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告別卡西尼,還有24小時……

還有差不多整整24小時,「卡西尼」號探測器就將擁抱土星了。今年,我們先來回顧一下「卡西尼-惠更斯」任務的幾個關鍵點,以及明天最後的「大結局」的看點。

1982年,歐洲科學基礎學會和美國國家科學院組成的一個聯合工作組提出派一艘飛船進入土星軌道執行探測任務,再派一艘飛船進入土衛六泰坦進行探測。1988年項目啟動,由美國航天局、歐洲空間局、義大利航天局共同研發,17個國家超過250位科學家共同參與。項目總共耗資約32.6億美元。

「卡西尼」號升空(來源:NASA/JPL-Caltech)

1997年10月15日,大力神4B運載火箭搭載「卡西尼-惠更斯」飛船從位於美國佛羅里達州卡納維納爾角的肯尼迪航天中心發射升空。

1998年4月26日,在337公里高度飛越金星。

1999年6月24日,在6052公里高度再次飛越金星。

1999年8月18日,在1171公里高度飛越地球。

2000年1月23日,意外遭遇2685號小行星,距離約160萬公里。

2000年12月30日,在985萬公里高度飛越木星。

2004年5月18日,進入土星系統。

2004年7月1日,穿越F環和G環之間的縫隙,成功進入環土星軌道。

2005年1月14日,釋放「惠更斯」號探測器。

「卡西尼」號軌道示意圖(來源:NASA/JPL-Caltech)

雖然花費了將近7年才到達土星,不過按照最初的設計,「卡西尼」號只不過打算在那裡工作4年。在2004年-2008年這段主任務期內,「卡西尼」號總共繞土星運行76圈,45次飛臨泰坦,6次路過土衛二恩克拉多斯,10次訪問小衛星,包括土衛九、土衛七、土衛五、土衛三、土衛四、土衛八等。在這4年里,「卡西尼」號和「惠更斯」號為我們揭開了土衛六泰坦的神秘面紗,為我們展現了多姿多彩的衛星世界,為我們呈現了千變萬化的土星光環,為我們帶來了一個令人驚奇的水世界土衛二,為我們刻畫了土星風暴前所未有的細節。這一切,堪稱完美。

土星北極六邊形氣旋的季節性變化(來源:NASA/JPL-Caltech)

然而,遠遠不夠。既然表現如此優異,而且狀態極佳,為什麼不讓它再多工作幾年呢?於是「卡西尼」號團隊決定延長其服役期。第一段延長期從2008年底至2010年,恰逢土星的春天,因此這段任務有了一個非常好聽的名字「春分任務」,在此期間「卡西尼」號總共繞土星64圈,28次路過泰坦,8次路過土衛二。此後,根據評估結果,「卡西尼」號依然非常健康,科學家希望再次延長任務時間,這一干,又是近7年!從2010年至2017年,「卡西尼」號環繞土星飛行了155圈,飛越土衛六多達54次,土衛二也有11次,其中2015年10月28日,距離土衛二隻有區區49千米。這段時間土星北半球從春天來到夏天,於是這段延長期就被命名為「夏至任務」。

「卡西尼」號拍攝的土星環(來源:NASA/JPL-Caltech)

人的一生會經歷幾十個春夏秋冬,然而土星的公轉周期大約是29年,土星的一「年」對我們人類來說也是多麼的寶貴啊!而「卡西尼」號一呆就是小半年,把它的青春都獻給了土星。

「卡西尼」號最後22圈軌道(來源:NASA/JPL-Caltech)

由於已經大大超過了設計壽命,雖然目前健康狀況依然良好,但為了防止今後失控墜落土衛六、土衛二等潛在的有望孕育生命的星球而造成嚴重污染,NASA決定,2017年9月15日終止「卡西尼」任務。今年4月22日起,「卡西尼」號調整了運行軌道,穿越土星及其光環之間最內側間隙,以最快速度最低高度飛越土星,對大氣進行更為細緻的觀測。它沿著這樣一條大橢圓軌道運行22圈,距離土星大氣頂層只有1600~4000公里,每一次接近土星,就會接受土星稠密的大氣和強大的磁場的考驗。

2017年9月11日,在最後一次接近泰坦後,受其引力作用,「卡西尼」號再次變軌,而這一次,軌道將不再是一條封閉的大橢圓,更準確地說,這條軌道將穿越土星的大氣……「卡西尼」號將與土星融為一體。

9月15日03:58(北京時間,下同),「卡西尼」號最後一次拍攝照片。

計劃05:45,完成船上所有數據傳輸,包括「最後一瞥」。

計劃16:37,「卡西尼」號重新設置成「實時傳送」模式。

計劃19:55,「卡西尼」號信號消失。

「卡西尼」號最後軌跡模擬,每隔10秒一個點位。(來源:NASA/JPL-Caltech)

即便是縱身一跳,「卡西尼」號也要體現出更大的價值,它在衝進土星大氣後,還將轉過頭來,努力地將天線對準地球的方向,不斷傳送實時測定的大氣數據,直到粉身碎骨……

20年的飛行,13年辛勤工作,環繞土星飛行200多圈,總歷程超過78億公里,132次近距離飛越土衛,向地球傳回超過600GB數據,產生了3000多篇學術論文,「卡西尼」的一生可以說是居功至偉。雖然「卡西尼」號在土星大氣中大概只能存活2分鐘,但是,「化作春泥更護花」,土星——應該是它榮耀一生的最佳歸宿。向「卡西尼」號致敬!


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