再見，卡西尼 Q

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編者按

2017年9月15日晚，中國科學院國家空間科學中心博士、現中國運載火箭技術研究院總體設計部型號設計師錢航再次做客央視新聞網路直播間，為廣大網友解讀卡西尼號（Cassini）土星探測器相關技術，與廣大網友共同見證卡西尼的「華麗謝幕」。以下精選直播過程中與網友互動的問答，以及對網友直播後提問進行的回答。

作者：錢航

中國科學院國家空間科學中心博士 現運載火箭技術研究院總體設計部型號設計師

網友：卡西尼是怎麼飛往土星的？

1997年10月15日，卡西尼-惠更斯號被發射升空，它巧妙地藉助了金星、地球、木星的引力彈弓效應（或者叫借力飛行、行星借力、引力輔助、引力甩擺或引力跳板）實現加速，2004年7月1日進入環繞土星運行的軌道，成為首個進入土星軌道的無人探測器。

具體的重要時間節點如下：

1997年10月15日，卡西尼發射升空；

1998年4月26日，卡西尼首次掠過金星，獲得第1次加速；

1999年6月25日，卡西尼第二次掠過金星，獲得第2次加速；

1999年8月18日，卡西尼掠過地球，獲得第3次加速；

2000年12月30日，卡西尼飛臨木星周圍，獲得最後一次加速；

2004年5月18日，卡西尼正式進入土星系。

2004年7月1日，卡西尼進入環繞土星運行的軌道。

網友：什麼是借力飛行，怎麼做到的？

借力飛行技術是指藉助大天體如行星的引力調整或改變探測器飛行軌道的軌道設計技術。採用借力飛行技術，可以減小星際探測任務發射能量和總的速度增量，是進行深空探測的有效途徑。

在太陽系行星際探測中，已經廣泛採用了借力飛行技術。它從兩個方面使探測器向飛行軌道發生變化：一是根據探測天體的質量、探測器的飛越高度和相對速度，使軌道受到一定程度的偏轉；二是根據探測器的飛入角大小而改變其速度。因此，為了準確地利用借力飛行，應當事先確定探測器的飛入高度和飛入角度，並隨時注意其速度的微小變化。

這樣，探測器在行星際航行中，必須進行跟蹤、監測和調整，而且只要確切知道探測器在任何時刻的位置和速度，就有可能對它的軌道進行必要的調整，從而最終飛向目標天體。

網友：為什麼讓卡西尼在土星大氣中焚毀？

美國宇航局（NASA）為卡西尼號選擇的墓地在土星上層大氣中，一是因為首先要確保不破壞土衛六泰坦（Titan）的表面環境，讓其保持最原始的狀態，二是因為即便是嚴格消毒滅菌過的探測器也不敢保證不會將地球生命引入到土衛六的環境中。

根據卡西尼號的探測，土衛六是個非常複雜的有機化學工廠，這是一個天然的有機化學實驗室，宇宙從無機環境到有機環境，這是一個突破，而土衛六就是一個潛在的生命誕生之地。

網友：卡西尼把最後數據傳回地球需要多長時間？

卡西尼號在9月15日發送最後信號的具體時間，根據上次報告，是太平洋時間9月15日4:55分(北京時間9月15日19:55分)，比幾個月前計算的時間提前了大約13分鐘。但是實際上，卡西尼號那時早已燒毀，它在83分鐘之前就已被燒毀，這是數據以光速從土星傳輸到位於美國加利福尼亞州的帕薩迪納市（噴氣推進實驗室由帕薩迪納的加州理工學院負責管理）所需要的時間。

網友：土星大氣上六邊形風暴是怎麼回事？

科學家發現該風暴的外緣部位較薄，其中反射光比較強，估計速度為每秒150米，加州理工學院卡西尼成像小組成員安德魯·英格索爾認為這個風暴很像地球上的颶風，但是其規模特別巨大，同時也暗示了土星大氣的上層結構中存在的氣體成分。

為了研究土星六邊形風暴，科學家此前還使用旋轉汽缸模擬土星大氣環境，觀察是否能製造出這種奇異的流體模型，結果發現隨著自轉速率的提高，上層氣流形成了多邊形模樣，在不同自轉速率情況下，可以形成不同結構的流體形狀，這個實驗說明土星上的六邊形風暴外形與土星的自轉速率存在很大關係。形成如此大的六邊形可能與引力約束有關。

網友：為什麼科學家們對土衛六這麼感興趣？

科學家們已經了解到，土衛六具有眾多和地球相同的特徵：湖泊、丘陵、窪地、河谷以及泥濘的平原。土衛六的大氣中，還有霧、霾和雨雲等現象，和早期的地球極為相似，因此被稱為「微縮版遠古地球」。

這些雨、河流和湖泊實際上是液態烴，它們在溫暖的地球上會變成氣體，但在表面溫度僅有-180℃的土衛六表面則是液體。這些湖泊中80%是乙烷，此外還有丙烷、甲烷和乙炔。而且土衛六表面可能有更多的岩石，這就更像地球了。因此天文學家設想，土衛六上也許仍維持著最原始的生命形式。卡西尼和惠更斯對土衛六的雲層頂端做了認真的考察，果然不出所料，在那裡還真的發現了形成生命前的有機分子，這種有機分子可能是氫氰酸分子。但土衛六表面是否存在生命，仍是個謎。

作者：錢航 中國科學院國家空間科學中心博士 現運載火箭技術研究院總體設計部型號設計師

作者個人訂閱號：星際奇航

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