Cassini
Alternativní názvy |
Označení COSPAR |
Stát |
Start |
Cíl |
Sonda Cassini, nesoucí atmosférické pouzdro
Huygens, dodané Evropskou
kosmickou agenturou ESA a určené k sestupu na obří měsíc Titan, byla
vypuštěna koncem roku 1997 a po několika gravitačních asistencích u Venuše,
Země a Jupitera se v červnu 2004 přiblížila ke svému cíli.
2004-06-11 minula těsně prvního zástupce
Saturnova systému - měsíček Phoebe - a brzdící manévr
2004-07-01 ji navedl na oběžnou dráhu
kolem klenotu mezi planetami Sluneční soustavy.
Orbitální modul kombinované mise Cassini/Huygens byl poslední americkou
obří planetární sondou postavenou v 90. letech 20. století.
Byla to zároveň poslední stanice, která se ve 20. století vydala do
oblasti velkých planet. V dalších rocích byla zvolena jiná strategie
kosmického výzkumu, spočívající ve větším množství malých, jednoduchých
a relativně laciných kosmických aparátů, které ovšem mohly plnit jen
omezené úkoly. Navíc se zájem soustředil především na Mars a malá tělesa
Sluneční soustavy, takže je velice pravděpodobné, že k Saturnu se
v dohledné době žádný zástupce pozemské techniky nepodívá.
Konstrukce
Sondu postavila a provozuje NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL),
Pasadena, Cal. (USA) pro NASA Office of Space Science, Washington, DC
(USA). Hlavními partnery jsou dále European Space Agency (ESA), Paris
(Francie) a Agenzia Spaziale Italiana (ASI), Roma (Itálie).
Tříose stabilizovaná planetární sonda. Orbitální část sondy má suchou
hmotnost 2125 kg. Hmotnost pohonných látek činí 3132 kg, tzn.
hmotnost sondy samotné je 5257 kg. Při startu je k sondě
připojeno sestupové pouzdro Huygens
o hmotnosti 320 kg. Společně s adaptérem, kterým je sestava
upevněna na nosnou raketu, představuje startovní hmotnost 5712 kg.
Většinu představují pohonné látky, z nichž více než polovina je
potřeba na brzdící manévr u Saturnu v trvání 96 min. Jedná se
zatím o největší a nejkomplexnější realizovanou meziplanetární sondu
(stav 2004).
Kosmické plavidlo je vysoké 6.8 m a největší průměr představovaný
parabolou vysokoziskové antény činí 4 m. Z tělesa sondy vyčnívá
řada nosníků, z nichž největší je 11 m dlouhá tyč nesoucí
magnetometr. Další tři desetimetrové anténní tyče jsou uspořádány do
tvaru Y. Větší část sondy a přístrojů je ukryta pod vícevrstvou
jantarovou nebo matově černou fólií. Fólie chrání sondu před extrémními
teplotami v kosmu a udržuje vnitřní teplotu na hodnotě vyhovující
palubnímu počítači a ostatním elektronickým prvkům. Pokrytí obsahuje
rovněž vrstvy z mylaru, které mají za úkol chránit sondu před nárazy
mikrometeoritů.
Jednotlivé stavební prvky sondy jsou propojeny přibližně 22000 spoji a
asi 12 km kabelů.
Hlavní těleso sondy má přibližně válcový tvar a skládá se z dolního
konstrukčního modulu, středního pohonného modulu a horního konstrukčního
modulu. Na horní část je upevněna pevná vysokozisková parabolická anténa
o průměru 4 m. V polovině výšky je připojena paleta nesoucí
kamery a další přístroje dálkového průzkumu a druhá paleta obsahující
přístroje určené ke studiu magnetických polí a nabitých částic. Na těchto
dvou paletách se nachází většina vědeckého vybavení sondy. Obecně platí,
že celá sonda musí být natáčena podle potřeby zaměření jednotlivých
přístrojů. Tři přístroje mají nicméně možnost natáčet se kolem jedné osy.
Na začátku letu se vyklápí řada nosníků. Jsou mezi nimi tři tyčové antény
sloužící k detekci plazmových vln a 11 m nosník magnetometru,
který se pružinovým mechanismem rozkládá ze schránky připevněné na horním
konstrukčním modulu.
Tříosá stabilizace se realizuje buď pomocí tří setrvačníků (jemná
orientace) namontovaných podél tří hlavních os sondy nebo prostřednictvím
16 malých reaktivních motorku o tahu 0.5 N (hrubá orientace).
Orbitální část Cassini je sestavena ze 12 technických subsystémů
zajišťujících veškeré funkce kosmického plavidla včetně elektrického
zásobování, počítačového zpracování, telekomunikace, řízení orientace,
pohonu, vzájemného propojení atp.
Nosná konstrukce je tvořena kostrou poskytující mechanickou podporu
a rozmístění veškerého letového vybavení sondy a sestupového pouzdra
Huygens. Navíc slouží jako ekvipotenciální
schránka (uzemňovací prvek), který poskytuje odstínění proti rádiovému
rušení, ochranu proti kosmickému záření a nárazům mikrometeoroidů. Nosná
konstrukce sestává z horního konstrukčního modulu, obsahujícího mj.
12 van elektroniky, přístrojové palety a nosník magnetometru. Dalšími
částmi jsou spodní konstrukční modul, podpůrná konstrukce, na níž je
upevněna sonda Huygens, nízkoziskové a vysokoziskové antény, generátor
elektrické energie, hlavní raketové motory, korekční motorky a další vybavení.
Povelový a datový systém zajišťuje ústřední zpracování veškerých
dat, příjem povelů ze Země a vysílání údajů. Veškeré systémy jsou zdvojeny
pro případ možné závady v některé části. Subsystém přijímá povely
z řídícího střediska a data prostřednictvím rádiového systému.
Povelový a datový systém používá dva redundantní polovodičové záznamníky
a dva řídící počítače programované v jazyce Ada. Paměťová kapacita
každého záznamníku obnáší 2 Gbit. Vědecká a technická data určená
k odvysílání na pozemní stanici jsou nejprve zpracována a
zformátována v povelovém a datovém systému a teprve potom předána
do rádiového subsystému. Povelový a datový systém obsahuje software,
který je schopen zachránit sondu v případě selhání a v případě
nutnosti může na kritickou letovou situaci samostatně reagovat. Kapacita
paměti povelového a datového subsystému představuje 512 kB v části
RAM [=Random Access Memory] a 8 kB v části PROM [=Programmable
Read-only Memory].
Systém řízení polohy a orientace zjišťuje nepřetržitě orientaci
sondy v prostoru ve třech osách a polohu vzhledem k Zemi, Slunci,
Saturnu a dalším kosmickým objektům. Poskytuje základní údaje pro přesné
zaměření přístrojů a řídí v některých případech kontrolovanou rotaci,
jestliže přístroje vyžadují skanování cíle. Subsystém obsahuje řadu
senzorů včetně soustavy slunečních čidel, sledovače hvězd, měřiče zrychlení
v ose Z a tři gyroskopické inerciální jednotky. Každá z těchto
jednotek je sestavena ze čtyř setrvačníků, tři jsou v navzájem kolmých
rovinách, čtvrtý je orientován šikmo ke všem zbývajícím. Subsystém konečně
tvoří také ovládací prvky závěsů hlavních raketových motorů a záložního
setrvačníku. Dva redundantní počítače opět programované v jazyce
Ada zpracovávají všechny údaje získané ze shora jmenovaných prvků a
výsledky předávají na ovládací prvky motorových jednotek nebo silových
setrvačníků. Kapacita paměti sytému řízení polohy a orientace obnáší
512 kB RAM a 8 kB PROM.
Kabelový systém je tvořen silovou kabeláží a datovými kabely.
Propojuje tři elektrické generátory se subsystémem elektrického zásobování,
pyrotechnikou a vnějším radiátorem. Převádí data z povelového a
datového systému do dalších skupin. Kabelové propoje umožnily technikům
přístup k elektronice sondy během montáže a zkoušek.
Pohonný subsystém umožňuje ovlivňovat dráhu sondy a měnit její
orientaci. Pracuje na základě informací ze systému řízení orientace a
polohy. Poloha je udržována mj. 16 malými raketovými motorky o tahu
0.5 N uspořádanými do čtyř skupin po čtyřech kusech. Pomocí nich se
dá udržovat nebo naopak měnit orientace sondy v prostoru pokud je
potřeba např. zaměřit přístroje do určitého bodu. Pomocí těchto motorků
se dají rovněž provádět malé korekce dráhy pro Δv<5 m/s.
Jako palivo slouží hydrazin, jehož má sonda na začátku mise zásobu
132 kg. Větší dráhové změny (Δv>5 m/s) se uskutečňují
zdvojenými raketovými motory s regulovaným tahem o přibližné velikosti
445 N. V hlavních motorech se používá dvousložkových kapalných
pohonných látek, kterými jsou oxid dusičitý a monomethylhydrazin. Zásoby
KPL pro hlavní motor tvoří 1130 kg monomethylhydrazinu a 1870 kg
oxidu dusičitého. S touto zásobou lze provést celkovou změnu rychlosti
sondy o Δv=2360 m/s. Motory jsou uloženy ve výkyvných závěsech,
čímž se dá měnit směr vektoru tahu. V průběhu dlouhého letu jsou
motory chráněny odsunovatelným krytem před nárazy mikrometeoroidů. Kryt
lze odstranit a vysunout několikrát (nejméně 25x) a pro případ závady je
možno ho pyrotechnicky odstřelit.
Systém řízení teploty udržuje teplotu v různých částech sondy
v povolených mezích. Je tvořen celou řadou nejrůznějších technologií,
z nichž většina je pasivního charakteru. Nad vanami elektroniky jsou
umístěny automaticky ovládané žaluzie. Pokud je zapotřebí konstantní
teplota v určitém segmentu sondy, jsou použity radioizotopové topné
články. Sonda je zabalena do několika vrstev izolační fólie. Elektrické
topné články jsou rozmístěny na mnoha místech a jsou ovládány hlavním
počítačem podle údajů z mnoha tepelných čidel. Celá sonda a pouzdro
Huygens je v určitých fázích letu
zastíněna parabolickou anténou.
Systém mechanických zařízení zajišťuje pyrotechnické oddělení
kosmického plavidla od adaptéru nosné rakety a pružinový mechanismus
použitý k odstrčení sondy od nosného prostředku. Subsystém dále
zajišťuje vyklopení nosníku magnetometru a rozklopení antén a dalších
tyčí s vědeckými přístroji.
Polovodičová paměť bez jakýchkoliv pohyblivých částí je základním
záznamovým zařízením na palubě sondy. Sonda je vybavena dvěma záznamníky
o kapacitě 2 Gbit ve formě DRAM [=Dynamic Random Access Memory].
Jelikož je paměť vysoce citlivá na poškození kosmickou radiací, jsou
záznamníky obloženy hliníkovými deskami o síle kolem 12 mm. I přesto
se počítá s postupnou degradací paměti a se snížením její kapacity
až o 10% na konci mise. Data jako telemetrie mohou být ukládána
v oddělených souborech, nebo mohou být zapsána do záznamníku. Zápis
a přehrávání dat řídí povelový a datový subsystém. Data jsou periodicky
vysílána na Zemi a paměť je mazána.
Anténní systém představuje především vysokozisková parabolická
anténa, která je schopna vysílat a přijímat ve čtyřech vlnových pásmech -
X, Ka, S a Ku. Parabolickou anténu a dvě nízkoziskové antény pro misi
poskytla Italská kosmická agentura ISA. Jedna z nízkoziskových antén
je situována na parabole vysokoziskové směrové antény a druhá je připojena
na tělese sondy pod místem připojení atmosférického pouzdra
Huygens. Nízkoziskové tyčové antény
jsou určeny pro pásmo X. Během letu ve vnitřních oblastech Sluneční soustavy
je parabolická anténa nasměrována ke Slunci a používá se jako slunečník
chránící Cassini před přehřátím. V těchto fázích letu a jako nouzové
spojení později se používají ke komunikaci se Zemi nízkoziskové antény.
Energetický systém je tvořen třemi radioizotopovými termoelektrickými
generátory. Generátory pracují na principu přímé přeměny tepla vznikajícího
přirozeným radioaktivním rozpadem 3x10.9 kg PuO2
na elektrickou energii. Elektrický výkon na začátku letu je 3x300 W,
po příletu k Saturnu má být asi 3x250 W, po ukončení primární
části mise po jedenácti letech poklesne na 3x210 W. Elektrická
energie je konvertována na stejnosměrné napětí 30 V a používá se
kromě napájení nejrůznějších přístrojů a subsystémů sondy také k aktivaci
pyrotechnických obvodů. Oxid plutonia se používá rovněž pro 82 malých
radioizotopových topných článků. Každý z nich produkuje asi 1 W
energie, kterou se udržuje teplota uvnitř jistých úseků sondy.
Vědecké vybavení
Na palubě se nacházejí následující přístroje a provádějí se experimenty:
- radiolokátor RADAR určený především k výzkumu atmosféry a
povrchu Titanu a dalších pevných těles jako např. asteroidů a měsíců
Saturnu;
- kamerový systém ISS [=Imaging Science Subsystem] je základním
zobrazovacím vybavením sondy a sestává ze širokoúhlé a úzkoúhlé
kamery;
- rádiový experiment RSS [=Radio Science Subsystem] využívá rádiové
aparatury sondy především ke studiu vlastností atmosfér;
- mapující spektrometr pro viditelné a infračervené pásmo VIMS
[=Visible and Infrared Mapping Spectrometer];
- kombinovaný infračervený spektrometr CIRS [=Composite Infrared
Spectrometr];
- analyzátor kosmického prachu CDA [=Cosmic Dust Analyser];
- výzkum rádiových a plazmových vln RPWS [=Radio and Plasma Wave
Science];
- plasmový spektrometr CAPS [=Cassini Plasma Spectrometer];
- ultrafialový zobrazovací spektrograf UVIS [=Ultraviolet Imaging
Spectrograph];
- magnetosférické zobrazovací zařízení MIMI [=Magnetospheric Imaging
Instrument];
- magnetometr MAG [=Dual Technique Magnetometer];
- hmotový spektrometr iontů a neutrálních částic INMS [=Ion and
Neutral Mass Spectrometer].
Kromě výše uvedených experimentů se provádí tzv. interdisciplinární
vědecký výzkum IDS [=Interdisciplinary Scientist investigation], využívající
kombinace předchozích měření ke zjišťování vědeckých dat o dějích a
objektech, pro které neexistuje samostatný vědecký přístroj. Pozornost
je zaměřena na:
- prstence a prach;
- satelity a asteroidy;
- cirkulaci plasmy a působení magnetosféry a ionosféry;
- plasmové prostředí v magnetosféře Saturnu;
- původ a vývoj Saturnova systému;
- aeronomii Titanu a Saturnu;
- atmosféry Titanu a Saturnu.
Průběh letu
Vzhledem k velkému časovému odstupu od startu sondy a zpracováním
kapitoly věnované průběhu letu budou přednostně zařazovány aktuální
informace a minulý průběh letu, uváděný jen zatím heslovitě, bude doplňován
postupně. Zájemcům o mnohem podrobnější informace o průběhu letu
doporučujeme pravidelné týdenní Status Reporty vydávané JPL nebo jejich
zkrácenou verzi, kterou zařazujeme do sekce
Horkých novinek.
Sonda odstartovala 1997-10-15 v 08:43 UT
z kosmodromu na Cape Canaveral pomocí nosné rakety Titan 4B
Centaur. Jelikož nosná kapacita použitého nosiče neumožňovala přímý let
k Saturnu, byla použita složitá trajektorie s postupným
urychlováním u několika planet (tzv. trajektorie VVEJGA
[=Venus-Venus-Earth-Jupiter Gravity Assist]).
Cassini dvakrát prolétla kolem Venuše. Poprvé k tomu došlo v dubnu
1998 a podruhé v červnu 1999. Kolem Země byla urychlena v srpnu
1999. Kromě těchto gravitačních asistencí bylo vykonáno několik dráhových
korekcí. Při letu pásem asteroidů se sonda přiblížila na vzdálenost
několika miliónů kilometru k asteroidu (2685) Masursky. Na
přelomu roků 2000 a 2001 minula sonda Jupiter, kde prováděla simultánní
vědecký výzkum s družicí Galileo. Od února 2004 se přiblížil
Cassini na takovou vzdálenost k Saturnu, že mohla být zahájena
přibližovací fáze intenzivního vědeckého pozorování.
2004-05-27 vykonala sonda Cassini kritický
korekční manévr TCM-20 [=Trajectory Correction
Maneuver], který ji navedl na plánovanou průletovou dráhu kolem
nejvzdálenějšího měsíce Saturnu Phoebe. Motor byl v činnosti 362 s
a během manévru bylo dosaženo změny rychlosti Δv=34.7 m/s.
Odchylka od plánované změny rychlosti byla menší než přípustné tolerance.
Manévr byl očekáván s velkým napětím, protože se měl po skoro pěti
letech nečinnosti vyzkoušet hlavní motorový systém používající dvousložkové
kapalné pohonné látky. Úspěšná funkce motoru byla podmínkou pozdějšího
navedení sondy Cassini na oběžnou dráhu kolem Saturnu. Zatímco k Saturnu
zbývalo ještě 19 mil. km, Phoebe se nacházel pouhých
9 mil. km před kosmickým průzkumníkem. Během manévru bylo
rádiové vysílání vedeno přes nízkoziskovou anténu LGA-2
[=Low Gain Antenna], protože orientace sondy neumožňovala zamířit
parabolickou anténu k Zemi. LGA-2 byla
poprvé použita po dlouhé přestávce, která uplynula od průletu sondy kolem
Země.
2004-06-11 uskutečnila sonda první těsné
přiblížení k tělesu Saturnova systému. Průlet kolem měsíce Phoebe
byl současně prvním setkáním s tímto malým satelitem nepravidelného
tvaru. Cassini se přiblížila na minimální vzdálenost 2068 km a
pohybovala se relativní rychlostí 5.81 km/s (20900 km/h)
k Saturnu. Během průletu byly všechny optické přístroje orientovány
na Phoebe a teprve poté, co se sonda opět vzdálila, mohla být poloha
sondy a zároveň parabolické antény změněna a získaná data odvysílána na
Zemi. Signál byl zachycen 2004-06-12
v 16:52 UT (07:52 PDT) stanicemi DSN Madrid a pak Goldstone.
Zásadní údaje byly získány pěti přístroji: CIRS, ISS, RADAR, UVIS a VIMS.
Maximální vědecký přínos byl podmíněn aktualizací programu, který na
poslední chvíli umožnil přesnější zaměření přístrojů na měsíc. Vyhodnocení
získaných údajů začalo a bude trvat několik týdnů.
2004-06-16 se uskutečnila dráhová korekce
TCM-21 [=Trajectory Correction Maneuver].
Hlavní motor pracoval 38.38 s a bylo dosaženo změny rychlosti
Δv=3.68 m/s. Po úspěšně provedené dráhové korekci se sonda
Cassini nacházela na posledním úseku cesty k Saturnu. Na palubu
sondy byla předána data pro manévr SOI [=Saturn Orbit Insertion], který
se má uskutečnit dne 2004-07-01.
Sonda se pohybovala po korekci TCM-21
[=Trajectory Correction Maneuver] po perfektní trajektorii, a proto byl
další korekční manévr TCM-22, plánovaný zhruba
týden před příletem k Saturnu, jako nepotřebný zrušen. Operace
spojené se SOI byly oficiálně zahájeny dne 2004-06-22.
Od tohoto dne začalo nepřetržité sledování sondy stanicemi DSN [=Deep
Space Network].
2004-06-29 byly na sondu odeslány poslední
pokyny pro další dny zahrnující především operace spojené s naváděním
na oběžnou dráhu. Od tohoto okamžiku zbývalo řídícímu středisku, vzhledem
k časovému zpoždění rádiového signálu, které činilo 1 hod
24 min v jednom směru, jen s napětím očekávat, jak celý
kritický manévr dopadne. Přesný okamžik zážehu brzdícího motoru byl
stanoven na 02:35:42 UT dne 2004-07-01.
2004-06-30 začalo sondě Cassini prozatím
nejkritičtější období za celou dobu putování vesmírem. Stav systémů byl
nadále skvělý a meziplanetární stanice pokračovala v bezchybné
cestě k Saturnu. Ve 14:00 UT byly zapojeny topné články na
servopohonech závěsů, řídících směr vektoru tahu hlavních raketových
motorů. V 16:00 UT se sonda nacházela ve vzdálenosti
650 tisíc km od planety a pohybovala se rychlostí 12 km/s.
Ve 22:00 se vzdálenost zkrátila na 375 tisíc km a rychlost
vzrostla na 15 km/s. V 19:30 UT měla proběhnout kalibrace
akcelerometrů. Palubní počítač rozběhl poslední přípravné operace před
zapálením motoru. Hlavní anténa Cassini stále ještě mířila k Zemi
a komunikace probíhala normálním způsobem. Ke změně orientace mělo dojít
až dalšího dne, těsně před průletem rovinou prstenců.
2004-07-01 v 00:51 UT (časy jsou
udávány jako ERT [=Earth-Received Time] to je v okamžiku, kdy by
mohly být zaznamenány na Zemi, skutečná událost se odehrála u Saturnu o
1 hod a 24 min dříve) přešlo vysílání sondy z vysokoziskové
parabolické antény na nízkoziskovou anténu LGA-1
[=Low-Gain Antenna]. Byl zcela zastaven přenos telemetrie a na Zemi byla
registrována pouze nosná vlna. Přibližně v 01:11 UT mělo být
zahájeno otáčení sondy tak, aby ve směru letu mířila parabolická anténa,
která během průletu rovinnou prstenců slouží jako ochranný štít před
dopady prachových částic. Otáčení probíhalo velmi pomalu a bylo dokončeno
po 10 minutách. Anténa má konstrukci z materiálů, které jsou
velice odolné proti poškození. I přesto je setkání s částicemi
obíhajícími kolem Saturnu v rovině prstenců považováno za velice
riskantní. Na Zemi zatím proběhlo menší vzrušení týkající se stanice
DSN v Austrálii poblíž Canberry. V oblasti vál prudký vítr a
hrozilo nebezpečí, že obří parabola nebude moci spolehlivě zachycovat
slabý signál z kosmu. Vítr se naštěstí uklidnil a Canberra se
zapojila do sledování.
Ve 02:11 UT protnula dráha sondy ve vzdálenosti 158500 km od
planety rovinu prstenců v mezeře mezi slabými prstenci F a G.
Trajektorie přitom přecházela z jižní hemisféry na severní. Se
zkracující se vzdáleností od Saturnu neustále narůstala rychlost sondy.
Ve 02:18 UT už činila asi 22.8 km/s. Po přechodu pásmem
zvětšeného nebezpečí srážky s kosmickým tělískem bylo nutno sondu
opět kompletně otočit o 180°, tentokrát tak, aby tah raketového motoru
působil proti směru letu. K tomu došlo ve 02:21 UT a obrat
trval opět asi deset minut. To již k okamžiku zážehu zbývaly
skutečně jen minuty. Ve 02:26 UT bylo z rozboru přicházejícího
signálu zřejmé, že sonda přežila průlet "minovým polem" a chystá se
k brzdícímu manévru. O dokončené obrátce bylo řídící středisko
vyrozuměno kolem 02:34 UT.
Minutu před plánovaným spuštěním motoru byly otevřeny ventily a začalo
tlakování potrubí.
02:35:42 UT - zážeh hlavního motoru se podařil a Cassini začíná
brzdit. Ve 02:40 se pohybuje rychlostí asi 24.6 km/s a stále se
blíží k Saturnu. Ve 02:42 UT činí vzdálenost k planetě
asi 69200 km a podle sdělení řídícího střediska pracuje motor
bezchybně. O tři minuty později se pohybuje Cassini rychlostí přes
25 km/s a Saturn je vzdálen 66800 km.
Po deseti minutách hoření hlásí řízení letu, že vše probíhá normálně.
Ve 02:58 UT letí sonda 56300 km nad oblačnou přikrývkou a řítí
se rychlostí 25.9 km/s. Motor pracuje podle předpokladů. Ve 02:59 UT
je sonda z pohledu ze Země zakryta prstencem F. Vzhledem k tomu,
že se jedná o velmi řídký prstenec, není spojení podstatně omezeno.
Ve 03:08 UT se sonda ztrácí za výrazným prstencem A a spojení se
Zemí není možné po dobu asi 25 min. Rychlost už dosáhla 26.8 km/s.
Ve 03:12 zbývá do vypnutí motoru ještě celá hodina, manévr však probíhá
bez problémů. Ve 03:16 UT pokračuje zákryt za prstencem A, přesto
hmotou prstenců pronikl na Zemi krátký signál.
Ve 03:24 UT má Cassini za sebou polovinu plánované doby brždění.
Ve 03:27 UT se pohybuje sonda 33000 km nad oblaky Saturnu
rychlostí 28.8 km/s. Ve 03:31 UT se objevuje kosmické plavidlo
v mezeře mezi prstenci A a B a příjem rádiových signálů je asi na
6 min obnoven. Pak se signál od 03:37 UT opět na 28 minut
ztrácí za prstencem B.
Ve 03:38 se Saturn přiblížil již na 26900 km a rychlost dosáhla
29.7 km/s. Ve 03:55 UT už bylo dosaženo takové změny rychlosti,
že by Cassini zůstal na oběžné dráze kolem Saturnu i v případě, že
by nyní motor selhal. Dráha by ale byla zcela nevhodná pro plánovaný
vědecký výzkum. Motor proto pracuje dál.
Ve 03:57 se sonda pohybuje rychlostí 30.8 km/s a blíží se
k nejnižšímu bodu dráhy. Ve 04:03 UT prolétá Cassini nejblíže
oblačné přikrývce Saturnu, od které ji dělí pouhých 19980 km. Již
nikdy více se nepodívá na Saturn z menší vzdálenosti.
Ve 04:05 UT opouští sonda zákryt za prstencem B a spojení je obnoveno.
Zatím se sice ještě mezi sondou a Zemí nachází slabý prstenec C, ale ten
již není schopen rádiové vysílání přerušit. Dopplerův posun rádiového
signálu ve 04:07 UT ukazuje, že sonda brzdí poněkud intenzivněji,
než se předpokládalo - motor má patrně o něco vyšší výkon, není to
však žádná zvláštní komplikace. Cassini se vzdaluje od planety a rychlost
klesá.
Ve 04:12 UT se podle plánu vypojuje hlavní raketový motor a sonda
se stává první umělou družicí Saturnu. Řídící středisko vzápětí oznamuje,
že doba hoření se lišila o 1 s oproti plánu. Během práce motoru bylo
spotřebováno 850 kg KPL, což je asi jedna třetina původní zásoby při
startu ze Země. Změna rychlosti činila Δv=626.17 m/s. Hlavní motor,
který je projektován na celkovou dobu činnosti 700 min, přidal
k již dříve provozovaným 100 minutám dalších 96 minut
během navádění na oběžnou dráhu.
V okamžiku zapálení motorů se pohybovala sonda rychlostí 24.26 km/s
a na konci brždění činila rychlost 30.53 km/s. Zdánlivý paradox
zvýšení rychlosti je naprosto v pořádku. Analogicky by se chovalo
vozidlo sjíždějící ze svahu (zde gravitační pole Saturnu), které by mělo
před sebou stejně velký protisvah. Pokud by nebrzdilo, rychlost by se
až do nejnižšího bodu trati (maximální přiblížení k planetě) neustále
zvyšovala a setrvačností by pak překonalo následující stoupání. Pokud
při sjíždění dolů částečně brzdím, rychlost se sice také až do nejnižšího
bodu může zvyšovat - záleží na intenzitě brždění, ale pak již vozidlo
(sonda) nemá dostatek energie, aby překonalo následující svah (úsek
dráhy vzdalující se od planety) a zůstává uvězněno mezi dvěma kopci (na
oběžné dráze kolem Saturnu).
Ve 04:15 UT bylo naplánováno opětovné uzavření krytu nad tryskou
raketového motoru, který bude opět chráněn při průletu rovinou prstenců.
Ve 04:17 UT je na základě Dopplerovského měření potvrzeno, že je
Cassini na dobré dráze.
Ve 04:18 UT se začala sonda opět natáčet parabolickou anténou směrem
k Zemi. Během spojení se mělo potvrdit, že vše proběhlo podle plánu
a Cassini pokračuje podle stanoveného scénáře. Ve 04:21 skončila kritická
fáze motorického navádění na oběžnou dráhu. Ve 04:24 UT prolétla
sonda za prstencem D, ve 04:30 byl dokončen obrat a bylo konečně navázáno
spojení se Zemí přes parabolickou anténu rychlostí 1896 bps. Řídící
středisko ovládlo nadšení, když bylo potvrzeno, že brzdící manévr proběhl
perfektně.
Po minutě vysílání se opět Cassini natočil, tentokrát tak, aby přístroje
mířily na prstence. Začala vědecká část fáze maximálního přiblížení,
přičemž hlavní důraz byl kladen na fotografování a měření magnetosféry.
Během vědecké fáze průletu byly v činnosti přístroje MAG, INMS, CAPS,
RPWS a samozřejmě optické sledovací přístroje, které se soustředily na
snímkování prstenců.
Ve 04:39 UT měl být podle plánu odhozen kryt přístroje INMS [=Ion
and Neutral Mass Spectrometer] a spektrometr měl zahájit sběr vědeckých
dat. Kryt chránil přístroj od startu až do tohoto okamžiku proti případnému
znečištění spalinami z motoru. Dříve než byl kryt oddělen, INMS byl
naplněn argonem, který slouží k izolaci a ochraně vnitřních stěn.
Přístroj byl připojen na elektrické napájení a poprvé od začátku mise
začal poskytovat vědecká data. Ve 04:54 UT prolétala sonda za
prstencem C, komunikace se Zemí by byla i v této době možná, ale
stejně se neuskutečňovala, neboť přednost měla orientace s ohledem
na vědecký výzkum. Ve 04:57 se Cassini schovala za disk Saturnu.
V 05:17 se v době rádiového black-outu
konala v JPL tisková konference, kde byli zájemci seznámeni
s dosavadním průběhem navádění na oběžnou dráhu. Bylo oznámeno, že
parametry dráhy, až na malou odchylku, která bude korigována v příštích
dnech, odpovídají předpokladům. Upřesněna byla doba hoření motoru. Kvůli
zvětšenému výkonu bylo hoření ukončeno o jednu minutu dříve oproti
předpokladům.
V 05:32 UT se sonda opět začala natáčet směrovou anténou dopředu,
protože se blížil druhý průlet rovinou prstenců, tentokráte od severní
strany. V 05:33 UT se Cassini vynořil ze zákrytu za Saturnem,
nicméně zůstával zakryt prstencem A. Mimo něj se sonda dostala až
v 05:44 UT. V době, kdy dráha sondy protínala rovinu prstenců,
přístroj RPWS [=Radio and Plasma Wave Science] detekoval maličké plasmové impulsy
vyvolané nárazy prachu. Jejich frekvence dosáhla až 680 zásahů za sekundu.
Velikost prachových částeček byla srovnatelná s částečkami
cigaretového kouře. Během průletu rovinou prstenců došlo přibližně
k 100000 nárazům prachu na kosmické plavidlo za kritických pět minut.
Zásahy sondy se nijak nepříznivě neprojevily.
V 05:58 UT protnula trajektorie stanice rovinu prstenců ve
vzdálenosti 158500 km od planety a rovněž i nyní neutrpěla znatelnou
újmu. Poté, co bylo těleso sondy orientováno parabolickou anténou k Zemi,
mělo být v 07:00 UT navázáno normální spojení se Zemí. Bylo
zahájeno vysílání dat z doby největšího přiblížení nejprve přes
stanici DSN Madrid a poté přes DSN Goldstone. Vysílání veškerých vědeckých
dat mělo trvat 19.5 h.
V 07:12 UT byl znovu odsunut kryt hlavního raketového motoru,
který je tak opět připraven na další velké korekce dráhy. V 10:49 UT
bylo řízení orientace sondy předáno zpět z raketových motorků na
soustavu silových setrvačníků.
Krátce po 12:30 UT začaly do řídícího střediska přicházet první
snímky pořízené z bezprostřední blízkosti při letu nad prstenci, ze
vzdálenosti, která v dalším průběhu mise nebude nikdy menší. První
černobílé obrázky zachycovaly dosud nevídané detaily. Ve 13:00 UT
se už první neupravené ukázky objevily na internetu. Celkem bylo
odvysíláno 61 obrázků.
V 17:00 UT se konala konference ve středisku JPL. Na ní oznámil
manažer projektu Robert Mitchell, že operace SOI skončila perfektně a
v jejím průběhu se nevyskytl ani jediný poplach. Proběhlo vyhodnocení
skutečné dráhy po motorickém manévru. Podle prvních závěrů se zdá, že
zážeh motoru, který byl plánován za několik dní a který měl upravit
dráhovou odchylku, bude moci být zrušen.
Na trajektorii vzdalující se od Saturnu se sonda
2004-07-02 přiblížila poprvé k největšímu
měsíci systému. Měsíc Titan minula ve vzdálenosti 339000 km
v 10:54 UT. Ačkoliv v budoucnu se uskuteční celá řada
mnohem těsnějších přiblížení, byla již
tato příležitost využita k vědeckým sledováním. Už tento předběžný
průzkum přinesl celou řadu zajímavých zjištění. Především se podařilo
identifikovat některé povrchové útvary a hrubě stanovit mineralogické
složení povrchu.
Motor při brzdícím manévru SOI pracoval perfektně a dosažená dráha byla
natolik přesná, že bylo možno upustit od doladění trajektorie
OTM-001 [=Orbital Trim Maneuver], které bylo
plánováno na 2004-07-03. Původně se
počítalo s tím, že bude nutno změnit rychlost o Δv=5 m/s.
Rovněž další rezervní manévr OTM-001a plánovaný
na 2004-07-17 s předpokládanou změnou
rychlosti kolem Δv=1 m/s bylo možno zrušit.
Dne 2004-07-05 vstoupil Saturn do konjunkce
se Sluncem (nacházel se za Sluncem). V 05:44 UT
klesl úhel mezi středem Sluncem a sondou pod 3° a dále se zmenšoval.
Rádiové spojení se sondou bylo od této chvíle velmi obtížné až nemožné.
2004-07-06 v 11:36 UT už byl
poziční úhel menší než 2°. Na sondu byly vysílány pouze zkušební
signály (asi 10 nedůležitých povelů) 10 až 20krát denně. Účelem bylo prozkoumat,
jak se mění možnosti spojení při různých pozičních úhlech. Ještě před
začátkem konjunkce kamery na sondě fotografovaly z velké vzdálenosti
malé měsíčky Mimas, Tethys, Rhea a Japetus (2004-07-03,
vzdálenost 3 mil. km). Poté byl na sondu vyslán povel, který
upravoval systém rádiového spojení. Sonda měla vysílat telemetrii
v reálném čase a po celou dobu měla zůstat hlavní anténa zaměřena na Zemi.
Období konjunkce skončilo po několika dnech. 2004-07-11
v 08:35 UT se poziční úhel zvětšil opět nad 2° a o den
později 2004-07-12 v 14:15 UT jeho
hodnota překročila 3°. Stanice v Goldstone navázala normální spojení,
které potvrdilo, že sonda je nadále ve výborném stavu.
2004-08-23 se uskutečnil zážeh hlavního motoru,
který po 51 min 8 s (Δv=392.9 m/s) činnosti zvýšil
vzdálenost nejbližšího bodu dráhy od Saturnu na hodnotu asi
300 tis. km. Manévr OTM-002 byl
nezbytný proto, aby se Cassini znovu nedostala do prostoru prstenců, jak
tomu bylo během navádění na dráhu SOI [=Saturn Orbit Insertion], a zároveň
posloužil k zacílení sondy k prvnímu těsnému
průletu kolem Titanu, k němuž má
dojít 2004-10-26.
Řídící středisko obdrželo hlášení o úspěšném zážehu v 18:15 UT.
Sonda se blíží k vrcholu svého prvního a nejdelšího oběhu kolem
Saturnu. Vzdálenost od pericentra je asi 9 mil. km a Cassini se
pohybuje relativní rychlostí 325 m/s vzhledem k Saturnu. Vůči
rychlosti kolem 30 tis. m/s, jakou se řítila během SOI, teď
prakticky "stojí na místě". Tento zážeh motoru byl třetí nejdelší za celou
dobu letu (DSM v prosinci 1998 trval 88 min a SOI dokonce
97 min).
Koncem srpna 2004 prolétla sonda apocentrem (nejvzdálenějším bodem dráhy
od Saturnu) na úvodním oběhu (označený jako Rev 0) a znovu se začala
přibližovat k planetě. Oběh Rev 0 byl formálně ukončen a byl
zahájen oběh Rev A (Rev je jiné označení pro orbit). Rozběhly se
operace související s přiblížením k Titanu,
k němuž by mělo dojít v říjnu.
Ke korekčnímu manévru OTM-003 [=Orbital Trim
Maneuver] došlo po předchozích pozemních simulacích dne
2004-09-07. Zapálen byl při něm na 3.6 s
hlavní raketový motor sondy. Byla dosažena změna rychlosti
Δv=0.49 m/s. Jednalo se dosud o nejkratší zážeh hlavního motoru.
Poté co se Cassini začala po navedení na orbitu opět vzdalovat od planety,
mířila dráha pod rovinu rovníku nad jižní polokouli Saturnu. Této
skutečnosti bylo využito především k průzkumu jižního pólu, polárních
září a k pozorování prstenců pod úhlem a ze vzdálenosti, které jsou
jinak pozemskému pozorovateli nedostupné. Začátkem září 2004 se sonda
Cassini momentálně nacházela vně magnetosféry, což bylo využito ke
specifickým vědeckým výzkumům. Např. přístroje MAPS se zaměřily na
studium vlivu slunečního větru na okolí Saturnu.
2004-09-14 došlo k již 15. komplexní
prověrce pouzdra Huygens, které bylo
dosud pevně spojeno s orbitální sekcí Cassini. Prověrka neobjevila
žádné anomálie.
2004-10-20 byly do palubního počítače přeneseny
nové sekvence povelů, jejichž podstatnou částí byly instrukce pro vědecké
přístroje během nadcházejícího
setkání s Titanem.
2004-10-23 se uskutečnil korekční manévr
OTM-004 [=Orbital Trim Maneuver], jehož hlavním
účelem bylo doladit dráhu sondy těsně před setkáním. Manévr byl zahájen
v 07:29:28 UT. Korekce prováděná malými raketovými motorky
RCS [=Reaction Control System] trvala 7 min 47 s a bylo dosaženo
změny rychlosti Δv=0.38 m/s. Jednalo se o zatím nejdelší
nepřetržité hoření motorků RCS. Zajímavé je, že předchozí korekce pomocí
RCS se uskutečnila před více než rokem dne 2003-09-10.
Od této doby se veškeré motorické manévry prováděly hlavním raketovým motorem.
Úspěch vědecké činnosti u Titanu závisel ve velké míře na podpoře komplexu
DSN v Madridu. Předpověď počasí pro oblast Madridu předpokládala
nízkou oblačnost a slabý déšť. Nebezpečné by mohly být silné deště, které
by mohly způsobit ztrátu přenášených dat. Naštěstí meteorologové pracovali
kvalitně a avizovaný slabý déšť neznamenal pro sledovací stanici žádnou
komplikaci.
2004-10-26 v 16:44 UT minula sonda
Cassini ve vzdálenosti 1176 km od povrchu Titan a na Zemi dorazily
detailní snímky, spektra a radarová data. Jednalo se o zatím největší
přiblížení k Titanu v dějinách
kosmonautiky. Největší očekávání patřilo měření přístroje RADAR. Při
tomto prvním pokusu prozkoumal aparát asi 1% povrchu a poprvé byly získány
podrobné obrázky oblačností zakryté krajiny měsíce. První signály po
skončeném průletu zaznamenala stanice Madrid v 01:25 UT dne
2004-10-27. Jedinou závadou během přiblížení
byl postižen přístroj CIRS [=Composite Infrared Spectrometer]. Na Zemi
dorazila pouze nepoužitelná data. Bylo rozhodnuto spektrometr odpojit od
napájení a znovu ho nabootovat. Po 24 h byl CIRS znovu připojen a od
té doby pracoval podle předpokladů.
Dne 2004-10-28 minula sonda měsíc Tethys
tzv. necíleným průletem ve vzdálenosti několika set tisíc km.
Příležitosti bylo využito k zatím nejpodrobnějšímu snímkování povrchu.
Dne 2004-10-29 se uskutečnil korekční manévr
OTM-005, jehož smyslem bylo opravit dráhu
ovlivněnou průletem kolem Titanu. OTM-005
vykonal hlavní raketový motor, který pracoval 4.6 s a změnil rychlost
sondy o Δv=0.64 m/s.
Cassini se nadále vzdalovala od Saturnu a vědecký výzkum se věnoval
pozorování kosmického prostředí, snímkování planety a prstenců a
fotografování malých měsíců. Analyzátor kosmického prachu CDA byl např.
nasměrován na prstenec E a měřil zastoupení prachu v okolí.
Přibližně uprostřed prvního říjnového týdne, kdy se sonda nacházela poblíž
apocentra byla zahájena sledovací kampaň přístrojů MAPS [=Magnetospheric
and Plasma Science], jejímž cílem je podrobné zmapování Saturnovy rázové
vlny a měření magnetosféry nad neosvětlenou částí planety. Ultrafialový
spektrograf UVIS pátral po záblescích způsobených nárazy meziplanetárních
tělísek metrových rozměrů na hmotu prstenců.
2004-11-19 se uskutečnila úspěšná kontrola
připravenosti k uvolnění pouzdra Huygens
a rádiového spojení prostřednictvím systému DSMS [=Deep Space Mission
System].
Dne 2004-11-20 byla provedena korekce dráhy
OTM-006 [=Orbital Trim Maneuver], jejímž
účelem bylo upravit trajektorii před druhým
těsným průletem kolem Titanu. Motorický
manévr byl vykonán hlavním raketovým motorem v 18:10 UT v délce
trvání 3 s. Jednalo se o zatím nejkratší zážeh hlavního motoru.
Dosažená změna rychlosti činila Δv=0.4 m/s.
Dne 2004-11-21 v 09:47 UT (ERT)
dosáhla sonda nejvzdálenějšího bodu oběžné dráhy od Saturnu -
apoapsis - ve vzdálenosti 78 poloměrů Saturnu a formálně byl
zahájen druhý oběh (označený B) kolem planety.
2004-11-23 se uskutečnila závěrečná kontrola
PCO [Probe Check-out] pouzdra
Huygens. Jednalo se o poslední prověrku
před oddělením pouzdra, ke kterému mělo dojít za tři týdny. První rozbor
dat ukazoval, že vše probíhalo podle očekávání.
Dne 2004-12-02 byl konečný termín pro
rozhodnutí, zda uskutečnit odpojení pouzdra
Huygens v předpokládaném termínu.
Závěrečné vyjádření všech odpovědných pracovníků znělo GO! Následně byly
2004-12-05 na výsadkovém modulu podruhé
depasivovány baterie.
Během diskuse navigačního týmu s dalšími skupinami řízení letu dne
2004-12-07 se probíraly dopady možného zrušení
plánované korekce OTM-007 [=Orbital Trim
Maneuver], která byla plánována na 2004-12-09.
Po přezkoumání všech okolností bylo rozhodnuto tento manévr neuskutečnit,
protože na dalším letu by se projevil jen neznatelně a dráha může být
doladěna přesněji až při budoucím manévru OTM-009.
Dne 2004-12-13 v 11:38 UT uskutečnila
Cassini druhé setkání s obřím měsícem Titanem. Jednalo se o poslední
průlet před uvolněním modulu
Huygens. Informace získané během průletu
umožňují verifikovat údaje z prvního přiblížení v říjnu 2004.
Telemetrii potvrzující úspěšný průlet zachytila první stanice DSN Madrid
o půlnoci z 2004-12-13 na
2004-12-14. Podle předpokladů minula sonda
měsíc ve vzdálenosti asi 1200 km. Podobně jako při posledním průletu
byl hlavní důraz kladen na sledování atmosféry Titanu. Získané informace
jsou důležité pro posouzení míry rizika při ještě bližších setkáních a
rovněž budou použity k ověření modelu atmosféry, který slouží jako
podklad pro návrh trajektorie sestupu pouzdra Huygens. Přibližně o den
později 2004-12-15 ve 02:52 UT prolétla
sonda Cassini kolem dalšího měsíce Dione. Ledový satelit minula ve
vzdálenosti 72500 km relativní rychlostí 5.3 km/s. Téhož dne
v 06:09 UT došlo k setkání s dalším měsícem Mimas na
vzdálenost 107500 km při relativní rychlosti 1.6 km/s. U obou
přiblížení se jednalo o tzv. necílený průlet, tzn. že dráha sondy před
setkáním nebyla záměrně korigována.
Zákony nebeské mechaniky zavedly sondu dne 2004-12-15
v 07:01 UT do nejbližšího bodu dráhy od Saturnu - bylo
dosaženo periapsis.
Dne 2004-12-17 byl ve 02:30:11 UT (ERT)
[=Earth Received Time] zahájen korekční manévr PTM [=Probe Targeting
Meneuvre] neboli OTM-008 [=Orbital Trim
Maneuver], který doladil dráhu spojených sond do bodu střetu s Titanem.
Korekce byla plánována na 85.1 s, přičemž mělo být dosaženo změny
rychlosti Δv=11.937 m/s. Telemetrické údaje potvrdily
t=84.9 s a Δv=11.9 m/s. Úpravu dráhy provedl hlavní motor
sondy. Další drobná dráhová korekce OTM-009
byla naplánována na 2004-12-23, těsně před
oddělením pouzdra.
Dne 2004-12-25 v 03:08 UT (ERT)
došlo po sedmi letech společného putování k oddělení sondy Cassini
a sestupového pouzdra Huygens. Modul
zahájil třítýdenní samostatnou cestu, která měla vyvrcholit ponořením do
husté atmosféry měsíce Titanu dne 2005-01-14.
Zprávu o úspěšném oddělení zaznamenala sledovací stanice NASA Deep Space
Network poblíž Madridu (Španělsko) v 15:24 UT. Všechny systémy
fungovaly podle očekávání a neobjevily náznaky jakýchkoliv problémů.
Vzdalující se pouzdro zachytily po 12 hodinách kamery ISS.
Dne 2004-12-28 ve 04:07 UT provedla Cassini
úhybný manévr OTM-010, který zajistil stanici
průlet kolem Titanu v bezpečné vzdálenosti přibližně 60000 km.
Řídící tým se nyní mohl plně věnovat nadcházejícímu setkání s měsícem
Japetus. Sekvence příkazů ovládající systémy a přístroje sondy během
průletu kolem Japeta byla odstartována 2004-12-30.
Posledního dne roku 2004-12-31 v 08:10 UT
(ERT) dosáhla Cassini opět apoapsis a zahájila oběh označený C.
Nacházela se ve vzdálenosti 60 poloměrů od Saturnu. Dalšího dne
2005-01-01 ve 02:44 UT (v řídícím
středisku ještě před koncem roku) se uskutečnilo setkání s měsícem
Japetus při relativní rychlostí 2.0 km/s a ve vzdálenosti 123390 km.
K průletu došlo nad tmavou hemisférou měsíce. Získané snímky dosahují
rozlišení až 1 km/pixel. Detaily pozorované na měsíci zanechaly
vědce v úžasu. Byly pozorovány útvary, které nemají zatím ve Sluneční
soustavě obdoby. Zvlášť vyniká 13 km vysoký hřeben, který se táhne
prakticky podél rovníku přes celou viditelnou polokouli. Do průzkumu se
zapojily i ostatní vědecké přístroje na palubě včetně radaru.
Na 2005-01-04 bylo naplánováno doladění dráhy
OTM-010A. Manévr byl proveden malými motorky
RCS [=Reaction Control System]. Zahájen byl v 00:45 UT a po
době hoření 147.6 s bylo dosaženo změny rychlosti Δv=0.14 m/s.
Jednalo se o první zážeh RCS od oddělení pouzdra
Huygens.
2005-01-14 byla zahájena dramatická operace
přistání modulu Huygens na měsíci Titanu.
Poté, co Cassini zajistila perfektní zamíření sestupového pouzdra do
správného koridoru, zůstalo jejím úkolem posloužit jako retranslační
stanice, která přijme a na Zemi předá signály z Huygense klesajícího
na povrch měsíce.
V 08:09 UT se sonda orientovala anténou směrem k Titanu a
podle plánu začala v 10:18 UT přijímat přicházející signály.
Ve 12:19 UT prolétla Cassini v nejmenší vzdálenosti od Titanu,
tentokrát to bylo přibližně 60000 km nad povrchem a vzájemná relativní
rychlost činila 5.4 km/s. Po dosednutí pouzdra na povrch sledovala
místo přistání ještě tak dlouho, dokud nezmizelo za obzorem. Další spojení
s modulem již nebylo možné i když přístroje na povrchu nadále
fungovaly. Ve 14:54 UT se sonda znovu zorientovala anténou směrem
k Zemi a v 15:07 UT zahájila přenos zaznamenaných dat.
V 18:04 UT protnula dráha rovinu prstenců a sonda přešla
z jižní polokoule na severní. Přenos dat měl být podle plánu ukončen
následujícího dne 2005-01-15 ve 13:30 UT.
Dne 2005-01-16 v 07:15 UT nejprve
Cassini minula měsíc Mimas ve vzdálenosti asi 108 tis. km a
v 07:23 se přiblížila na 189 tis. km k dalšímu měsíci
jménem Enceladus. Oba průlety byly tzv. necílené, tzn. sonda neprováděla
žádné motorické manévry, které by mohly maximalizovat vědecký přínos.
O chvíli později v 07:33 UT dosáhla Cassini bodu dráhy nejbližšího
k Saturnu (periapsis) ve vzdálenosti 4.8 poloměru planety a
formálně zahájila další oběh.
Téhož dne v 10:27 UT byla v plánu úprava dráhy
OTM-011, kterou se sonda vrátila na původní
orbitu, která byla změněna operacemi souvisejícími s vysazením pouzdra
Huygens.
Významné události nabitého dne ale ještě nebyly u konce. Ve 13:05 UT
sonda přeťala rovinu prstenců při přechodu ze severní na jižní polokouli
a v 16:58 UT se uskutečnila ještě jedna návštěva měsíce. Sonda
necíleně minula měsíc Rhea ve vzdálenosti 153.5 tis. km.
2005-01-28 se uskutečnila úprava dráhy
OTM-012 [=Orbital Trim Maneuver]. Jejím smyslem
bylo doladit dráhu kosmické stanice před nadcházejícím setkáním s Titanem
(průlet T3), ke kterému mělo dojít 2005-02-15.
Hlavní motor zahájil práci ve 20:15 UT. Během 120.1 s činnosti
se změnila rychlost sondy o Δv=18.68 m/s.
Korekce dráhy OTM-013 (nazývaná též manévr
T3 minus 3 dny) se uskutečnila 2005-02-11
a byla zahájena v 19:15 UT. Úprava trajektorie malými korekčními
motorky trvala 220.5 s a bylo dosaženo změny rychlosti
Δv=0.2072 m/s. Telemetrie po skončené operaci potvrdila, že
manévr proběhl úspěšně.
Dne 2005-02-14 byly kamery sondy zaměřeny na
přibližující se Titan. Následně zahájily pozorovací kampaň i další vědecké
přístroje. Pozorování bylo na tři hodiny přerušeno
2005-02-15 počínaje 03:35 UT, kdy se
sonda reorientovala k Zemi a odvysílala první balík dat. Poté bylo
opět zahájeno sledování Titanu. K nejtěsnějšímu setkání došlo
2005-02-15 v 08:05 UT (ERT), kdy se
sonda pohybovala ve výšce 1577 km nad povrchem relativní rychlostí
5.95 km/s. Největší objevy byly učiněny pomocí radarové sondáže,
ke které došlo teprve podruhé od zahájení průzkumu Saturnova systému. Na
získaných snímcích byly poprvé objeveny impaktní krátery, z nichž
největší měl průměr kolem 440 km. Zaujaly rovněž rovnoběžné lineární
útvary přezdívané "kočičí škrábance". Sledování Titanu skončilo
2005-02-16 v 00:40 UT (ERT), kdy
se opět sonda zaměřila anténou k Zemi a o chvíli později zahájila
vysílání výsledků měření.
2005-02-17 protnula dráha sondy opět rovinu
prstenců a ve 02:02 UT dosáhla pericentra dráhy ve vzdálenosti
3.5 průměru Saturna. Později téhož dne došlo k setkání
s měsícem Enceladus. I když se jednalo o tzv. necílený průlet,
minimální vzdálenost těles činila pouhých 1180 km.
Úprava dráhy OTM-014 se uskutečnila
2005-02-18 v 07:09 UT. Hlavní motor
pracoval 4.583 s a bylo dosaženo změny rychlosti Δv=0.71 s.
Tentýž den proběhla kalibrace inerciální plošiny IRU [=Inertial Reference
Unit]. Jednalo se o první nastavení jednotky po oddělení přistávacího
modulu v prosinci 2004. Při testu byla měněna poloha sondy ve všech
třech osách.
2005-02-23 proběhlo dálkové pozorování měsíců
Dione, Enceladus, Mimas, Rhea a Tethys kamerami ISS a UVIS.
Dne 2005-02-27 dosáhla sonda maximální
vzdálenosti od Saturnu (apoapsis) a tím začal 4. oběh kolem planety.
2005-03-02 byl v 05:59 UT zahájen
korekční manévr OTM-015. Jeho cílem bylo
doladit oběžnou dráhu stanice před očekávaným setkáním s měsícem
Enceladus 2005-03-09, kdy se má Cassini
přiblížit na pouhých 500 km. Hlavní motor pracoval 40.1 s a
bylo dosaženo změny rychlosti Δv=6.2 m/s.
2005-03-03 bylo provedeno vyhodnocení dat
z korekce dráhy OTM-015. Úprava dráhy
byla velmi přesná, a proto navigační tým vydal doporučení, aby se další
manévr OTM-016 zrušil.
Dne 2005-03-04 bylo krátkodobě přerušeno
spojení se sondou. Příčinou byl úder blesku do stanice DSN 15
v Goldstone. Náhradní komunikace byla navázána přes DSN 26.
2005-03-05 bylo definitivně rozhodnuto, že
se neuskuteční korekce OTM-016 [=Orbital Trim
Maneuver], která podle plánu měla proběhnout téhož dne těsně před půlnocí
světového času.
První cílený průlet kolem měsíce Enceladus
se uskutečnil 2005-03-09. Nejmenší vzdálenost
činila 500 km. Na příletové větvi se provádělo sedmihodinové
snímkování, které mělo za cíl poznat geologickou historii a složení povrchu
tělesa, změřit povrchovou teplotu a pátrat po případné řídké atmosféře.
Na asi 1.5 hodiny se přístroje zaměřily i na měsíc Tethys, který se
nacházel asi 220 tis. km daleko.
Deset minut před největším přiblížením (10:10 UT) se sonda natočila
do bezpečnostní polohy, protože měla pokračovat skrz prstenec E a
hrozilo nebezpečí poškození zvýšenou koncentrací prachových částic. Jednalo
se o první průlet Cassini přes centrální oblast prstence E. Během
něho byla sonda natočena parabolickou anténou ve směru letu, která tak
chránila vlastní sondu před případnou kolizí. K největšímu přiblížení
k Enceladu došlo v 10:19 UT (plánovaná vzdálenost 504 km,
relativní rychlost 6.6 km/s). V 11:30 UT se sonda opět
orientovala k měsíci.
Po protnutí prstence E bylo z Cassini vidět jen úzký osvětlený
srpek Encelada. To bylo ale na druhou stranu výhodné k měření
povrchové teploty a tepelné aktivity měsíce. Do sledování měsíce se
zapojil i radar, který měl pomoci k rozřešení záhady takřka perfektní
čistoty ledu na povrchu.
Krátce po setkání s Enceladem ve 13:06 UT se Cassini mihla ve
vzdálenosti asi 85000 km (plán 83033 km) od blízkého měsíce
Tethys. Rovněž zde se prováděla dálková pozorování. V 15:33 UT
se sonda natočila parabolickou anténou k Zemi a v 15:57 UT
začala stanice u Madridu přijímat data s výsledky pozorování. Krátké
pozorování měsíce Enceladus proběhlo ještě později v 19:36 UT
(vzdálenost asi 162 tis. km). Ve 22:11 UT došlo i na
Tethys (vzdálenost 190 tis. km). Zbytek vědeckých pozorování
ze setkání obdržela po půlnoci světového času 2005-03-10
(v odpoledních hodinách místního času 2005-03-09)
stanice Goldstone.
Tři dny po setkání s Enceladem, dne 2005-03-12,
se uskutečnila korekce dráhy OTM-017 (někdy
označovaná jako "E1+3 days maneuver"). Operace byla zahájena ve 04:31 UT
a trvala 2.822 s. Bylo dosaženo změny rychlosti Δv=0.42 m/s.
Manévr proběhl ve "vypuštěném stavu", kdy ani palivo, ani okysličovadlo
nebyly přímo připojeny na heliovou tlakovou nádrž.
Dne 2005-03-19 dosáhla Cassini apoapsis dráhy
a tím dokončila 5. oběh kolem Saturnu. Oběh číslo 6 bude trvat
do 2005-04-06. V 19:31 UT byl zažehnut
hlavní motor sondy, který po 10.4 s činnosti změnil rychlost o
Δv=1.6 m/s. Manévr OTM-018 upravil
dráhu před dalším přiblížením k Titanu, k němuž mělo dojít
2005-03-31. Parametry oběžné dráhy po menévru
OTM-18 byly blízké optimálním, a proto se začalo
uvažovat o zrušení další plánované korekce.
Dne 2005-03-25 bylo po rozboru skutečných
parametrů oběžné dráhy rozhodnuto zrušit korekční manévr
OTM-019, který se měl podle plánu uskutečnit
2005-03-27.
Dne 2005-03-29 se uskutečnil necílený průlet
kolem měsíce Tethys. Cassini rovněž tohoto dne dosáhla nejbližšího bodu
dráhy k Saturnu (periapsis). Na hlavním raketovém motoru byl uzavřen
kryt a sonda následně protnula rovinu prstenců.
2005-03-30 se podařilo vyfotografovat maličký
Saturnův měsíček Epimetheus z doposud největší blízkosti. Snímek
měsíce Epimetheus byl pořízen úzkoúhlou kamerou dne ze vzdálenosti přibližně
74600 km.
Dne 2005-03-31 došlo ve 21:18 UT ke
4. cílenému průlet kolem Titanu v minimální vzdálenosti 2400 km
(plán 2042 km, relativní rychlost 5.9 km/s). Kamery poprvé
vyhledaly cíl 2005-03-30 kolem 11:00 UT.
Orientace sondy byla poprvé udržována výlučně pomocí silových setrvačníků.
Rozbor telemetrie ukázal že tento systém fungoval bez problémů a odchylky
od směru zaměření a rovněž chování gyroskopů nevybočilo z předpokládaných
mezí.
Během průletu se provádělo měření vyzařování ovzduší v emisních čárách
dusíku a uhlíku. Rádiolokátor zaznamenal další detailní snímky povrchových
útvarů. Přístroj VIMS pozoroval vývoj oblačnosti a dalších přechodných
jevů na Titanu. Dále byly zkoumány parametry plazmy v okolí měsíce,
elektronová teplota, interakce mezi magnetosférou a ionosférou Titanu a
pátralo se po bouřkových jevech.
Dne 2005-04-01 v 08:06 UT se sonda
opět reorientovala anténou k Zemi a kolem 08:36 UT začal přenos
naměřených údajů na stanici DSN Madrid.
Dne 2005-04-04 se uskutečnil korekční manévr
OTM-020. Hlavní raketový motor byl nastartován
v 10:36 UT a po 5.9 s práce změnil rychlost kosmické sondy
o Δv=0.91 m/s.
2005-04-10 proběhla korekce dráhy
OTM-021. Manévr byl zahájen ve 04:15 UT
a po 37.35 s práce hlavního motoru bylo docíleno změny rychlosti
Δv=5.82 m/s.
Technikům se pravděpodobně podařilo odstranit menší problém, který provázel
činnost přístroje INMS [=Ion and Neutral Mass Spectrometer] od roku 2003.
Po delší době provozu docházelo u něho k rebootování systému. Byla
připravena úprava řídícího softwaru a zdá se, že zásahy přinesly úspěch.
K dnešnímu dni pracoval přístroj bez anomálie už nepřetržitě
40 dnů.
K další úpravě dráhy OTM-022 došlo
2005-04-14 ve 04:55 UT. Korekční manévr
provedly malé raketové motorky RCS, které za dobu činnosti 67.6 s
způsobily změnu rychlosti sondy o Δv=63.5 mm/s. Manévr nazývaný
též "T5 minus 3 dny" doladil nastávající průlet číslo 5 kolem
Titanu na vzdálenost 1025 km.
Téhož dne se sonda necíleně přiblížila k miniaturnímu měsíčku Pan.
2005-04-15 kolem 06:00 UT byl na
20 hodin uzavřen kryt hlavního motoru. Tento úkon byl proveden jako
prevence proti poškození, protože sonda prolétala oblastí zvýšeného výskytu
prachových částic. Kryt se má opět uzavřít 2005-04-29
a zůstane uzavřen až do další dráhové korekce v červnu.
Během dne se sonda setkala s měsíci Epimetheus, Mimas a Calypso. Ve
všech případech se jednalo o tzv. necílené průlety, při nichž se dráha
sondy zvlášť před setkáním neupravuje.
Dne 2005-04-16 přibližně v 07:40 UT
byly kamery sondy zaměřeny na přibližující se Titan. Ve stejné době začaly
svá pozorování i další palubní přístroje. Ve 20:27 UT se Cassini mihla
rychlostí 6.1 km/s v nejmenší výšce 1025 km nad měsícem.
Ve 21:07 UT protnula od severu dráha sondy rovinu prstenců. Následujícího
dne (2005-04-17) měření skončila a ve 13:15
se antény otočily opět směrem k Zemi. O půl hodiny později bylo
zahájeno vysílání získaných dat. Na spojení byl použit sedmdesátimetrový
teleskop sledovací stanice u Madridu.
Hlavní slovo při tomto průletu měl poprvé spektrometr INMS [=Ion and Neutral
Mass Spectrometer]. Jeho úkolem bylo změřit hustotu neutrálních částic a
iontů. Měl by to být první krok k poznání globálního složení termosféry
a ionosféry a teplotní struktury jako funkce místního času a výšky. Při
průletu se uskutečnilo rovněž kvalitní optické pozorování dosud málo
zmapované polokoule Titanu kamerami ISS s maximálním rozlišením
250 m/pixel. Na snímcích byl zaregistrován takřka kruhový útvar o
průměru kolem 1000 km, který byl vytvořen patrně impaktem.
Jedenáct hodin před největším přiblížením bylo možno sledovat východ a
západ Saturnu nad měsícem Dione.
Korekční manévr OTM-023 [=Orbit Trim Maneuver]
byl 2005-04-19 oficiálně zrušen.
Dne 2005-04-23 prolétla sonda bodem dráhy
nejbližším k Saturnu (periapsis) a zahájila 7. oběh kolem planety.
Hlavním úkolem bylo přitom pozorování prstenců, do něhož se zapojily
především přístroje VIMS, ISS a UVIS.
Dne 2005-04-29 se uskutečnil korekční manévr
OTM-024 [=Orbit Trim Maneuver]. Proběhl poblíž
pericentra a uzpůsobil dráhu tak, že se Cassini
2005-07-14 přiblíží na pouhých 175 km
k měsíci Enceladus. Hlavní motor byl spuštěn ve 02:15 UT a po
131.6 s činnosti bylo dosaženo změny rychlosti Δv=20.5 m/s.
Průlet kolem Encelada bude prvním přiblížením k Saturnovu měsíci po
dlouhé přestávce, která trvá od 2005-04-16,
kdy se uskutečnilo zatím poslední setkání s Titanem.
Dlouhá pauza mezi průlety byly naplánována proto, aby se vědecká činnost
mohla plně soustředit na tzv. zákrytové experimenty. Na přelomu dubna a
května 2005 byla totiž vzájemná poloha planet taková, že Cassini, která
se pohybovala poblíž pericentra dráhy byla, viděno ze Země i od Slunce,
zakrývána Saturnem. Poprvé se uskutečnil experiment RSS [=Radio Science
Subsystem], při němž lze získat unikátní data právě v době, kdy se
signál sondy ztrácí za planetou. Podobně významná pozorování mohly
vykonávat i optické přístroje na hranici světla a tmy.
2005-05-02 došlo k necíleným průletům
kolem měsíců Tethys a Epimetheus. Přístroj RPWS [=Radio and Plasma Wave
Experiment] zaregistroval ve 23:45 UT sluneční erupci typu II,
ke které došlo o 1 h 20 min dříve. Rázová vlna se šíří Sluneční
soustavou rychlostí 700 až 800 km/s a oblast Saturnu dosáhne
pravděpodobně 2005-05-23. Poté, co se setká
se Saturnem, vyvolá deformace magnetosféry, spustí polární záře a rádiové
emise v kilometrových vlnových délkách. Takovéto jevy jsou schopny
zaznamenávat mj. přístroje RPWS a MAPS na palubě sondy.
Dne 2005-05-04 se sonda přiblížila k Titanu
během tzv. necíleného průletu.
Začátkem května 2005 byla zahájena kampaň rádiových experimentů RSS [=Radio
Science Subsystem] využívajících zákrytů Slunce a Země za planetou.
2005-05-06 oznámil tým mající na starosti
kamerový systém, že byl objeven nový měsíc planety. Předběžně dostal
označení S/2005 S1. Objev byl očekáván na základě pozorovaných jevů
na vnějším okraji Keelerovy mezery. Měsíc se podařilo identifikovat na
šesti snímcích pořízených během 16 minut dne
2005-05-01 uzkoúhlou kamerou, která byla
v tu dobu zaměřena na osvětlenou stranu vnějšího okraje
prstence A.
Následně byl měsíc objeven na dalších 32 snímcích pořízených během
18 minut 2005-04-13. Tehdy byl fotografován
prstenec F a nový měsíc je zobrazen s rozlišením 7 km/pixel.
Nejlepší dva snímky (rozlišení 3.54 km/pixel) pak pocházejí
z 2005-05-02. Na základě těchto obrázků
byl stanoven průměr nového tělesa na 7 km, oběžná doba 0.594 dní
a vzdálenost od Saturnu 136500 km. Odhadované geometrické albedo
činí 0.5.
2005-05-21 došlo k necílenému průletu
kolem měsíců Atlas, Prometheus a Enceladus.
2005-06-03 byla na sondu vyslány nové povely
týkající se chování v nepředvídaných situacích. Mimo jiné byla prodloužena
doba, po kterou může být sonda bez spojení. V současné době, pokud
palubní počítač po 3.5 dnech nezaregistruje spojení se Zemí, přechází
do tzv. bezpečnostního módu, ve kterém vyčkává, až se problém zásahem
pozemního řídícího střediska vyřeší. Tento časový limit byl nyní prodloužen
na 5 dní.
2005-06-08 došlo ke dvěma necíleným průletům
kolem malých měsíčků Pallene (S/2004 S2) a Calypso.
Kvůli obavě, že by v průběhu zákrytů sondy za Saturnem a prstenci
mohlo dojít k interferenci s normálními sekvencemi povelů, byl
2005-06-09 časový interval, kdy se nepovažuje
ztráta spojení za kritickou a který kontroluje časový spínač CLT [=Command
Loss Timer], znovu přenastaven na 85 h.
Dne 2005-06-17 dosáhla sonda Cassini nejvzdálenějšího
bodu dráhy od Saturnu a zahájila 10. oběh kolem planety.
2005-06-22 se uskutečnil necílený průlet kolem
Titanu. Koncem června byla zveřejněna informace o tom, že poblíž jižního
pólu Titanu byl vyfotografován velice tmavý, ostře ohraničený útvar o
rozměrech 234x73 km, který by mohl být s velkou pravděpodobností
jezerem z kapalných uhlovodíků.
2005-06-26 došlo k necíleným průletům
kolem měsíců Tethys, Pan a Telesto. Téhož dne se uskutečnila již čtvrtá
kampaň (z plánovaných osmi) zákrytových experimentů. V tomto
případě byly pro měření zatím nejlepší geometrické podmínky.
2005-06-27 byl odklopen kryt hlavního raketového
motoru, který byl uzavřen od 2005-04-30.
Jednalo se o přípravu na chystanou dráhovou korekci
OTM-025, která proběhla dne
2005-07-08 a měla za úkol společně s předchozí
korekcí OTM-024 navést sondu do optimální
vzdálenosti při plánovaném druhém průletu kolem měsíce Enceladus. Manévr
byl zahájen ve 22:00 UT. Po 2.1 s hoření hlavního motoru bylo
dosaženo změny rychlosti Δv=0.33 m/s. Jednalo se zatím o nejkratší
dobu činnosti hlavního motoru. Všechny systémy během operace fungovaly
podle předpokladů. Dráhová korekce byla první, která se uskutečnila pomocí
nové verze řídícího softwaru.
2005-07-09 byla před průletem rizikovou oblastí
kolem Encelada opět uzavřen kryt hlavního motoru. V této poloze měl
zůstat až do 2005-08-02, jeden den před dalším
manévrem OTM-026.
2005-07-11 byl znovu zapojen radar, který
vykonal radiometrické měření celého disku Titanu.
Dne 2005-07-14 došlo nejprve k necílenému
průletu kolem měsíce Rhea. Během přiblížení byl mj. v činnosti
radiolokátor RADAR, jehož pozorování sloužilo k upřesnění hustoty
povrchového materiálu a jeho tepelných vlastností.
Hlavní událostí dne byl ale druhý cílený průlet kolem měsíce Enceladus.
Setkání se mělo původně uskutečnit ve vzdálenosti asi 1000 km. Jelikož
únorová (necílený průlet 1172 km) a březnová (cílený průlet 500 km)
měření zachytila velice zajímavá data naznačující přítomnost řídké atmosféry
a vědci měli velký zájem získat podrobnější údaje, bylo po rozboru situace
povoleno snížit výšku průletu na 175 km. Jednalo se do této chvíle
o vůbec o nejtěsnější setkání s jakýmkoliv objektem.
Prioritu při současném průletu dostaly vědecké přístroje ze souboru MPS
[=Magnetospheric and Plasma Science]. MAG příkladně monitoroval interakce
Encelada s plazmou Saturnovy magnetosféry. Analyzátor kosmického prachu
CDA [=Cosmic Dust Analyser] měřil hustotu prachu v prstenci E
a v prostředí obklopujícího měsíc. Přístroje RPWS [=Radio and Plasma
Wave Science] provedly řadu pozorování bezprostředně u Encelada, jejichž
cílem bylo získat charakteristiku plazmových vln a pátrat po zachycených
iontech. Všechny optické přístroje intenzivně snímkovaly povrch měsíců
Enceladus a Rhea s vysokým rozlišením. Ultrafialový zobrazovací
spektrograf UVIS byl využit během zákrytu hvězdy Bellatrix za Enceladem
ke stanovení hustoty a složení jeho atmosféry. Infračervený spektrometr
CIRS [=Composite Infrared Spectrometr] měřil teplotu severního polárního
regionu na Enceladu, který leží ve tmě už více než osm let, a snažil se
detekovat aktivní povrchové útvary, které by mohly být zdrojem materiálu
prstence E.
Řídká atmosféry u měsíce Epimetheus byla skutečně prokázána. Skládá se
z vodní páry (65%) a molekulárního vodíku (20%). Zbytek připadá na
oxid uhličitý a jistá množství molekulárního dusíku a oxidu uhelnatého.
Další z přístrojů na palubě Cassini, kompozitní infračervený spektrometr
CIRS, změřil, že jižní pól je teplejší než se čekalo. Teploty poblíž
rovníku se pohybují kolem 80 K (asi -190°C), což je hodnota,
která odpovídá předpokladům. Na jihu se měla teplota ještě snížit, nicméně
zde byla změřena teplota 85 K. Úzká oblast u pólu poblíž prasklin
v povrchu vykázala dokonce na některých místech 110 K (-160°C).
Na závěr hektického dne se uskutečnily další necílené průlety kolem malých
měsíců Prometheus, Methone a Epimetheus.
2005-07-15 došlo opět k zákrytu sondy za
Saturnem. Této skutečnosti bylo využito pro pátou sérii rádiových experimentů.
Dne 2005-07-18 začalo období zákrytu Saturnu
(a samozřejmě i sondy kroužící kolem planety) za Sluncem. Úhlová vzdálenost
mezi sondou a Sluncem se zmenšila na 4°. Spojení se sondou se vlivem
průchodu rádiových vln kolem Slunce podstatně zhoršilo, a proto se aktivity
sondy silně omezily. V souvislosti s tím byl modifikován program
ochranného časovače pro ztrátu spojení CLT [=Command Loss Timer], který teď
musel akceptovat delší intervaly mezi jednotlivými rádiovými relacemi se Zemí.
Dne 2005-07-23 dosáhl úhel mezi sondou a Sluncem
minimální hodnoty 0.3°. Téhož dne dosáhla sonda nejvzdálenějšího bodu
dráhy od Saturnu a zahájila 12. oběh.
2005-07-24 kolem 15:00 UT pozorovaly
přístroje RPWS [=Radio and Plasma Wave Science] silnou sluneční erupci
typu II. Pocházela pravděpodobně z aktivní sluneční oblasti AR0786,
která se momentálně, pozorováno ze Země, nacházela na odvrácené straně,
ale v přímé viditelnosti Cassini. Tato oblast byla v uplynulých
týdnech extrémně bouřlivá. Podle odhadnuté rychlosti šíření rázové vlny
meziplanetárním prostředím měl tento jev dosáhnout Saturnu mezi
2005-08-02 až 2005-08-04.
2005-07-26 skončilo pro sondu období konjunkce
se Sluncem, když se obě tělesa pro pozemského pozorovatele vzdálila na více
než 4°.
2005-08-02 proběhl již šestý experiment
využívající zákrytu sondy za prstenci a planetou. Téhož dne se uskutečnily
rovněž necílené průlety kolem měsíců Mimas, Prometheus, Calypso a Titan.
V souvislosti s připravovanou korekcí
OTM-026 byl odklopen kryt hlavního raketového
motoru.
K dráhovému korekčnímu manévru OTM-026
došlo 2005-08-03. Tento manévr byl
v žargonu techniků nazván "dočišťovacím" manévrem po průletu
Enceladus 2. Hlavní motor byl nastartován v 13:14 UT
(ERT=Earth received time). První rychlá kontrola po operaci potvrdila,
že motor pracoval t=16.7 s a došlo ke změně rychlosti
Δv=2.6 m/s. Všechny subsystémy hlásily normální funkci.
2005-08-11 dosáhla sonda nejvzdálenějšího
bodu dráhy od Saturnu (apoapsis) a zahájila 13. oběh kolem planety.
Řídící tým po prostudování dat ze sondy usoudil, že není nutné provádět
první dotlakování paliva, které se mělo uskutečnit v polovině září,
a nebude to zapotřebí nejméně do prosince 2005.
2005-08-16 se sešel tým, aby vyhodnotil, zda
se 2005-08-18 uskuteční dráhová korekce OTM-028.
Vzhledem k tomu, že požadovaná změna rychlosti byla nepatrná, bylo posléze
rozhodnuto korekční manévr zrušit.
2005-08-20 dosáhla trajektorie sondy opět
nejbližšího bodu od Saturnu. Téhož dne se uskutečnily necílené průlety
kolem měsíců Tethys (122750 km) a Telesto (105340 km).
2005-08-22 došlo k cílenému průletu
kolem měsíce Titan (průlet T6). Kamery se zaměřily na cíl již
2005-08-21 ve 22:43 UT. Druhého dne
v 08:39 UT protnula trajektorie sondy rovinu prstenců a konečně
v 10:13 UT se Cassini přiblížila na minimální vzdálenost 3669 km
(plán) k povrchu měsíce.
Vzhledem k poměrně velké vzdálenosti se naskytla možnost provádět
infračervenou sondáž limbu přístrojem CIRS. Narozdíl od sondování ve směru
nadiru je měření v limbu vhodné ke stanovení teplot v nízké
stratosféře. Z oblasti poblíž 55° j.š. se podařilo získat
údaje o teplotě, tlaku a obsahu aerosolů. Další měření během setkání
prováděl magnetometr MAG, kamery ISS - snímkování jižní oblasti pod
regionem Xanadu, UVIS, CIRS a analyzátor prachu CDA [=Cosmic Dust Analyzer].
V době největšího přiblížení optické přístroje sledovaly prostor kolem
jižního pólu, tedy oblast, v níž se tvoří oblačnost a kde by se mohla
vyskytovat dokonce jezera. Přenos naměřených dat se uskutečnil
2005-08-23, tedy den po průletu.
2005-08-25 se v 18:31 UT uskutečnila úprava
dráhy OTM-029 [=Orbit Trim Maneuver]. Hlavní
motor po 9.3 s činnosti změnil rychlost letu o Δv=1.4 m/s.
K další dráhové korekci došlo 2005-08-30.
Hlavní raketový motor zahájil činnost v 20:05 UT a po 91.35 s
hoření bylo dosaženo změny rychlosti Δv=14.3 m/s. Manévr se
uskutečnil jako příprava na další průlet kolem Titanu (T7).
Dne 2005-09-01 proběhla zkouška groskopů RWA
[=Reaction Wheel Assembly]. Během testu, při nichž se zjišťoval třecí
odpor silových setrvačníků se prokázaly jen malé změny oproti stavu před
půl rokem.
Korekční manévr OTM-031 se uskutečnil
2005-09-03. Jeho cílem bylo doladit dráhu sondy
tak, aby průlet kolem Titanu (T7) proběhl ve výšce 1075 km. O opravu
dráhy se postaraly korekční motorky RCS [=Reaction Control System]. Oparace
byla zahájena v 19:52 UT a po době hoření t=66.8 s bylo dosaženo
změny rychlosti Δv=0.0631 m/s.
2005-09-04 byl opět uzavřen kryt hlavního
motoru, čímž se mělo předejít eventuálnímu poškození prachovými částicemi
při průletu rovinou prstenců. Motor byl znovu odkrytován
2005-09-06.
2005-09-05 se uskutečnil osmý a prozatím
poslední rádiový experiment využívající zákrytu sondy za planetou. Cassini
prolétla periapsidou a minula měsíčky Pandora, Prometheus a Methone metodou
necíleného průletu.
2005-09-07 došlo k sedmému cílenému průletu
kolem Titanu. Kamery začaly pozorovat obří měsíc již o den dříve
v 21:52 UT. Druhého dne v 09:02 UT se sonda natočila
parabolickou anténou k Titanu v rámci přípravy na radarovou sondáž,
která se rozběhla vzápětí. K největšímu přiblížení došlo v 09:33 UT
ve vzdálenosti kolem 1075 km. Radar ukončil činnost v 11:21 UT.
Následujícího dne měly být naměřené údaje odvysílány na Zemi.
Na schůzce 2005-09-09 bylo rozhodnuto zrušit
dráhovou korekci OTM-032 kvůli tomu, že
požadovaná úprava byla zcela nepatrná.
2005-09-10 byla zahájena operace dotlakování
paliva v nádržích sondy. Procedura byla rozplánována na tři dny.
Předchozí podobné tlakování proběhlo ještě během přeletové fáze mezi
korekčními manévry TCM-9 a
TCM-10 [=Trajectory Correction Maneuver].
Později by mělo dojít ještě k jednomu zvýšením tlaku na dráze kolem
Saturnu.
2005-09-13 bylo oznámeno, že došlo ke ztrátě
podstatného objemu vědeckých dat z průletu kolem Titanu. Příčinou
byly jednak provozní problémy na sledovací stanici DSN a jednak softwarová
závada na palubě sondy. V palubním počítači bylo chybně nastaveno
návěští, které povoluje zápis a čtení na jednu polovinu polovodičové paměti
SSR [=Solid State Recorder]. Polovina dat z průletu se potom neměla
kam zaznamenat. Povel na opravu byl odeslán ze Země až
2005-09-15. Příčina chyby byla jednoznačně
identifikována a reprodukována na pozemním zkušebním zařízení.
Sonda prolétla 2005-09-14 nejvzdálenějším bodem
dráhy od Saturnu (apoapsis) a zahájila oběh číslo 15. V oblasti
apoapsidy se uskutečňovalo měření přístrojem MAPS [=Magnetospheric and Plasma
Science] zaměřené na detekci hranic magnetosféry nad zastíněnou částí planety
a pozorování hranic magnetosféry v různých radiálních vzdálenostech.
Na tiskové konferenci 2005-09-16 byla veřejnost
seznámena s objevem, při němž radiolokátor na Titanu pozoroval
pravděpodobnou břehovou čáru bývalého nebo současného velkého jezera.
2005-09-19 v 19:00 UT se rozběhl
korekční manévr OTM-033, mající za cíl upravit
dráhu před setkáním s měsícem Hyperion. Po 176.3 s činnosti
hlavního raketového motoru bylo dosaženo změny rychlosti o
Δv=27.8 m/s.
Dne 2005-09-22 bylo řízením letu rozhodnuto
zrušit korekční manévr OTM-034, který byl
původně plánován na příští den. Korekce, která měla doladit dráhu před
průletem kolem měsíce Hyperion byla uznána za nepotřebnou. Místo změny
trajektorie bylo nutno mírně upravit zaměření sondy kvůli tomu, že bude
měsíc míjet v nepatrně odlišné poloze.
2005-09-23 došlo k necíleným průletům
kolem satelitů Calypso, Mimas, Prometheus a Tethys. Nejmenší vzdálenost
od posledně jmenovaného činila pouhých 1500 km, což je méně než u
mnohých cílených průletů. Mezi další vzrušující události těchto dnů patřil
průlet sondy prachovým polem prstence E. I když se neočekávalo
přílišné riziko, pro jistotu bylo rozhodnuto natočit stanici tak, aby
parabolická anténa fungovala jako ochranný štít a kryt hlavního motoru
byl uzavřen. Sonda se pohybovala v oblasti periapsidy a palubní radar
při této příležitosti uskutečnil první pasivní pozorování atmosféry Saturnu.
2005-09-24 se Cassini přiblížila k měsíci
Titanu, tentokrát metodou necíleného průletu.
2005-09-25 došlo k cílenému průletu kolem
měsíce Hyperionu. Jednalo se o jediné plánované setkání během základní mise.
Maximální přiblížení nastalo v 03:44 UT a podle plánu se sonda
přiblížila na 514 km.
Během rádiového spojení 2009-05-27 došlo opět
k přibližně 12 min výpadku telemetrie kvůli závadě na 70m
parabolické anténě stanice DSS-14. Chybějící
data obsahovala výsledky z radarového měření. Informace byla nicméně
stále zaznamenána v palubním záznamníku SSR.
2005-09-25 se uskutečnil korekční manévr
OTM-035. Korekci provedly motorky RCS, které
zahájily operaci v 17:30 UT a po 321.3 s hoření změnily
rychlost sondy o 0.294 m/s. Jelikož byl manévr velice přesný, mohla
být zrušena další korekce OTM-036.
Dne 2005-09-29 byly z řídícího střediska
odvysílány povely, které upravily obslužný program palubního záznamníku
SSR-B [=Solid State Recorder] a následně mohla
být 2005-10-04 přehrána data, které se nezdařilo
zaznamenat vinou problémů na pozemní sledovací stanici. Bylo potvrzeno,
že na Zemi dorazily v pořádku údaje z radarových měření měsíce
Hyperionu. Jednalo se 85 Mb vědeckých a inženýrských záznamů a
0.02 Mb interních dat.
Plánovaný další průběh letu
V dalších čtyřech letech, na něž je naplánována tzv. primární mise,
má Cassini oběhnout 76-krát kolem Saturnu po
silně výstředné eliptické dráze a přitom bude provádět pozorování Saturnu,
prstenců a měsíců. Kolem několika z nich prolétne v těsné
blízkosti.
Parametry dráhy
Epocha |
Typ |
i |
P |
hp |
ha |
Pozn. |
2004-07-01.25 |
S |
16.8° |
135 d |
19988 km |
10 mil. km |
2004-07-01.25 |
S |
17.3° |
116 d |
20300 km |
9.037 mil. km |
2004-10-27 |
S |
13.8° |
47 d |
300000 km |
4.6 mil. km |
2004-12-16 |
S |
8.2° |
32 d |
231000 km |
3.533 mil. km |
Vysvětlivky:
Typ: S - kronocentrická (kolem Saturnu)
Experimenty a výsledky
Kamerový systém ISS
[=Imaging Science Subsystem]
Soustava kamer a pomocného zařízení má hmotnost 57.83 kg a vyžaduje
k práci elektrický příkon 30 W. Vědecký zobrazovací systém ISS
je určen ke studiu Saturnu, Titanu a dalších přirozených satelitů Saturnu.
Hlavními vědeckými úkoly jsou:
- mapování trojrozměrné struktury a pohybu atmosféry Saturnu a Titanu;
- studium složení, distribuce a fyzikálních vlastností oblaků a aerosolů;
- výzkum rozptylu a absorpce světla a ohřevu atmosféry Saturnu a
Titanu slunečním zářením;
- pátrání po blescích, polární záři a přirozeném vyzařování atmosféry;
- průzkum gravitačních interakcí mezi Saturnovými prstenci a satelity;
- určení původu a velikosti energie a momentů přenášených uvnitř prstenců;
- stanovení tloušťky prstenců a rovněž velikosti, složení a fyzikálního
charakteru částic prstenců;
- mapování povrchu satelitů a určování jejich povrchového materiálu;
- měření rotace satelitů.
Kamerový systém tvoří jedna širokoúhlá a jedna úzkoúhlá CCD kamera. Obě
pracují s obrazovou maticí 1024x1024 bodů na jeden snímek.
Širokoúhlá CCD kamera WAC [=Wide Angle Camera] sestává z 200 mm
refraktoru (f/3.5). Je doplněna sadou 18 filtrů pro vlnové délky mezi 380
a 1100 nm. Zorný úhel je 3.5° a úhlové rozlišení obnáší
60 µrad/pixel.
Úzkoúhlá CCD kamera NAC [=Narrow Angle Camera] je vybavena 2 m
refraktorem (f/10.5). Pomocí 24 filtrů pokrývá vlnový rozsah mezi 200 a
1100 nm. Zorný úhel je pouhých 0.35° a úhlové rozlišení činí
6.0 µrad/pixel.
Vědeckým vedoucím experimentu je Dr. Carolyn C. Porco[vá] ze Space
Science Institute, Boulder, Colorado (USA).
Kombinovaný infračervený spektrometr CIRS
[=Composite Infrared Spectrometr]
Souprava infračervených spektrometrů o hmotnosti 39.24 kg a elektrickém
příkonu 26.4 W je určena k měření infračerveného záření
atmosféry, prstenců a povrchů přirozených satelitů ve vlnových délkách od
7 do 1000 µm. Hlavními úkoly jsou:
- mapování globálního rozložení teplot atmosféry;
- mapování globálního složení plynů v atmosféře;
- zjišťování rozložení mlh a oblačnosti v atmosféře;
- sběr informací o atmosférických energetických procesech;
- pátrání po nových druzích molekul v atmosféře.
Mezi další vedlejší cíle patří mj.:
- globální mapování teploty povrchu Titanu;
- stanovení tepelných charakteristik a složení Saturnových prstenců
a ledových satelitů.
Pro splnění těchto úkolů je CIRS vybaven 508 mm teleskopem
Cassegrainova typu a třemi interferometry, po jednom pro dalekou
infračervenou a střední infračervenou oblast a jeden slouží jako
referenční.
Interferometr pro dalekou infračervenou oblast pokrývá spektrální rozsah
mezi 17 a 1000 µm. Přístroj na principu polarizačního
interferometru má zorný úhel 4.3 mrad.
Interferometr pro střední infračervenou oblast je obvyklého Michelsonova
typu a pokrývá spektrální obor od 7 do 17 µm ve dvou pásmech.
První pásmo 9 až 17 µm používá fotokonduktivní masku detektoru
1x10 z HgCdTe. Druhé pásmo 7 až 9 µm je vybaveno
fotovoltaickou maskou o stejných rozměrech a ze stejného materiálu. Každý
element detektoru tvoří čtvercový pixel o rozměru 0.272 mrad.
Referenční interferometr poskytuje vzájemné časové srovnání měřených
vědeckých dat k poloze skanovacího mechanismu. Jedná se rovněž o
Michelsonův typ. Obsahuje laserovou diodu a zdroj LED, křemíkový rozdělovač
paprsku/kompenzátor, optiku a křemíkový detektor. Je umístěn v optickém
středu interferometru pro střední oblast.
Jednostupňový pasivní chladič vyzařuje teplo do prostoru a udržuje teplotu
mezi 70 a 80 K. V tomto rozmezí je možno nastavit požadovanou
hodnotu ve čtyřech úrovních, nominální hodnota je ale 80 K. Chladič
obsahuje topné články, které se používají při dekontaminaci a temperování
detektoru.
Vědeckým vedoucím experimentu je Dr. Michael Flasar z NASA
Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. (USA).
Výzkum rádiových a plazmových vln RPWS
[=Radio and Plasma Wave Science]
Přístroje RPWS o hmotnosti 6.8 kg a elektrickém příkonu 7 W jsou
určeny ke studiu jevů doprovázejících rádiové a plazmové vlny. Zahrnuje
to pozorování rádiových emisí, plazmových vln, blesků, prachových impaktů
a dále měření hustoty a teploty plasmy. Tato pozorování jsou prováděna
v průběhu celé mise. Byla nebo jsou měřeny magnetosféry Země,
Jupiteru a Saturnu, ionosféry Venuše a Titanu, sluneční vítr a prostředí
v blízkosti asteroidů.
Měření plazmových vln se provádí pomocí trojice navzájem kolmých 10 m
antén. Antény jsou na boku horního modulu orbitální části. Vyrobeny jsou
z trubky ze slitiny berylia a mědi a po startu se rozkládají pomocí
servopohonu. Lze jimi měřit nízkofrekvenční i vysokofrekvenční plazmové
vlny v rozsahu 1 Hz až 16 MHz. Umožňují zjišťovat polarizaci
vln a směr, ze kterého přicházejí. Pár dalších tříosých antén pro měření
magnetického pole, pokrývajících pásmo 1 Hz až 12.6 kHz, poskytuje
přesné měření spektrálních charakteristik, amplitudy vln a rychlých
variací frekvence. Antény jsou umístěny na malé plošince připevněné na
podstavu parabolické antény. Pomocí těchto dvou sad antén je možno
paralelně provádět výzkum jak elektrických, tak magnetických polí.
Hustota a teplota elektronů se měří jednoúčelovou Langmuirovou sondou.
Langmuirova sonda má kulový tvar o průměru 50 mm a je připevněna na
stejné plošince jako pár malých antén RPWS na konci rozložitelné tyče
o délce 1 m.
Vědeckým vedoucím experimentu je Prof. Donald A. Gurnett
z University of Iowa, Iowa City, Iowa (USA).
Magnetosférické zobrazovací zařízení MIMI
[=Magnetospheric Imaging Instrument]
Soubor přístrojů o hmotnosti 21.57 kg a elektrickém příkonu 14 W.
Je určen především k:
- měření složení, náboje a rozložení energie iontů a elektronů;
- detekci rychlých neutrálních částic;
- dálkové zobrazování magnetosféry Saturnu.
Jedná se vůbec o první přístroj použitý v kosmu, který je schopen
vytvářet obraz planetární magnetosféry. Tyto informace mají být použity
ke studiu celkového složení a dynamiky magnetosféry a její interakce se
slunečním větrem, atmosférou Saturnu a Titanu, prstenci a velkými ledovými
měsíci. Přístroj poskytuje zobrazení ionizovaných plynů (plasmy)
obklopující Saturn a zjišťuje náboj a druh iontů.
Zařízení MIMI sestává ze dvou přístrojů - detektoru horké plazmy
HPD [=Hot Plasma Detector] a analyzátoru energie neutrálních částic ENA
[=Energetic Neutral Analyzer].
HPD je tvořen dvěma samostatnými teleskopickými detektory namontovanými
na plošině, která se může po krocích otáčet v rozsahu 180°. Data
z obou teleskopů jsou vyhodnocována v analyzátoru amplitudy
pulsů. Pomocí frekvence a amplitudy pulsů je možno sledovat energetické
elektrony a protony (energie větší než 15 keV) a těžší ionty (energie
větší než 1 MeV/nukleon) z hlediska energie, směru pohybu
a druhu.
ENA se skládá ze dvou senzorů zapojených do série, které detekují a
analyzují neutrální částice o nízké hustotě s prahovou energií asi
100 eV. Provádí se rozbor složení částic uvnitř jistých rozsahů
energií se zaměřením na skupiny H, He a CNO.
Vědeckým vedoucím experimentu je Dr. Stamatios M. Krimigis z Johns
Hopkins University, Baltimore, Md. (USA).
Fotogalerie obsahuje celkem 68 obrázků, nejnovější byl přidán 2006-11-25.
Literatura
- Cassini-Huygens Homepage (JPL) -
http://saturn.jpl.nasa.gov
- Snímky kamer ISS -
http://ciclops.org
- Cassini-Huygens Saturn Arrival, Press Kit, June 2004
Počet reakcí: 9
Poslední: 2014-05-28 00:13:07
|