重温卡西尼号的最后时刻

2017 年 9 月 13 日从卡西尼号拍摄的土星最终全视图。 图片来自 NASA/JPL-Caltech/SSI/Jason Major/美国空间.


本文最初发表于 Americaspace.com。经授权转载于此。

卡西尼号飞船起飞已经一个多月了最后暴跌进入土星的大气层,结束了在这颗环状巨行星上长达 13 年的不可思议的任务。探测器继续收集科学数据直到最后一刻,现在工程师们已经能够重建它遇到命运时发生的事情。


随着卡西尼号越来越多地受到大气风的冲击和打击,进入浓密的大气层是一场火热的下降。然而,起初,航天器在最终接近土星时轻轻地前后摇晃几分之一度,只有土星的引力试图拉扯和旋转卡西尼号。

卡西尼号坠入土星大气层的插图。图片来自 NASA/JPL-Caltech/美国空间.

图表显示卡西尼号的 X 和 S 波段无线电信号于 2017 年 9 月 15 日从任务控制中消失。图片来自 NASA/JPL-Caltech/美国空间.

美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的卡西尼号航天器运营主管朱莉·韦伯斯特说:




为了保持天线指向地球,我们使用了所谓的“砰砰控制”。我们给航天器一个狭窄的旋转范围,当它在一个方向上撞到这个限制时,它会发射一个推进器以向另一个方向倾斜。

那个范围只有两个毫弧度,等于 0.1 度。根据重建的数据,卡西尼号在最后失去信号前大约三分钟才巧妙地纠正了它的方向。

随着卡西尼号深入大气层,湍流增加;尽管大气层仍然稀薄,在云顶上方约 1,200 英里(1,900 公里)处,它开始推动航天器 36 英尺(11 米)长的磁力计吊杆。结果,卡西尼号稍微向后(向后)旋转。卡西尼号的推进器作为响应开火,以防止吊杆旋转得更多,然后开始更长时间、更频繁地发射。

卡西尼号于 2017 年 9 月 13 日最后一次看到海洋卫星土卫二落在土星边缘。照片来自 NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/美国空间.


卡西尼号于 2017 年 5 月 7 日在泰坦北半球看到的明亮、纤细的甲烷云的雷达图像。图片来自 NASA/JPL-Caltech/SSI/美国空间.

卡西尼号最令人难以置信的发现之一——土卫二的水蒸气羽流,起源于地下海洋。照片来自 NASA/JPL-Caltech/美国空间.

卡西尼号在这场史诗般的战斗中成功存活了 91 秒,然后在最后 8 秒内向后翻倒,最后失去了与地球的无线电联系。任务结束了,因为探测器屈服于不断增加的热量和压力。

有一次,卡西尼号看起来像是在尝试某种形式的卷土重来,无线电信号短暂地刺耳,然后就消失了。但这当然不是卷土重来,这是不可能的。韦伯斯特说:


不,这不是卷土重来。只是无线电天线波束图的旁瓣。

卡西尼号不可能在这次死亡坠落中幸存下来,这也不是故意的,但它收集的数据对科学家和工程师来说将是无价的,包括对未来的任务。

卡西尼号项目经理厄尔·麦兹 (Earl Maize) 表示:“鉴于卡西尼号的设计初衷不是为了飞入行星大气层,因此航天器能坚持这么长时间,让它的科学仪器将数据发送回最后一秒,这是非常了不起的。”喷气推进实验室。 “这是一艘坚固的工艺,它完成了我们要求的一切。”

自卡西尼号首次发射并于 2004 年到达土星以来,已经过去了 20 年。从那时起,卡西尼号彻底改变了我们对土星及其众多卫星的认识,直到最后一刻。

卡西尼号拍摄的最高分辨率的土星环彩色图像。图片来自 NASA/JPL-Caltech/空间科学研究所/美国空间.

土星的历史视图,将遥远的地球显示为光环下方的一个明亮的蓝色斑点。图片来自 NASA/JPL-Caltech/空间科学研究所/美国空间.

一句话:太空工程师已经能够重建卡西尼号宇宙飞船在 2017 年 9 月 15 日坠入土星时发生的事情。