Великий Финал – именно так называют нынешнюю – последнюю стадию миссии аппарата Кассини в Лаборатории ракетных двигателей NASA, где был разработан этот космический аппарат, и проводилось управление миссией на протяжении почти 20 лет. Что же важно знать каждому о зонде Кассини, совершившем огромный прорыв в исследовании Солнечной системы?

Кассини – космический аппарат, разработанный для исследования Сатурна, его колец и спутников. Гюйгенс – спускаемый зонд, доставленный Кассини к Сатурновской луне, Титану, и спустившийся на его поверхность для изучения почвы и атмосферы. Совместная миссия также известна под названием SOTP – орбитальный аппарат Сатурна и зонд на Титане.

Джованни Доминико Кассини (1625-1712) – итальянский астроном, совершивший огромное количество открытий в изучении Солнечной системы, в частности, Сатурна и его колец.

Христиан Гюйгенс ван Зёйлихем (1629-1695) – нидерландский физик, математик и астроном, открывший кольца Сатурна, а также его спутник, Титан.

Почти три столетия с момента открытия колец Сатурна этот загадочный феномен занимал сотни умов. Выдвигались абсолютно разные теории, касающиеся происхождения, формы, структуры и даже предназначения огромных колец. Телескопы и методы наблюдения непрерывно развивались, некоторые предположения и гипотезы исключались и опровергались, но вместе с тем появлялось всё больше причин исследовать эту планету. Одним из самых важных объектов для изучения стали спутники планеты.

Уже в XX веке стало известно, что Сатурн – обладатель наибольшего числа спутников среди планет Солнечной системы. Немало внимания привлёк небезызвестный спутник Титан, поверхность, атмосфера и другие свойства которого заметно отличались от всего исследуемого ранее. Во второй половине двадцатого века легендарные миссии "Пионер-11", "Вояджер-1" и "Вояджер-2" предоставили фотографии Сатурна и Титана с рекордно близкого расстояния. Но, к сожалению, снимки были недостаточно качественными для того, чтобы делать обоснованные научные выводы. Однако было ясно одно – планета и её спутники требуют гораздо более тщательного изучения. Это решение подкрепилось также и снимками с космического телескопа Хаббла, сделанными в начале 90-х годов, уже в период создания Кассини.

В 1982 году Европейский фонд науки (ESF) и Национальная Академия наук США создали рабочую группу для планирования дальнейших проектов. В тот же год европейская сторона союза выдвинула мысль о создании совместной миссиикорабля, облетающего Сатурн, и спускаемого модуля для одного из спутников Сатурна Титана. Через год по инициативе "Комитета по исследованию Солнечной системы" NASA проект приобрёл статус основной миссии американского агентства. 

Совместное исследование развернулось полным ходом в 1984 году, а в 1986 первая американская женщина-астронавт Салли Райд, имевшая в то время высокий авторитет в NASA, в своём отчёте "Лидерство NASA и будущее Америки в космосе" подчеркнула важность предстоящей миссии. Это сыграло огромную роль в продвижении разработки аппарата. В дальнейшем миссия была на грани срыва дважды – в 1992 году и в 1994 году, но NASA убедило конгресс США в том, что было бы очень нецелесообразно отменять крупную миссию, в которую уже вложены крупные суммы денег. Разработка и подготовка к запуску продолжалась до осени 1997 года, а запуск состоялся 14 октября с мыса Канаверал.

• 1 млрд 422 млн долларов США на создание аппарата и предпусковые работы и тесты
• 710 млн долларов США на контроль миссии и связанные с ней процедуры
• 422 млн долларов США на пусковую ракету-носитель Titan-401B/Centaur
• 54 млн долларов США на отслеживание траектории полёта Кассини и приземления Гюйгенса

Разработка орбитального аппарата Кассини финансировалась преимущественно NASA, на что, в общей сложности, ушло около 2,6 миллиардов долларов США. Европейское космическое агентство (ESA) занималась созданием зонда Гюйгенс, потратив на это около полумиллиарда долларов США; независимое Итальянское космическое агентство (ASI) предоставило радиоборудование для аппарата – антенну дальней связи и радарный высотомер, что обошлось агентству в 160 миллионов долларов США. Таким образом, общая стоимость проекта составила около 3,27 миллиардов долларов США.

• Изучение структуры и поведения колец Сатурна
• Определение свойств, происхождения и периодических изменений магнитосферы Сатурна
• Исследование атмосферы и облачного покрова планеты
• Подробное изучение атмосферы, поверхности и озёр на Титане
• Осмотр и анализ других крупных спутников, таких как Энцелад и Япет
• Обнаружение ранее ненайденных мелких лун, их классификация и подсчёт

Здесь нет никакой магии, лишь точный расчёт, небольшая хитрость и двигатели для корректировки курса. Дело в том, что при совершении длинных перелётов во внешнюю Солнечную систему для разгона используется гравитационное поле различных объектов. Так, 25 апреля 1998 года аппарат облетел Венеру на высоте всего около 284 километров над её поверхностью. Этот "трюк" был повторён ещё раз через год, в июне 1999, но уже на бoльшей высоте – около 600 километров. После этого Кассини-Гюйгенс помчался обратно к Земле, где 17 августа того же года в 1100 километрах над Южной Атлантикой он приобрёл дополнительное ускорение на 5,5 километров в секунду. Последним "пируэтом" Кассини стало приближение к Юпитеру в конце 2000 года. Помимо увеличения скорости полёта у этого манёвра была и другая цель – помочь уже кружившему вокруг гиганта аппарату "Галилео" в фотографировании Юпитера. Закончив эту часть миссии, Кассини направился непосредственно к Сатурну, на что ему потребовалось ещё три с половиной года.

Даже краткая сводка по всем достижениям, открытиям и работам Кассини-Гюйгенс получится очень большой, поэтому ниже приведены только самые крупные и важные из них:

• Детальный анализ и классификация атмосферы и ветров Титана при помощи аппаратуры зонда Гюйгенс. Основным результатом стало доказательство ранее существовавшей гипотезы об очень высокой концентрации метановых испарений в нижних слоях атмосферы Титана. С другой стороны, подробное изучение химического состава газа развеяло предположение о том, что метан является продуктом жизнедеятельности организмов.
• Первая в истории человечества мягкая посадка на поверхность космического тела, более удалённого от нас, чем Венера и Марс. Краткий анализ почвы в паре с подробным исследованием атмосферы Титана доказали, что Земля не является абсолютно уникальной для Солнечной системы, ведь на спутнике Сатурна наблюдаются изменения климата, погодных условий, а также рельеф, схожие с земным.
• Точная классификация и подсчёт количества спутников Сатурна. По состоянию на апрель 2015 года, NASA утвердило число 62 как точное количество лун этой планеты.

• Обнаружение жидкой воды на Энцеладе, спутнике Сатурна, бьющей паровыми ключами из-под его поверхности. Очень неожиданное открытие, и последующие исследования показали, что под ледяной поверхностью Энцелады находится огромный океан с солёной жидкой водой. Кроме того, были обнаружены углекислый и угарный газы и другие органические вещества, в концентрации в 20 раз превышающую предполагаемую. Это является основой для предположений о том, что на Энцеладе могут быть формы жизни, однако других подтверждений тому нет. Пока что.
• Кассини нашёл ещё несколько полупрозрачных колец Сатурна, которые не было возможно увидеть с Земли. Приближение к кольцам и их изучение помогло людям понять природу этих явлений. Как оказалось, кольца состоят из частиц разного размера – от мельчайших пылинок до крупных скал. Взаимодействие спутников с частичками в кольцах очень активное. В то время, как одни спутники притягивают вещество колец, другие выбрасывают частицы в кольца.

• Продолжительное и подробное наблюдение за климатом Сатурна позволило открыть и увидеть поближе такие явления, как удары молнии ночью и днём, периодический тридцатилетний вихрь и ураганоподобную воронку идеальной шестиугольной формы у полюсов планеты.
• Миссия Кассини также уделила большое внимание исследованию магнитосферы планеты и её взаимодействию со спутниками. По результатам исследований выяснилось, что магнитное поле Сатурна очень сильно и формирует крупную магнитосферу, ставшую одним из главных факторов появления колец вокруг планеты.
• Прежде чем приступить к основной задаче, Кассини принял радиоволны, отправленные с Земли. Это было сделано для проверки общей теории относительности Альберта Энштейна. При исследовании изменений частоты волн, прошедших близко к Солнцу, общая теория относительности, в частности, концепция гравитационного линзирования подтвердилась. Важно заметить, что учёные заранее рассчитали возможные отклонения от предполагаемого результата, которые бы опровергли теорию Энштейна, но таких отклонений не произошло вовсе.

Изначально миссия планировалась лишь до 2008 года, в дальнейшем рассматривались разные варианты использования Кассини после завершения миссии. Среди прочих возможных сценариев "жестокого убийства" было предложено отправить аппарат дальше от Солнца для изучения астероидов, Урана или Нептуна. Кроме того, существовал вариант вывода Кассини на траекторию столкновения с Меркурием, что позволило бы исследовать эту планету на последних минутах жизни аппарата. 

Однако, в конце концов, приняли решение о первом продлении миссии, которое получило название "Equinox" (Равноденствие), так как миссия была продлена до 2010 года, то есть на период, в который на Сатурне произошло равноденствие (10 августа 2009 года), вроде тех, что происходят на Земле весной и осенью. В 2010 году NASA приняло решение снова продлить миссию, на этот раз до 2017 года, и дать ей название "Solstice" (Солнцестояние), так как в этом году на Сатурне было солнцестояние, которое также происходит у нас дважды в год – летом и зимой. В последнем квартале 2010 года появились первые подтверждения правильности решения о продлении миссии. Гигантский тридцатилетний шторм начался на Сатурне на 10 лет раньше, чем ожидалось. 

Теперь уже окончательно решено, что миссия заканчивается, так как у Кассини осталось слишком мало топлива для дальнейшей корректировки курса. К тому же оборудование на аппарате произведено в 90-е годы прошлого столетия, и оно значительно уступает современным аналогам. 26 апреля 2017 легендарный Кассини перешёл из "Солнцестояния" в "Великий финал". Траектория предполагает 22 круга между кольцами Сатурна с постепенным приближением к планете и дальнейшим сгоранием в её атмосфере... Это продлится до 15 сентября 2017. Интерактивный счётчик можно найти на сайте NASA в разделе миссии "Великий финал".

Такое великое дело нельзя бросать на половине пути. Поэтому инженеры NASA и ESA уже работают над новой совместной миссией к Сатурну с посадкой на Титан. Она получила название TSSM – миссия к системе Титан-Сатурн. Предполагается, что эта миссия проведёт гораздо более детальное исследование Титана, а также магнитосфер Сатурна и Энцелада. Запуск запланирован на 2020 год, прибытие к Сатурну – на 2029 год.

Источник фото: https://saturn.jpl.nasa.gov/galleries/images/