20年星際探險(xiǎn)結(jié)束,卡西尼探測(cè)器在土星自殺

2017年9月15日,一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)二十年的星際之旅,將走向終結(jié)。
這場(chǎng)旅途的主人公,是一個(gè)名叫卡西尼(Cassini)的探測(cè)器。
它為土星而生,在太空中孤獨(dú)地旅行探索了20年;而一天后,它將執(zhí)行最后的任務(wù):自殺。
20年前,它義無(wú)反顧的升空出發(fā),離開(kāi)地球,駛向土星。
20年后,它將與地球做最后的告別,自殺式地縱身躍入土星,燃燒殆盡。
這是卡西尼,一個(gè)勇敢的探險(xiǎn)者的故事。
小卡誕生前的故事
雖然卡西尼同學(xué)凈重2.5噸,是個(gè)大飛船,但還是想親切地稱(chēng)它為“小卡”。
關(guān)于小卡的誕生,那得說(shuō)起我們?nèi)祟?lèi)對(duì)于宇宙無(wú)限的向往說(shuō)起。
遠(yuǎn)了的不說(shuō),離我們近一點(diǎn)的和地球同在太陽(yáng)系的八大行星,我們都想一探究竟。
而八大行星中距離太陽(yáng)第六位的土星,那顆太陽(yáng)系最最美的行星,早已勾起了人類(lèi)的好奇心。

這個(gè)四周帶有神秘光環(huán)的星球,比起地球來(lái),真的是大了許多。

各種不同大地色彩都能在土星上看到,那一圈特殊的光環(huán),更是獨(dú)特到不行。

為了去探究這個(gè)和地球結(jié)構(gòu)不太一樣的土星,人類(lèi)沒(méi)有放過(guò)任何一個(gè)能接近觀(guān)察它的機(jī)會(huì)。
而先驅(qū)者11號(hào)是是第一個(gè)執(zhí)行了土星探測(cè)任務(wù)的空間探測(cè)器。
雖然它的主要任務(wù)是去研究木星,但它依舊在1979年9月順道去拜訪(fǎng)了一下土星。

這一次拜訪(fǎng),先驅(qū)者11號(hào)給土星拍下了一些比較模糊的照片。

不過(guò)可惜的是這些照片,無(wú)法揭開(kāi)土星神秘的面紗,不能去分析土星的表面特征。
接下來(lái)飛越土星的探測(cè)器是旅行者1號(hào),同樣在探測(cè)了木星后,它在1980年來(lái)到了土星。

這一次旅行者1號(hào)所拍攝的照片,是第一次讓人們看到了土星、環(huán)帶與其衛(wèi)星的高解析度圖片。

1年之后,旅行者2號(hào)同樣到訪(fǎng)土星,在它的幫助下,人們對(duì)于土星的了解又增加了不少。

小卡的誕生
在科學(xué)家們開(kāi)始對(duì)土星有一定了解的時(shí)候,他們同時(shí)也在準(zhǔn)備著一個(gè)專(zhuān)門(mén)探測(cè)土星的空間探測(cè)器。
空間探測(cè)器的設(shè)計(jì)思路是由一個(gè)可以環(huán)繞土星的人造衛(wèi)星和一個(gè)用來(lái)登陸土星衛(wèi)星土衛(wèi)六泰坦的探測(cè)器。
而它們也就是小卡——卡西尼號(hào)和惠更斯號(hào)。

小卡的名字是取自于1625在意大利出生的法國(guó)籍天文學(xué)家喬凡尼·多美尼科·卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)。
卡西尼與土星有著非常多的關(guān)聯(lián)。

他是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)土星的四個(gè)衛(wèi)星(土衛(wèi)八、土衛(wèi)五、土衛(wèi)四、土衛(wèi)三)的人。
并且在1675年,他發(fā)現(xiàn)土星光環(huán)中間有條暗縫,后來(lái),這條暗縫以他的名字來(lái)命名,被稱(chēng)作卡西尼環(huán)縫。

而要負(fù)責(zé)登陸任務(wù)的惠更斯號(hào),則是用另外一位荷蘭天文學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)命名。
既然要登陸土衛(wèi)六,那就不難猜出惠更斯也就是土衛(wèi)六的發(fā)現(xiàn)者。

更值得一提的是,土星那一圈巨大的光環(huán)也是他在1659年用自己研究的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。

小卡的旅途準(zhǔn)備
在以命名致敬了兩位對(duì)土星研究做出了重大貢獻(xiàn)的天文學(xué)家后,科學(xué)家們用了十多年的時(shí)間設(shè)計(jì)小卡和惠更斯號(hào)。

小卡和惠更斯是美國(guó)和歐洲16個(gè)國(guó)家一起設(shè)計(jì)完成的,它倆可謂是花費(fèi)了全世界眾多科學(xué)家們的心血。

小卡高6.8米(22英尺),寬4米(13英尺),全身上下一共攜帶了18臺(tái)科學(xué)儀器。
而這些儀器都能在它去到土星后大顯身手。

而在小卡被發(fā)射之前,科學(xué)家們交給它的任務(wù)是希望它能夠服役11年的時(shí)間。
在最初的7年時(shí)間里面,它需要飛過(guò)金星——地球——金星——木星后,才能到達(dá)目的地土星。
在接下的4年里,它的任務(wù)就是先把惠更斯號(hào)送到土衛(wèi)六上面,隨后小卡自己就圍繞著土星開(kāi)始探測(cè)之旅。

在前期工作都完成后,小卡的發(fā)射也被提上了日程。
小卡出發(fā)了
1997年10月15日,小卡在美國(guó)弗羅里達(dá)州的卡納維拉爾角航天基地準(zhǔn)備就緒。
大力神4號(hào)運(yùn)載火箭載著小卡和惠更斯等待著發(fā)射命令的到來(lái)。

在接到了命令后,大力神4號(hào)運(yùn)載火箭正式點(diǎn)火,準(zhǔn)備升空。

就在這一秒,小卡的旅途正式開(kāi)始。

隨著火箭越來(lái)越高的上升,那些不可思議的土星故事在遙遠(yuǎn)的地方等待著它……

按照計(jì)劃,小卡需要七年的時(shí)間才能夠抵達(dá)距離地球十分遙遠(yuǎn)的土星。
7年的時(shí)間……
在寒冷的太空中旅行,還好陪伴在它身邊的還有惠更斯號(hào)。
在這看似無(wú)窮無(wú)盡的7年時(shí)間里,小卡也做了其他很多有意義的事情。
小卡在1998年4月26日與1999年6月4日兩次的時(shí)間接近金星,完成了兩次重力推助。

在2001年的時(shí)候,它遇到了小行星2685,正好給這顆人類(lèi)知之甚少的小可愛(ài)拍了一張照片。

在又飛了11個(gè)月后,小卡帶著惠更斯號(hào)來(lái)到了木星。

這一次,小卡同樣沒(méi)有閑著,它為木星大大拍攝了26000多張超級(jí)高清的照片。

這些在當(dāng)時(shí)是最最高清的照片,為科學(xué)家們研究木星做出了巨大貢獻(xiàn)。

在這長(zhǎng)時(shí)間的飛行途中,科學(xué)家們也沒(méi)有讓小卡太無(wú)聊。
其中,在路途中,科學(xué)家們利用小卡做了有關(guān)于愛(ài)因斯坦相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)。

而根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)實(shí),相對(duì)論和實(shí)際觀(guān)測(cè)是吻合的。
給我們大科學(xué)家愛(ài)因斯坦的相對(duì)論上了實(shí)錘!

2004年6月11日,小卡終于接近了它的目的地,它慢慢的飛過(guò)咯土衛(wèi)九。
看到了那顆它心心念念的土星。

兄弟分離
經(jīng)過(guò)了7年的漫長(zhǎng)飛行,終于,2004年7月1日,
小卡和惠更斯成功的遇見(jiàn)了它們心心念念的土星家族,進(jìn)入了環(huán)繞土星運(yùn)行的軌道。
這7年,卡西尼有惠更斯的陪伴,也許在那茫茫黑夜,也有著一絲溫暖,可是它們,不得不按照約定在2004年12月25日圣誕節(jié)這天分離,惠更斯將飛向土衛(wèi)六泰坦完成它自己的使命...

2005年1月14日,惠更斯號(hào)在降落過(guò)程中,還與大哥卡西尼進(jìn)行了近3個(gè)小時(shí)的傳輸溝通,并且在著陸后拍攝了人類(lèi)歷史上第一張土衛(wèi)六表面的照片。


拍攝完數(shù)分鐘后,惠更斯電池耗盡,永遠(yuǎn)的停止了工作…
自此,茫茫宇宙中,只留下卡西尼,開(kāi)始長(zhǎng)達(dá)十余年的獨(dú)自旅程...

土衛(wèi)六泰坦:可能的生命
惠更斯發(fā)回的那個(gè)類(lèi)似“布滿(mǎn)鵝卵石的泥灘”,讓土衛(wèi)六泰坦充滿(mǎn)了神秘的色彩。
小卡在弟兄惠更斯戰(zhàn)斗過(guò)的地方,自2006年起,進(jìn)行了上百次探測(cè),它發(fā)現(xiàn),泰坦擁有很多和地球相似的地質(zhì)過(guò)程。

并且還有降雨,有河流,湖泊和海洋,

2017年4月25日,小卡在飛過(guò)土衛(wèi)六時(shí),還發(fā)現(xiàn)其外層大氣中存在多種復(fù)雜有機(jī)物。
小卡的努力讓科學(xué)家驚喜不已。

這是太陽(yáng)系第一顆被發(fā)現(xiàn)擁有濃厚大氣層的衛(wèi)星,大氣中的甲烷也可能是生命體的基礎(chǔ),也許它,就是揭開(kāi)生物誕生之謎的關(guān)鍵...
或者,泰坦早已經(jīng)是個(gè)有生命的星球?小卡,難道已經(jīng)近距離接觸了“藍(lán)血人”嗎 ?
土衛(wèi)二:冰美人
小卡另一個(gè)特別的貢獻(xiàn)就是發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)二南極地區(qū)的羽狀物并發(fā)現(xiàn)了表面冰層下的海底熱泉…
在這之前,我們只知道土衛(wèi)二“恩克拉多斯”(Enceladus)是個(gè)被冰覆蓋的 “美人”。



并不知道,底下海洋的存在,而且,小卡發(fā)現(xiàn),從星體裂縫中噴出的“蒸氣”中,有水和包括氫元素在內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)。

我們所知的生命都依賴(lài)水,那么,所以這顆小小的明亮衛(wèi)星之上,莫非,也有生物存在?
土衛(wèi)八:陰陽(yáng)臉之謎
土衛(wèi)八叫“伊阿珀托斯”(Iapetus),一直以來(lái)困惑科學(xué)家的是它有一個(gè)較亮的半球和一個(gè)較暗的半球,如同 “陰陽(yáng)兩面”。

經(jīng)過(guò)小卡發(fā)回來(lái)的信息,科學(xué)家推測(cè)這種“陰陽(yáng)臉”的產(chǎn)生可能是由于土衛(wèi)八的軌道上有著微流星體或隕石撞擊衛(wèi)星表面形成的細(xì)小碎屑。

當(dāng)衛(wèi)星掃過(guò),這些碎屑便留在接觸面上,并且因?yàn)殛?yáng)光照射,顏色變暗,其他的區(qū)域依然明亮,所以形成了陰陽(yáng)兩面...
土星的深淵之眼
小卡的努力還不止這些,土星是一顆氣態(tài)巨行星,擁有厚達(dá)上萬(wàn)千米的濃密大氣,土星的背脊有個(gè)六邊形的漩渦,被稱(chēng)為土星之眼。
小卡拍攝的這些照片上,清晰的看到土星北極的六邊形構(gòu)造。


發(fā)現(xiàn)新朋友
小卡在土星家族一起玩耍的這些年,總共發(fā)現(xiàn)了7顆繞行土星的新衛(wèi)星朋友。
2004年,通過(guò)小卡的拍攝,研究人員發(fā)現(xiàn)了Methone (土衛(wèi)三十二) 和Polydeuces(土衛(wèi)三十四)。

2005年5月1日,小卡在基勒環(huán)縫中發(fā)現(xiàn)了達(dá)佛涅斯Daphnis(土衛(wèi)三十五),這顆淘氣的小衛(wèi)星也是導(dǎo)致裂紋邊緣波紋的原因。

小卡繼續(xù)探索,2007年發(fā)現(xiàn)了Anthe, 2009年發(fā)現(xiàn)了土星G環(huán)內(nèi)的埃該翁 Aegaen和土星B環(huán)中的一顆新衛(wèi)星,2014年還發(fā)現(xiàn)A環(huán)內(nèi)有顆淘氣的小新衛(wèi)星開(kāi)始形成。

多虧了小卡,這些衛(wèi)星小可愛(ài)才被世人知道~
孤獨(dú)旅者
小卡在茫茫宇宙中,漂泊了20年,
它拍下的珍貴照片和影響,記錄了土星光環(huán)中的垂直結(jié)構(gòu),土星的自轉(zhuǎn)和光環(huán)的變化, 南北兩極的巨型風(fēng)暴…

其實(shí),小卡的主要任務(wù)已經(jīng)于2008年7月30日完成,
但因它表現(xiàn)出色,兩度延長(zhǎng)它的工作限期,一直到今天。

從2004年7月1日到2017年4月最后一次飛掠土衛(wèi)六,卡西尼同志這么多年,從土星前線(xiàn)發(fā)來(lái)了很多第一手的寶貴資料,可謂功勛累累。
它拍攝的那些美輪美奐的照片,揭開(kāi)了土星的神秘面紗,讓我們領(lǐng)略宇宙的浩瀚、狂野與美麗...

(注:上面列舉的小卡的照片部分經(jīng)過(guò)了科學(xué)家合成、拼接、色彩增強(qiáng)、假色等處理)
土星攝影師小卡
為了讓地球上的我們,能感受土星家族那無(wú)與倫比的美麗,小卡同學(xué)的太空之旅帶上了兩款相機(jī)。
有廣角相機(jī)(WAC,wide-angle camera),用來(lái)拍攝大面積影像;還有窄角相機(jī)(NAC,narrow-angle camera)拍攝小面積和細(xì)致的影像。

從2004年1月起,小卡攝影師就開(kāi)始拍攝土星家族全面、完整的照片。
13年的時(shí)間里,小卡讓我們看到了太多此前從未領(lǐng)略過(guò)的、震撼人心的畫(huà)面。



土星的光環(huán)




土星的“月亮”們(衛(wèi)星)







土衛(wèi)二Enceladus


土衛(wèi)四Dione

土衛(wèi)六Titan


土衛(wèi)三十五Daphnis

土星B環(huán)自然色彩合成圖

顏色增強(qiáng)處理后

土星北極的風(fēng)暴


在太空中孤獨(dú)地旅行,小卡有時(shí)也會(huì)回望地球,回望它出發(fā)的地方,它的故鄉(xiāng)。

土星光環(huán)下藍(lán)色微小的那顆亮點(diǎn)就是地球

這是小卡距離地球14億公里時(shí),最后深情回望了一眼它的母星地球,那個(gè)土星環(huán)之間微小的閃爍的亮點(diǎn)。

如果放大看,還可以看到地球左邊的月亮。

還有太多壯麗的畫(huà)面...




(注:上面列舉的小卡同學(xué)的照片很多都經(jīng)過(guò)了科學(xué)家的合成、拼接、色彩增強(qiáng)、假色等處理)
然而,在為我們帶來(lái)如此多美妙絕倫的畫(huà)面后,小卡奏響了它的絕唱。
最后一場(chǎng)華麗的冒險(xiǎn),英勇壯烈地走向死亡。
The Grand Finale 壯麗終章
2017年4月,在與土衛(wèi)六Titan最后一次“親密約會(huì)”后,小卡駛向了它終結(jié)的軌道,開(kāi)啟了壯麗最終章。
這是一場(chǎng)前所未有、壯烈的冒險(xiǎn)之旅,而這最后旅程的終點(diǎn),指向的是自我毀滅,是死亡。

這位孤獨(dú)的探險(xiǎn)家在太空里航行了20年后,燃料已接近耗竭。
一旦小卡的燃料耗盡,地面人員將不能控制它的軌道。
為了避免小卡燃料用盡、失去動(dòng)力后,不受控而撞向可能有生命的土星衛(wèi)星,給這些衛(wèi)星帶來(lái)“宇宙污染”,威脅上面的潛在生命,小卡將執(zhí)行一項(xiàng)自我毀滅式的任務(wù)。
它將自殺式地沖入土星大氣層,燃燒,分解,與土星化為一體。
是的,小卡的最后任務(wù)是自殺,為了保護(hù)宇宙中的潛在生命而自我終結(jié)。

2017年4月26日,小卡拉開(kāi)了終場(chǎng)演出的序幕。
它去到土星最內(nèi)側(cè)星環(huán)飛越土星的軌道,在那里進(jìn)行22次近距離飛掠,一次比一次靠近土星。
它將在在土星和土星環(huán)之間穿越22次,近距離觀(guān)測(cè)土星。
這是一個(gè)從未踏入、充滿(mǎn)未知和危險(xiǎn)的地帶,英勇的小卡會(huì)前所未有地接近土星,拍攝迄今為止最清晰的土星圖像。它將首次采集土星大氣成分樣品以及土星環(huán)中的顆粒物進(jìn)行分析,并工作至生命的最后一刻。

今天,2017年9月15日。
在最后一圈繞星航行中,小卡將縱身躍入土星。
在生命的最后時(shí)刻,它將努力將自己的天線(xiàn)指向地球,來(lái)傳達(dá)最后的告別。

它將義無(wú)反顧地沖進(jìn)土星大氣,如流星般燃燒殆盡。
它將被汽化,將在劇烈的大氣摩擦中徹底分解,與土星融為一體。

在它生命的最后時(shí)刻,小卡仍將繼續(xù)傳回科學(xué)數(shù)據(jù)。
直到它的推動(dòng)器再也抵擋不住土星大氣的摩擦, 無(wú)法再將天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)地球,它和地球的連接永遠(yuǎn)中斷。
當(dāng)?shù)厍蛏系奈覀兪盏剿詈蟀l(fā)送的信號(hào)時(shí),小卡早已壯烈犧牲。

小卡走向了死亡,又或者,它走向了新生。
當(dāng)它被分解、融化時(shí),它將成為土星的一部分。
它為土星而生,陪伴守護(hù)了土星家族13年,最終它投入了土星的懷抱,永遠(yuǎn)和土星在一起,或許這也是一種最好的歸宿。
“以后當(dāng)我看到土星時(shí),我也會(huì)看到卡西尼,因?yàn)樗驮谀抢铩薄?/p>
英雄即將謝幕,謝謝你,勇敢的探險(xiǎn)者,再見(jiàn)了,卡西尼。

source:
https://saturn.jpl.nasa.gov/galleries/images/
https://www.theatlantic.com/photo/2017/06/the-best-of-cassini13-years-in-orbit-around-saturn/529482/
https://www.youtube.com/watch?v=xrGAQCq9BMU
https://en.wikipedia.org/wiki/Cassini%E2%80%93Huygens
https://en.wikipedia.org/wiki/Exploration_of_Saturn
http://www.cnn.com/2017/09/13/world/cassini-mission-ending/index.html
https://saturn.jpl.nasa.gov/