разгадка тайн Сатурна, Проделанная работа (Part #1, Part #2), Луны, кольца и ураганы (Part #1, Part #2, Part #3), 15 лет в космосе! (Part #1, Part #2, Part #3), Продолжаем миссию (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4);
Сатурн: Властелин Колец

Космический аппарат "Cassini", 2004

Выход на орбиту Сатурна

    1 июля 2004 в 04:12 UTC (30 июня в 21:12 PDT) американская АМС Cassini успешно вышла на орбиту вокруг Сатурна. Она была запущена 15 октября 1997 г. (НК №21, 1997), преодолела за свое почти семилетнее путешествие более 3.5 млрд км и наконец достигла своей конечной цели. Объем научных данных, принятый учеными за кратковременное первое «свидание» станции с Сатурном, огромен, и некоторые научные открытия вызывают эйфорию у ученых всего мира. 1 июля в 00:51 UTC (30 июня в 17:51 PDT) станция переключилась на антенну низкого усиления LGA-1 и отключила телеметрию; остался только сигнал несущей частоты, по которому операторы могли судить о ее движении. За час до прохождения плоскости колец Cassini развернулась таким образом, чтобы получить минимальный ущерб от их частиц в промежутке между видимыми кольцами G и F. «Зонтиком» от возможных ударов служила остронаправленная антенна станции.

Циклограмма выхода Cassini на орбиту вокруг Сатурна 1 июля 2004 г.
Время, UTC Событие
  02:11 Станция пересекает плоскость колец в восходящем узле траектории (D=158500 км)
  02:35:42 Включение основного двигателя (расчетная длительность импульса – 97 мин)
  02:59 Cassini проходит за кольцом F
  03:06 Cassini проходит за кольцом A (нет связи – 25 мин)
  03:31 Cassini виден за делением Кассини (есть связь – 6 мин)
  03:37 Cassini проходит за кольцом B (связи может не быть – 28 мин)
  04:03 Минимальная высота над вершиной облаков Сатурна (20000 км)
  04:05 Cassini проходит за кольцом C (есть связь)
  04:12 Выключение основного двигателя. Выход Cassini на орбиту вокруг Сатурна
  05:58 Станция пересекает плоскость колец в нисходящем узле орбиты (D=158500 км)
  07:00 Станция ориентируется на Землю и начинает передачу данных
  10:49 Cassini переходит в режим стабилизации на маховиках

    Восходящий узел станция прошла без потерь и быстро выполнила второй разворот – в положение для выдачи тормозного импульса. Тормозным его, правда, можно было назвать с оговоркой. На момент его начала скорость станции относительно Сатурна, по расчетам, составляла 24.26 км/с, а к моменту окончания – 30.53 км/с. Как же так? Все правильно – просто без включения двигателя она была бы еще больше, а именно – 31.16 км/с! Двигатель Cassini должен был отнять от нее 626 м/с (всего 5%!), но этого и было достаточно для перехода с пролетной траектории на сильно вытянутую орбиту.

Аппарат Кассини
Это одно из первых изображений полученных аппаратом Кассини после выхода на орбиту Сатурна
Аппарат Кассини
Волны плотности крупным планом в кольцах Сатурна (узкоугольная камера, 1 июля 2004 года)
Аппарат Кассини
Волновой изгиб справа и волны плотности в кольце Сатурна, внутри Щели Энке (1 июля 2004 года)
Аппарат Кассини
Область Cassini Division, изображение получено после выхода Кассини на орбиту Сатурна
ВЫХОД НА ОРБИТУ САТУРНА

    Интересно еще и другое: при любых других коррекциях всех межпланетных станций, созданных в JPL и под ее руководством, задавалось необходимое изменение cкорости КА. В случае с Cassini в первый раз задачей маневра было изменение «удельной энергии» станции. Соответствующий алгоритм был разработан и проверен специалистами проекта Cassini и навигационной группы JPL. Более того: во время 97-минутной работы двигателя REA-A станция медленно поворачивалась, чтобы направление импульса было строго противоположным текущей скорости. Скорость поворота была около 0.008° в секунду (с такой скоростью движется часовая стрелка!), но за 1.5 часа поворот составил почти 46°!
    Разумеется, запас бортового топлива использовался при этом более эффективно. На торможение было выделено 850 кг топлива из общего запаса в 3000 кг. Cassini имеет два одинаковых маршевых двигателя тягой по 45 кгс – REA-A и REA-B, с ресурсом по 700 минут. Работал первый; второй находился в резерве, и в случае отказа первого бортовой компьютер немедленно перешел бы на второй. Но этого не потребовалось: сигнал с борта появился в 02:27 UTC, до начала торможения, и сопровождал весь маневр, кроме участков за кольцами A и B. А в 04:30 UTC Cassini уже через основную антенну HGA послал 20-секундную радиограмму и «доложил», что у него все в порядке.
    Двигатель REA-A развил тягу на 1% выше номинальной, и импульс оказался на минуту короче ожидаемого, но фактическое приращение скорости составило 626.17 м/с и совпало с расчетным. Определив начальную орбиту, навигаторы отменили две запланированные коррекции OTM-1 и OTM-1A: необходимости в них просто не было. Станция же 75 минут занималась съемкой колец и зондированием магнитосферы, затем «прикрылась» антенной для второго прохождения плоскости колец, и лишь в 12:39 UTC начала передачу изображений и данных на Землю.

Первый пролет Титана

    Всего через 30 часов после выхода на орбиту вокруг Сатурна, 2 июля в 10:54 UTC, станция Cassini прошла на расстоянии 339000 км над южным полюсом Титана – крупнейшего спутника Сатурна и одного из трех самых больших спутников планет. В плане полета Cassini этот пролет значился под индексом T0. Полученные данные начали поступать на станции Сети дальней связи 3 июля в 01:15 UTC. Помимо другой ценной научной информации, они содержали данные по температуре и составу атмосферы Титана, необходимые для окончательного планирования посадки на него европейского зонда Huygens. Отсняв Титан и Сатурн на отлете, Cassini на неделю замолчал: с 6 по 12 июля Сатурн находился за Солнцем, и связь была затруднена. А 14 июля состоялась «проверка здоровья» зонда Huygens, находящегося на борту Cassini, которая показала отличное функционирование всех шести его научных приборов, а также программно-временного устройства, которое будет управлять зондом во время его самостоятельного полета. Предыдущая такая проверка, 13-я с начала полета, проводилась в марте 2004 г. и также не выявила замечаний. Июльский же 14-й «техосмотр» подтвердил, что и двойной проход между кольцами Сатурна не повредил зонду. От начала сближения с Сатурном и до 4 августа с борта было получено 15896 снимков камеры ISS и 4614 блоков данных видового спектрометра VIMS.
    В предыдущем отчете мы сосредоточились на пролете Фебы. Но при подходе к Сатурну в мае–июне и за первый месяц на орбите научные приборы станции Cassini продолжали усиленно собирать научную информацию и по другим объектам. Мы начнем с Титана, изучение которого – одна из главных задач миссии Cassini-Huygens. Титан стал объектом пристального внимания ученых в середине апреля 2004 г., когда изображения спутника с Cassini стали превосходить по разрешению снимки земных телескопов. Темный монотонный диск Титана рос в объективах камер, и все больше и больше деталей становилось доступно. С 5 мая, когда расстояние до него уменьшилось до 29.3 млн км, снимки камеры ISS на борту Cassini уже превосходили по разрешению изображения с земных телескопов.
    На рис.1 слева – снимок АМС Voyager 2, сделанный 23 августа 1981 г. с расстояния 2.3 млн км. В центре – кадр узкоугольной камерой Cassini через фильтр 889 нм с расстояния 21.7 млн км, полученный 22 мая. На втором северное полушарие Титана оказалось заметно ярче, чем южное, а 23 года назад все было наоборот: яркость увеличивалась с севера на юг. Причина – смена времен года на Титане. Справа – синтезированный цветной снимок, сделанный 10 июня с расстояния 13.1 млн км.

Аппарат Кассини
Рис.1. Снимки Титана с АМС Voyager 2 (слева) и Cassini
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    В день пролета Титана была опубликована мозаичная карта его поверхности, составленная по данным съемок за период 2–22 июня в полосе 938 нм ближнего ИК-диапазона (рис.2). Эллипс в центральной части карты – это расчетный район посадки зонда Huygens. Интересно сравнить ее с картой вариаций яркости поверхности Титана, составленной на основе снимков камеры NICMOS Космического телескопа им. Хаббла в полосе 1080 нм (рис.3). Большая область красного цвета между 60° и 150°з.д. получила название Ксанаду (Xanadu). Все, что было известно в результате наземных наблюдений, – это самая яркая область на поверхности Титана. На карте Cassini она тоже самая яркая. Природу ее еще предстоит выяснить: это может быть континент, горная цепь, гигантская впадина, равнина или комбинация всех четырех.

Аппарат Кассини
Рис.2. Мозаичная ИК-карта поверхности Титана. В свое время темные таинственные пятна на поверхности Марса очень заинтересовали ученых, теперь же после получения первых снимков Титана, темные области на его поверхности еще загадочнее. Шестнадцать снимков узкоугольной камеры были использованы при формировании карты поверхности. Изображения отличаются по разрешению от 88 до 35 км на пиксель. Карта имеет масштаб 15 км на пиксель и охватывает поверхность Титана на широтах от 80 градусов южной широты до 35 градусов северной широты. Это изображение почти в три раза превосходит любые земные наблюдения. Яркая область получила имя Ксанаду.
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА
Рис.3. Карта вариаций яркости поверхности Титана (по данным телескопа Хаббла)
Аппарат Кассини

    Но самыми интересными, конечно, были снимки и спектрограммы Титана, сделанные во время пролета. Из трех предыдущих аппаратов, исследовавших систему Сатурна, Pioneer 11 и Voyager 2 прошли на таком же расстоянии, и лишь Voyager 1 сблизился с Титаном 11 ноября 1980 г. примерно до 4000 км. Однако окружающая Титан дымка оказалась непроницаемой для его приборов. Лишь Cassini за счет съемки в «окнах прозрачности» впервые удалось увидеть детали поверхности. И то на мозаике кадров Титана видно, что ближе к краю диска детали поверхности становятся расплывчатыми (рис.4). Это и понятно: ведь для того, чтобы отраженный свет попал в объективы камер, он должен пройти сквозь более толстый слой атмосферы.

Аппарат Кассини
Рис.4. Мозаика южной полярной области поверхности Титана, с расстояния 339 000 км (2 июля 2004 год). Обзор получен с использованием специальных фильтров, разработанных для съемки сквозь густой туман и атмосферу. Яркие пятна в нижней части изображения представляют собой поле облаков вблизи южного полюса.
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    Самые мелкие структуры, различимые на этой мозаике, имеют размеры около 10 км. Яркий объект ниже центра – это поле облачности диаметром около 450 км вблизи его южного полюса. Предполагается, что эти облака состоят из метана. На четырех кадрах, сделанных в течение пяти часов во время пролета с разрешением от 2.0 до 2.2 км, хорошо видна динамика облаков (рис.7). На мозаике и на детальном снимке поверхности (рис.5) различимы также множество темных и светлых пятен различной формы – их природа пока неизвестна.

Аппарат Кассини
Рис.7. Динамика поля облачности в атмосфере Титана
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА
Рис.5. Самый детальный снимок поверхности Титана. Сделан с расстояния в 344 000 км.
Аппарат Кассини

    3 июля с расстояния 789000 км узкоугольная камера Cassini через ультрафиолетовый фильтр 338 нм сделала редкий по красоте снимок: Титан, окруженный мягким пурпурным туманным кольцом (рис.6). (При публикации цвета были искусственно смещены в видимый диапазон, яркость снимка и фиолетовый цвет тумана были усилены для большей четкости.) Отчетливо видно, что дымка состоит из двух отдельных слоев, причем внешний начинается на высоте в несколько сотен километров над поверхностью и имеет толщину около 120 км.

Аппарат Кассини
Рис.6. Ореол атмосферы Титана в ультрафиолете
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    Почему слоя оказалось два – ученые пока не знают. Известно, что атмосфера Титана главным образом состоит из азота, с небольшой примесью метана. Но откуда же там туман? По-видимому, в верхних слоях атмосферы Титана (выше 400 км) происходят фотохимические процессы: ультрафиолетовое излучение Солнца разрушает молекулы азота и метана, продукты распада взаимодействуют между собой, образуя более сложные органические молекулы. Из этих молекул, в свою очередь, образуются довольно крупные частицы дымки. Они более эффективно рассеивают коротковолновое УФ-излучение, чем видимое или инфракрасное, и поэтому оказались хорошо видны.
    Исследования Титана не ограничились лишь использованием камеры ISS. Спектрометрическая съемка планеты также выявила многие интересные вещи. Видовой спектрометр VIMS «проник» сквозь плотные облака Титана и обнаружил в южном полушарии «экзотическую» поверхность с присутствием различных веществ, а в северном полушарии – похожую на кратер деталь округлой формы (рис.8). Съемка в диапазонах 2.0 мкм (слева) и 5.0 мкм (справа) выявила темные области – вероятно, из относительно чистого водяного льда. Более яркие области, вероятно, содержат много «неледяного» вещества, предположительно – простых углеводородных соединений. Эту гипотезу подтверждает средний кадр в диапазоне 2.8 мкм, в котором яркость обоих веществ должна быть одинакова. Метановые облака у полюса видны на всех трех снимках. «Это отличается от того, что мы надеялись увидеть, – говорит д-р Кевин Бейнс (Kevin Baines) из JPL. – Данные предварительные, но, возможно, они заставят изменить объяснения светлых и темных областей на Титане».

Аппарат Кассини
Рис.8. Титан в различных диапазонах спектра
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    При последующих пролетах Титана ученые смогут составить карту распределения минеральных веществ на его поверхности. Используя спектральную съемку в нескольких сотнях длин волн, специалисты намерены создать глобальную карту, на которой будут показаны области с богатым содержанием углеводородных соединений и области с присутствием водяного льда. Вообще на поверхности Титана было выявлено множество структур различной формы. Из этого можно сделать вывод, что Титан геологически активен. Но ученые пока воздерживаются от преждевременного подведения итогов. Более подробный обзор результатов по Титану ожидается в начале сентября.
    Картирующий спектрометр MIMI смог заснять огромное облако нейтрального водорода, окружающее Титан на значительном расстоянии от верхнего слоя атмосферы. Оно обращается вместе с Титаном по орбите вокруг Сатурна и настолько огромно, что Сатурн вместе со своими кольцами мог бы в нем уместиться. «Верхние слои атмосферы Титана бомбардируются высокоэнергетическими частицами из радиационных поясов Сатурна, и из них выбивается этот нейтральный газ, – объясняет д-р Стаматиос Кримигис (Stamatios Krimigis), научный руководитель эксперимента MIMI из Лаборатории прикладной физики им. Джона Гопкинса. – Вследствие этого процесса Титан постепенно «теряет» вещество из верхних слоев атмосферы, и оно тянется вокруг Сатурна».
    Спектрометр VIMS обнаружил свечение, наблюдаемое и на дневной стороне планеты, и на ночной (что удивляет!): оно вызвано эмиссиями метана и моноокиси углерода в толстом слое атмосферы спутника и, по последним оценкам, простирается более чем на 700 км от поверхности Титана.

Другие спутники Сатурна

    На подлете и при удалении от Сатурна Cassini заснял и другие спутники планеты (рис.9). Так, на снимках, сделанных 26 и 27 мая с расстояния 19.2 млн км, впервые после открытия «Вояджером-1» в 1980 г. была обнаружена маленькая луна Сатурна – Атлас. Месяц спустя, 21 июня, с расстояния 6.5 млн км был замечен еще один маленький спутник – Пан. На отлете Cassini отснял со сравнительно большого расстояния еще несколько лун. 2 июля с расстояния 990000 км узкоугольной камерой Cassini был сделан снимок Реи, второго по величине спутника Сатурна. Ее диаметр составляет 1528 км. Большинство кратеров, наблюдаемых на этом снимке, имеют центральные «горки». Более детальные фотографии Реи будут получены в ходе ее пролета 26 ноября 2005 г. на минимальном расстоянии 500 км. В тот же день с расстояния 1.4 млн км ученые получили снимок Дионы (диаметр – н6 1118 км). На терминаторе хорошо виден большой кратер с центральной «горкой», а на темной стороне угадываются вариации яркости, которые наблюдал еще Voyager 1 в виде ярких кривых штрихов. Предположительно, это залежи водяного льда.

Аппарат Кассини
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    3 июля с расстояния 1.6 млн км был снят Энцелад (диаметр – 499 км). Этот спутник интересен тем, что его поверхность имеет самую большую отражательную способность из всех тел Солнечной системы: она выше 90%. Поверхность Энцелада имеет относительно гладкие и кратерированные районы, которые пересекаются желобами. По свойствам этот спутник напоминает Ганимед и Европу – спутники Юпитера. Геология Энцелада будет изучена в ходе четырех близких пролетов, первый из которых состоится 17 февраля 2005 г.
    В тот же день с расстояния 1.7 млн км Cassini прислал снимок испещренной кратерами Тефии, имеющей 1060 км в диаметре. Жаль, на снимок не попал огромный разлом длиной 750 км, снятый «Вояджером-2». Первый из двух близких пролетов Тефии намечен на 24 сентября 2005 г. Таким же было минимальное расстояние и до Мимаса, небольшой луны диаметром 398 км. В кадр попал грандиозный кратер Гершель, который имеет около 130 км в поперечнике и глубину 10 км.
    «Двуликий» Япет диаметром 1436 км, известный резким контрастом между двумя полушариями, был сфотографирован 3 июля с расстояния около 3 млн км. Почему одна его сторона очень яркая, а другая – очень темная, пока остается загадкой для ученых. Многое должно проясниться после двух близких пролетов Япета (один из них – на расстоянии около 1000 км над его поверхностью). Съемку спутников Cassini продолжал и после соединения с Солнцем, уже с расстояния 5–7 млн км: 13 июля были сфотографированы Мимас и Тефия, 15 июля – Рея и Гиперион, 19 июля – Диона.

Великолепие колец

    Несомненно, самым красивым и поражающим воображение объектом в системе Сатурна являются его кольца. В порядке удаления от планеты они обозначаются буквами D, C, B, A, F, G и E, причем наиболее яркими являются кольца A, B и C. В действительности каждое из них состоит из отдельных узеньких колечек, обнаруженных «Вояджерами». Когда расстояние до Сатурна уменьшилось до 23 млн км, кольца стали выходить на снимках лучше, чем с наземных телескопов и даже с «Хаббла». На рис.10 верхний снимок сделан камерой ACS «Хаббла» 22 марта 2004 г., нижний – камерой ISS Cassini 16 мая с расстояния 24.3 млн км.

Аппарат Кассини
Рис.10. Сатурн «глазами» «Хаббла» 22 марта 2004
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    Великолепный цветной снимок колец был сделан 21 июня с расстояния 6.4 млн км (рис.11). Средняя часть, окрашенная в яркий «песочный» цвет, представляет собой кольцо B. Основным материалом колец является водяной лед с примесями скальных пород и углеродных соединений, и цветовые вариации отдельных «колечек» считаются результатом различия в отражательных свойствах этих примесей. Вскоре после выхода на орбиту вокруг Сатурна узкоугольной камерой был сделан 61 снимок колец планеты-гиганта. Скорость КА в это время была почти 15 км/с, и ему приходилось снимать лишь отдельные участки колец. Но зрелище было завораживающее! «Мы не видим всей картины, лишь отдельные фрагменты колец, однако даже эти кадры нас поражают», – говорит д-р Кэролин Порко (Carolyn Porco), руководитель съемочной команды Cassini из Института космических наук в Боулдере. На снимках, сделанных с минимального расстояния, отчетливо видны волны плотности в структурах колец, представленные в виде полос с изменяющейся толщиной, и необыкновенные «зубчатые» края колец.

Аппарат Кассини
Рис.10. Сатурн «глазами» Кассини 16 мая 1004
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    Ультрафиолетовые спектры, выполненные видовым спектрографом UVIS при выходе аппарата на орбиту, показали явную вариацию состава трех наиболее ярких колец A, B и C. Разрешение прибора составляет около 100 км и в 10 раз лучше, чем было у «Вояджеров». На рис.12 (вверху) мы видим внешнее кольцо A, которое слева ограничено темно-красным делением Кассини, а справа содержит ярко-красное деление Энке. На втором – часть кольца C (слева) и кольца B (справа). Колечки красного оттенка, вероятно, состоят из неплотного «грязного» материала, а голубого оттенка – из более плотного льда. Спектрограф UVIS с его высоким спектральным разрешением смог «увидеть» отдельные колечки в делении Кассини, ширина которого составляет около 3500 км. Видовой спектрометр VIMS видимого и ИК-диапазона также пронаблюдал кольца и передал данные по размеру и составу их частиц. VIMS показал, что средний размер частиц увеличивается с удалением от планеты: в кольце C они самые маленькие, в кольце B побольше и в кольце A – наиболее крупные (рис.13). Деление Кассини, судя по снимку, также заполнено мелкими частицами. Что же касается химического состава, то количество льда максимально в кольце A, а т.н. «грязный», или «темный», материал имеется в делениях Кассини и Энке и других «щелях». Это «темное» вещество по своим спектральным характеристикам сходно с материалом спутника Фебы. Кстати, в структуре кольца F также было обнаружено присутствие «темного» вещества.

Аппарат Кассини
Рис.11. Кольца Сатурна во всей красе. Снимок сделан за 9 дней до выхода Кассини на орбиту.
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    «Всего за два дня наши знания о структуре колец выросли очень сильно, – прокомментировала эти результаты Линда Спилкер (Linda Spilker), первый заместитель научного руководителя миссии Cassini-Huygens. – Материал, подобный веществу Фебы, стал для нас сюрпризом. Но что нас озадачило, так это то, что кольца A и B такие чистые, а деление Кассини – очень “грязное”».

Пыль колец Сатурна

    Кольца – это не только великолепные снимки, это еще и опасная пыль. Не зря Cassini «прикрывался» антенной, дважды пересекая плоскость колец. За пять минут такого пересечения радиоспектрометр RPWS зафиксировал около 100000 попаданий пылевых частиц, размер которых был близок к частицам сигаретного дыма, а максимум составил 680 ударов в секунду. Каждый из них вызывал появление облака плазмы, которое и фиксировал прибор.

Аппарат Кассини
Рис.12. Кольца Сатурна в ультрафиолете – кольцо A
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

Аппарат Кассини
Рис.12. Кольца Сатурна в ультрафиолете – B и C
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    А анализатор космической пыли CDA уже в середине июля встретился на широте 16° к югу от экватора Сатурна и на расстоянии в 26 радиусов с пылевой частицей, обладающей огромным электрическим зарядом – почти 10 фемтокулонов (фКл). Приставка «фемто» означает 10-15, но кулон – это очень большой заряд, равный 6.2·1018 зарядам электрона. А это значит, что встреченная частица несла заряд, равный примерно 62000 электронам. До сих пор ученым нигде не попадались частицы с зарядом выше 4 фКл.

Атмосфера Сатурна

    Исследования атмосферы Сатурна Cassini начала еще до выхода на его орбиту, и первым сюрпризом оказалась заметная концентрация атомарного кислорода на краю системы колец и особенно ее значительные изменения за период наблюдений (25 декабря 2003 г. – 12 мая 2004 г.). Более высокая концентрация кислорода наблюдается на ночной стороне планеты, и похоже, что источником уходящего кислорода является эрозия самого внешнего кольца E. Кстати, «Хаббл» еще более 10 лет назад нашел вокруг Сатурна гидроксил OH, который вместе с кислородом является продуктом распада воды. Быть может, мы видим последствия столкновения с кольцами какого-то небесного тела, и, по некоторым оценкам, оно произошло в январе 2004 г.
    Композиционный ИК-спектрометр CIRS позволил построить профили температуры и впервые определить скорость ветра в верхней атмосфере южного полушария Сатурна. Выяснилось, что в тропосфере, лежащей над видимой поверхностью планеты, температура практически неизменна, а выше, в верхней стратосфере, значительно теплее и температура растет в направлении к полюсу. Скорость ветра максимальна вблизи экватора (порядка 380 м/с) и уменьшается примерно на 140 м/с при подъеме на 300 км; в то же время к югу от 25° широты скорость ветра ниже на всех высотах.

Магнитосфера

    Одной из важнейших научных задач станции Cassini является детальное изучение магнитосферы Сатурна – своеобразного «пузыря» из заряженных частиц вокруг планеты, который образовался вследствие их захвата магнитным полем Сатурна. Неожиданности начались еще до выхода на орбиту вокруг Сатурна. 27 июня в 09:45 UTC станция Cassini в первый раз пересекла ударную волну, которую образует солнечный ветер, «налетая» на магнитосферу планеты. Радиоспектрометр RPWS обнаружил ее по резкому росту напряженности электрического поля. На этот момент аппарат находился от Сатурна на расстоянии 49.2 его радиусов (около 3 млн км) – в 1.5 раза дальше, чем Pioneer 11 и оба «Вояджера» в 1979–1981 гг. Известно, что ударная волна то удаляется от планеты, то приближается, в зависимости от активности Солнца на данный момент. И за время приближения Cassini к планете эта «граница» прошла через него семь раз: четырежды внутрь и трижды наружу. И лишь 13 июля Cassini вышел из магнитосферы Сатурна и несколько месяцев будет лететь в солнечном ветре.

Аппарат Кассини
Рис.13. Сравнительный размер частиц в кольцах
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    А 21 июня картирующий спектрометр MIMI получил первый снимок магнитосферы Сатурна – точнее, уходящих из нее атомов водорода (рис.14). (До этого, шутили ученые, они знакомились с магнитосферой, как слепой со слоном: вот нога, вот хобот, вот хвост… Теперь же «слон» попал в кадр целиком.)

Аппарат Кассини
Рис.14. Снимок магнитосферы Сатурна
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    1 июля с расстояния в 24000 км от облаков Сатурна MIMI сделал очень важное открытие: был обнаружен новый радиационный пояс, простирающийся над вершиной облаков вплоть до внутреннего края кольца D и имеющий толщину до 6000 км (рис.15). Он «выдал себя» по эмиссии быстрых нейтральных атомов в результате взаимодействия энергичных ионов, захваченных магнитным полем планеты, с газовыми облаками. Частицы в нем имеют энергию до 150 кэВ. (Главный пояс, обнаруженный ранее, находится вне системы колец, на расстоянии от 139000 до 362000 км от центра Сатурна, и энергия его частиц достигает десятков МэВ.)
    Что же ждет Cassini дальше? Аппарат вступил в первую фазу своей работы в системе Сатурна, которая продлится до августа 2005 г. За это время аппарат выполнит еще пять пролетов Титана, главным образом для уменьшения высоты апоцентра орбиты в ходе гравитационных маневров, семь раз пройдет за кольцами планеты, что позволит исследовать их структуру по изменениям в радиосигнале КА, и дважды пролетит вблизи Энцелада – небольшого, но геологически активного спутника.

Аппарат Кассини
Рис.15. Новый радиационный пояс Сатурна, начинается над облаками планеты-гиганта и доходит до внутреннего края кольца D (1 июля 2004, 24000 км от Сатурна).
ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    В конце августа вблизи апоцентра Cassini проведет коррекцию орбиты и поднимет перицентр до безопасного расстояния от Сатурна. Второй пролет Титана состоится 26 октября в 09:44 UTC на высоте около 1200 км; после него период обращения станции значительно уменьшится, и 13 декабря Cassini встретится с Титаном в третий раз.
    На третьем витке Cassini вокруг Сатурна, 25 декабря в 02:00 UTC, зонд Huygens будет отделен от «станции-матки» и 14 января 2005 г. в 11:04 UTC войдет в плотную азотную атмосферу Титана, произведет парашютный спуск, выполнит необходимые научные измерения и через два с половиной часа опустится либо на твердую поверхность, либо в гипотетический метановый океан.
Автор: П. ШАРОВ, НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ 

Автоперевозки в екатеринбурге www.avsavtotrans.ru.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru