Cassini-brautarfarið

Cassini-brautarfarið er stærri hluti Cassini-Huygens geimfarsins. Þann 1. júlí 2004 fór geimfarið á braut um Satúrnus og hófst þá fjögurra ára rannsóknarleiðangur umhverfis reikistjörnuna, tunglin, hringina og umhverfið í kring. Á þessum tíma fer Cassini meira en 74 hringi umhverfis reikistjörnuna, 44 sinnum nálægt tunglinu Títan og nokkrum sinnum framhjá öðrum ístunglum. Á meðan þessu stendur safna mælitæki upplýsingum og myndum af kerfinu.

Geimfarið er nefnt til heiðurs ítalska stjörnufræðingnum Giovanni Cassini, sem uppgötvaði geil milli A og B hringjanna árið 1676, sem síðar var við hann kennd.

Slöngvikraftur reikistjarnanna nýttur til hins ítrasta

Cassini-brautarfarið er engin smásmíði. Massi þess með Huygens-kannanum er 5,6 tonn og það er 6,7 metra hátt og 4 metra breitt. Engin eldflaug er til sem getur borið svo mikinn þunga beint til Satúrnusar. Þess vegna var brugðið á það ráð að nýta tækni sem kallast „aðdráttaraðstoð“. Aðdráttaraðstoð virkar vegna gagnkvæms aðdráttarkrafts milli reikistjörnu og geimfars á hreyfingu. Reikistjarnan togar að sjálfsögðu í geimfarið en massi geimfarsins togar örlítið á móti í reikistjörnuna. Þetta gefur möguleika á orkuskiptum.

Geimfarið hefur nú farið tvær ferðir umhverfis sólina. Fyrst, hinn 26. apríl 1998, flaug það örlítið fyrir aftan Venus á braut hennar um sólina og „stal“ þannig örlitlu af brautarskriðþunga reikistjörnunnar og fékk við það aukinn hraða. Síðan flaug það aftur framhjá Venusi, 24. júní 1999 og fór að lokum framhjá jörðinni 18. ágúst 1999. Með þessari aðdráttaraðstoð fékk Cassini-Huygens loks nægan brautarskriðþunga til að þeytast út í ytra sólkerfið. Seinasta aðdráttaraðstoðin kom frá Júpíter 30. desember 2000 sem veitti geimfarinu þann lokahnykk sem þurfti til að komast alla leið til Satúrnusar.

Geimfar getur fengið aðdráttaraðstoð frá reikistjörnu því hún og geimfarið togast á samfara því að snúast um sólina. Flug geimfarsins framhjá reikistjörnunni veldur því að hún missir örlítinn brautarskriðþunga. Það veldur því að geimfarið eykur örlítið hraðann en það hægir agnarlítið á brautarhraða reikistjörnunnar um sól, þar sem orkan kemur frá hreyfingu hennar um sólina.

Mælitæki og upplýsingavinnsla

Þrír litir kjarnaofnar eru um borð í geimfarinu og sjá því fyrir meira en 700 vatta orku. Er því geislavirk hrörnun plútons sú orkuuppspretta sem knýr mælitækin, tölvurnar, loftnetin og stýrieldflaugarnar. Segja mætti að geimfarið hafi að sumu leyti betri skynfæri en við höfum. Myndavélar hans geta t.d. greint ljós á ýmsum bylgjulengdum sem augað greinir ekki og tækin um borð geta fundið fyrir segulsviði og rykögnum sem menn geta ekki fundið fyrir. Fjarskynjunartækin geta framkvæmt mælingar úr mikilli fjarlægð með myndavélum, litrófsmælum, ratsjám og útvarpi. Sviðs- og agnamælar mæla umhverfið í kringum geimfarið, svo sem segulsvið, massa, rafhleðslu og þéttleika atómagna. Jafnframt geta þau mælt magn og samsetningu rykagna, styrk rafgass og útvarpsbylgna.

Upplýsingarnar sem fást með þessum mælitækjum koma til með að hjálpa vísindamönnum að skilja þessa heillandi reikistjörnu og tungl hennar. Markmið verkefnisins eru meðal annars að mæla risavaxið segulhvolf Satúrnusar, greina hringina úr nálægð og rannsaka samsetningu og lofthjúp Satúrnusar. Nánari útlistun á tilgangi og markmiðum verkefnisins er að finna hér.

Víst er að miklu magni upplýsinga verður safnað í leiðangrinum. Til að mynda verða teknar meira en 1100 myndir þegar Cassini kemst á braut um Satúrnus. Þegar tölvan um borð í geimfarinu nær hámarksgeymslurými sínu, beinir geimfarið loftnetinu til jarðar og sendir gögnin heim. Daglega sendir Cassini nokkur gígabæt af upplýsingum til jarðar, venjulega á hraðanum 5 til 249 kílóbit á sekúndu. Gögnin berast með útvarpsbylgjum á ljóshraða til jarðar. Þegar geimfarið er við Satúrnus er það í á milli 1.290 til 1.590 milljón km fjarlægð frá jörðu en í þessari fjarlægð eru upplýsingarnar 68 til 84 mínútur að berast til jarðar.

Goldstone-athugunarstöðin í Kaliforníu

Á jörðinni tekur stærsta samskiptatæki jarðar, Deep Space Network, við upplýsingunum og sendir til höfuðstöðva JPL í Pasadena í Kaliforníu. Þetta kerfi er notað til að stýra geimförum og til rannsókna í ratsjárstjörnufræði. Sumir ratsjársjónaukarnir eru allt að 70 metra breiðir og er þeim dreift víðsvegar um heiminn, t.d. í Goldstone í Mojave-eyðimörkinni í Kaliforníu; nærri Madríd á Spáni og við Canberra í Ástralíu. Ratsjársjónaukunum verður að beina hárfínt að staðsetningu geimfarsins til þess að þeir geti tekið við upplýsingunum. Stærð svæðisins á himninum sem loftnetinu er beint að er álíka stórt og svæðið sem sést ef horft er á himininn í gegnum drykkjarrör. Frá Pasadena er gögnunum síðan dreift til meira en 200 vísindamanna um allan heim.

Flogið framhjá Föbe

Föstudaginn 11. júní 2004 flaug Cassini framhjá Föbe, einu dularfyllsta tungli Satúrnusar, í lokaáfanganum að Satúrnusi. Myndirnar sem Cassini tók hafa þúsund sinnum betri upplausn en myndirnar sem Voyager 2 tók af tunglinu, snemma á níunda áratugnum. Voyager 2 tók þá myndir úr 2,2 milljón km fjarlægð en Cassini tók myndir úr aðeins 2.000 km fjarlægð. Fregnir af fluginu framhjá Föbe má lesa hér og hér.

Hér er ein þeirra mynda af Föbe sem bárust frá Cassini-geimfarinu.

Föbe fannst árið 1898 af bandaríska stjörnufræðingnum William Pickering. Það er næstum hnattlaga, 220 km í þvermál eða 1/15 af þvermáli tunglsins okkar. Föbe snýst um sjálft sig á níu klukkustundum og umhverfis Satúrnus á 18 mánuðum. Brautin er óregluleg og ílöng og hallar hún næstum 30 gráður að miðbaugsfleti Satúrnusar. Föbe snýst auk þess aftur á bak umhverfis Satúrnus, þ.e. í andstæða átt við flest önnur tungl Satúrnusar, sem og flest önnur tungl í sólkerfinu. Meðalfjarlægð þess frá Satúrnusi er 13 milljón km sem er næstum fjórum sinnum fjær en næsti nágranni þess, tunglið Japetus.

Föbe er líka mjög dökkt og endurvarpar aðeins 6% af sólarljósinu sem á það fellur. Það bendir til þess að það sé úr ytra sólkerfinu, líklega Kuipersbeltinu, en þar innihalda margir hnettir dökkleit efni. Ofangreindar staðreyndir benda því til þess að Satúrnus hafi líklega fangað Föbe með aðdráttarkrafti sínum. Sumir vísindamenn telja að Föbe sé fangaður Kentár en það eru reikistirni sem ganga um sólu utan við braut Júpíters en innan brautar Neptúnusar. Uppruna þeirra má líklega rekja til Kuipersbeltisins.

Áfangastaður: Satúrnus

Þann 1. júlí 2004 kom Cassini-Huygens til Satúrnusar. Þessi dagur markaði lok ferðalagsins um sólkerfið og um leið upphaf rannsóknarleiðangursins.

Cassini flaug að Satúrnusi undir hringafletinum. Geimfarið skar stóra geil sem er milli F-hringsins og G-hringsins. Þegar það var næst reikistjörnunni var Cassini í einungis 158.500 km fjarlægð frá miðju Satúrnusar.

Bruni í aðalvélinni hófst skömmu eftir að Cassini fór inn á hringana. Bruninn hófst 1. júlí 2004 klukkan 01:12 að íslenskum tíma og stóð yfir í 95 mínútur, einni mínútu skemur en ráð var fyrir gert. Í stað þess að fljúga framhjá reikistjörnunni líkt önnur geimför sem hafa heimsótt Satúrnus, hefur Cassini sest að í þyngdarsviði reikistjörnunnar og er kominn á braut um reikistjörnuna.

Til þess að aðdráttarkraftur Satúrnusar geti klófest Cassini var aðalvélinni beint í stefnu geimfarsins til þess að hægja nægilega ferðina. Þrýstingurinn frá brunanum í vélinni verkar þá eins og bremsa, sem hægir á geimfarinu þegar það kemur inn á braut um Satúrnus. Cassini kemst þá á mjög ílanga braut um Satúrnus. Þetta er einn mikilvægasti hluti ferðarinnar ef verkefnið á að skila tilætluðum árangri.

Í leiðangrinum kemst Cassini aldrei jafnnálægt Satúrnusi og meðan á brunanum stóð. Fjarlægð geimfarsins frá Satúrnusi varð þá aðeins 18.000 km eða 0,3 Satúrnusargeislar. Var tækifærið nýtt til hins ítrasta til myndatöku af hringjunum og Satúrnusi.

Cassini á einnig að kortleggja yfirborð Títans með sérstakri myndavél sem sér í gegnum skýjaþykknið. Þetta hefur aldrei verið gert áður og er spennandi að sjá hvað leynist á bak við hinn þykka og þokukennda lofthjúp sem umlykur tunglið.

Það verður hins vegar hlutverk Huygens-kannans að rannsaka Títan nánar. Í desember 2004 losnar Huygens frá Cassini og fellur inn í lofthjúp tunglsins þremur vikum síðar. Upplýsingunum frá Huygens verður varpað til Cassini sem svo sendir þau til jarðar. Hér má lesa nánar um Huygens-kannann.

Til baka á forsiðu

Opna Stjörnufræðivefinn í nýjum glugga
Til baka á forsiðu

Meira um Cassini-leiðangurinn

Cassini-leiðangurinn

FRÉTTIR

Huygens-kanninn

Markmið Cassini-leiðangursins

Satúrnus

Títan

Hringar Satúrnusar

Sólkerfið

Slóðir á aðra vefi

Umfjöllun á NASA-vefnum

Umfjöllun á ESA-vefnum

Umfjöllun á Space.com