NASA przygotowuje sondę Cassini do serii niebezpiecznych zbliżeń do pierścieni Saturna

Im bliżej końca misji sondy Cassini – tym bardziej spektakularne i dramatyczne wydarzenia będą miały miejsce z jej udziałem. Już dzisiaj, o godzinie 13:30 naszego czasu (CET), sonda rozpocznie nowy rozdział swojej prawie 20-letniej misji – zbliży się do księżyca Saturna – Tytana, aby następnie skierować się ku zewnętrznej krawędzi pierścieni Saturna. Będzie to niepowtarzalna choć niebezpieczna okazja aby zbadać dokładniej tą fascynującą astronomów od wieków struktury. Najciekawsze jednak wydarzy się później.

Operacja przelotu w pobliżu Tytana oznaczona T-125 polegać będzie na wykorzystaniu jego grawitacji do modyfikacji orbity sondy i skierowanie jej ku biegunom planety. Orbita sondy będzie znacznie wydłużona, a jej płaszczyzna ustawiona pod kątem 60 stopni do płaszczyzny pierścieni. Podczas przelotu w pobliżu perycentrum orbity (punkt najbliżej środka masy Saturna) sonda zbliży się na tyle blisko zewnętrznych krawędzi pierścieni, że będzie je niemal muskać! Stąd nazwa tego typu orbit tzw. ring-grazing orbits (orbity muskające/ocierające się o pierścienie).

Sonda oczywiście wykorzysta swój przelot w pobliżu Tytana także w innym celu – do stworzenia mapy powierzchni oraz jej temperatury. Spektrometr optyczno-podczerwony sondy zrobi zdjęcia niektórych ciekawych regionów księżyca oraz wykona zdjęcia północnego bieguna w wysokiej rozdzielczości. Wykonane zostaną także obserwacje atmosfery w podczerwieni w tym także pomiary jej temperatury. W międzyczasie kamery sondy będą wypatrywać także takich zjawisk jak odbicia światła słonecznego od powierzchni metanowych jezior.

Naukowcy NASA zdecydowali, że największe zbliżenie sondy do krawędzi  pierścieni przypadnie tuż za pierścieniem F, który wyznacza zewnętrzną granicę najbardziej gęstych obszarów pierścieni Saturna. Poza pierścieniem F znajdują się tylko stosunkowo rzadkie i słabo widoczne pierścienie pyłowe. Pierścień F jest najbardziej aktywnym pierścieniem w Układzie Słonecznym, którego zmienność zachodzi w skali godzin i związana jest z wpływem grawitacyjnym tzw. księżyca pasterskiego – Prometeusza, który tworzy w jego strukturze skupiska materii i fale gęstościowe.

Linda Spilker, naukowiec misji Cassini z Laboratorium Napędu Odrzutowego (Jet Propulsion Laboratory) wyjaśnia termin orbit muskających pierścienie, dodając że sonda posiada dwa instrumenty, których zadaniem będzie zbieranie próbek cząstek i gazów w zewnętrznych partiach pierścienia F jak i tych leżących w pobliżu płaszczyzny pierścieni Saturna.

W trakcie dwóch pierwszych orbit przecinających płaszczyznę pierścieni sonda przejdzie przez bardzo słaby pierścień wzdłuż orbit dwóch księżyców Janusa i Epimeteusza, na zewnątrz pierścienia F. Jest on spowodowany bombardowaniem meteorów powierzchni tych księżyców. W marcu i kwietniu natomiast Cassini zanurkuje wprost w zewnętrzne rubieże pierścienia F. Jak zapewnia Earl Maize, kierownik misji Cassini w Jet Propulsion Laboratory, ryzyko uszkodzenia sondy przez cząstki pyłu podczas takiego manewru jest naprawdę bardzo małe. W momencie przelotu Cassini będzie się znajdować w odległości ok. 8 tys. km od pierścienia F, którego szerokość wynosi 800 km, a jego centralna część – 50 km. Sonda przetnie zewnętrzną krawędź pierścieni 20 razy.

Orbity muskające zewnętrzną krawędź pierścieni Saturna dadzą unikatową sposobność obserwacji struktury pierścieni planety, m.in. zbadania małych księżyców tworzących grawitacyjnie przerwy w pierścieniach lub krążących w pobliżu pierścieni (Pandora, Atlas, Pan i Daphnis). Z uwagi na największe zbliżenie do pierścieni od 2004 roku, sonda będzie mogła zobrazować szczegóły pierścieni z dokładnością mniejszą niż 1 km. Dzięki temu jeszcze dokładniej będą mogły zostać zbadane tajemnicze struktury odkryte podczas wcześniejszych przelotów, tzw. propellers – powstałe prawdopodobnie przez zaburzenia grawitacyjne ukrytych w nich małych kilkusetmetrowych księżyców (tzw. moonlets).

W końcowym etapie misji sondę Cassini czekają najbardziej spektakularne i niebezpieczne manewry – nazwane Wielkim Finałem (Grand Finale), w którym 22 kwietnia 2017 roku sonda skierowana zostanie na orbitę, której perycentrum leży w przerwie pomiędzy wewnętrzną krawędzią pierścieni a planetą o szerokości 2 400 km! W trakcie nich sonda będzie regularnie nurkować w coraz to niższe warstwy atmosfery Saturna, od 90 do 1,6 tyś. km, badając jej właściwości, skład, pole magnetyczne i grawitację planety. Po 22 takich okrążeniach, 15 sierpnia 2017 roku sonda po raz ostatni zanurkuje w atmosferę Saturna, w której ostatecznie spłonie niczym meteor.

Źródło: NASA


Więcej informacji:


Na ilustracji powyżej:
Artystyczna wizja przelotu sondy Cassini przez przerwę między wewnętrzną krawędzią pierścieni a górnymi warstwami atmosfery Saturna. Źródło: NASA/JPL-Caltech


Film poniżej:
Animacja pokazująca trajektorie orbity sondy Cassini w trakcie Wielkiego Finału (Grand Finale) – kolor niebieski, orbity muskające pierścienie oznaczono kolorem zielonym. W lewym dolnym rogu pokazano prawdopodobną wysokość sondy względem warstw atmosfery Saturna podczas tych manewrów. Źródło: NASA/JPL-Caltech