Transcript
Page 1: Misija Cassinihuygens 27050

Misija Cassini-Huygens

Marija StanojevićAleksandra Cerović

Page 2: Misija Cassinihuygens 27050

Jean-Dominique Cassini (1625-1712)

Christiaan Huygens (1629 - 1695)

Dobila je naziv po francusko-italijanskom naučniku Giovanni Domenico Cassiniju, koji je otkrio Iapetus, Rheu, Dione i Thetys i holandskom naučniku Chritstian Huygensu koji je otkrio Titan i prvi nacrtao Saturnov prstenLetelica je lansirana 15. 10. 1997.

Cassini-Huygens

Cilj misije Cassini-Huygens je da istraži Saturn i njegove prstenoveRealizovana je od strane NASA-e, ESA-e i ASI-e

Page 3: Misija Cassinihuygens 27050

Težina cele letelice je 5600kg, a samo Cassinija 2150kgGlavne komponente Cassinija su:RADAR - čiji je zadatak da mapira površinu TitanaMAG - meri radio signale i proučava magnetno polje oko SaturnaINMS - meri osobine pozitivnih jona i neutralnih česticaCIRS - meri infracrvrnu svetlost koja dolazi sa objekta u cilju istraživanja njegove temperature

Konstrukcija Cassini-aCassini letelicu napravila je NASA, a glavna antena i nekoliko instrumenata napravljeni u ISA-I

Page 4: Misija Cassinihuygens 27050

RADARradio detection and ranging

Casini radar može da slika površinu tela pored kojih prolazi pomoću mikrozraka

On meri kako se reflektuju talasi koji se šalju na površinu tela

RADAR može da snima slike, da meri visinu i radio talase

Na osnovu radarskih snimaka naučnici su otkrili reljef površine Saturna i Titana

Radar na Cassiniju je napravljen da bi se odredio reljef Titana kroz veoma gustu atmosferu

Dobra osobina radara je da može da prodre kroz atmosferu gustu i veliku čak kao što je i Titanova

Misija je snimila neverivatne slike Titana na kome se vidi reljef, sličan Zemljinom

Možemo da raspoznamo nešto nalik planinama, kraterima, jezerima, rekama, i možda čak i vulkane

Page 5: Misija Cassinihuygens 27050

CIRS Composite Infrared Spectrometer

Iz informacija koje daje CIRS može se odrediti od čega je napravljeno telo, koliko je toplo i osobine atmosfere tela

Atmosfera Titana i Saturna sastavljena je od gasova i veoma je slojevita

Temperatura se menja od površine tela ka kosmosu

Neki gasovi u atmosferi emituju ili apsorbuju zrake na karakterističan način

CIRS je bitan jer je osetljiv na toplotne zrake i infracrvenu svetlost, a slabije osetljiv na običnu svetlost

On pored svetlosti može da oseti i promenu toplote, tj. može da detektuje topla tela

Pomoću njega možemo da odredimo kompoziiciju površine tela

CIRS može da odredi koliko je površina nekog tela topla i njen unutrašnji sastav

Najbitniji rezultati CIRSa su vrele pukotine na površini ovih tela

Page 6: Misija Cassinihuygens 27050

MAGMagnometer

Instrument meri jačinu i smer magnetnog polja oko Saturna

Merenje magnetnog polja je jedan od načina za istraživanje jezgra

Instrument treba da istraži trodimenzionalni model Saturnove magnetosfere

Takođe, treba da izmeri magnetno stanje Titana i njegove atmosfere

Istražuje ledene satelite i njihova svojstva u magnetosferi Saturna

Merenjem magnetnog polja veoma tačno možemo odrediti unutrašnjost Saturna i njegovih meseca i možemo odrediti veličinu Saturnove kore

Otkriveno je da Saturn ima magnetno polje slično Zemlji, ali postoje karakteristike koje naučnici još uvek ne razumeju

Samo na Saturnu se poklapaju severni magnetni pol i severni geografski pol što još uvek nije odbačeno

Takođe, ne zna se kolika je brzina rotacije Saturna

Page 7: Misija Cassinihuygens 27050

INMSIon and Neutral Mass Spectrometer

Instrument prikuplja podatke o kompoziciji i strukturi pozitivnih jona i neutralnih čestica u atmosferi Titana i Saturna

On određuje hemijske, osnovne i izotopske osobine gasovitih i isparljivih komponenti neutralnih čestica i visoku energiju jona Titanove jonosfere i atmosfere i Saturnove magnetosfere

Page 8: Misija Cassinihuygens 27050

RPWSRadio and Plasma Wave Science

Prima i meri radio signale koji dolaze sa Saturna uključujući radio talase dobijene interakcijom solarnog vetra sa Saturnom i Titanom

Instrument istražuje konfiguraciju Saturnovog magnetnog polja i njenu vezu sa Saturnovim kilometarskim zračenjem, kontroliše Saturnovu jonosferu i plazmu, kao i svetlost sa Saturnove atmosfere

RPWS je može da pronađe prašinu i meteroide raspodeljene kroz Saturnov sistem i između ledenih satelita, prstena i Titana

Instrument meri električna i magnetična polja u plazmi interplanetarne okoline i Saturnove magnetosfere, kao i električni napon i temperaturu

Osnovna komponenta ovog instrumenta je senzor električnog polja

Page 9: Misija Cassinihuygens 27050

RSSRadio Science Subsystem

Napravljen je da sakuplja podatke koristeći radio talase koji mogu biti udaljeni milijardu kilometara od Zemlje

On može da odredi koliko dobro možemo da čujemo nešto i kvalitet zvuka koji prolazi kroz sredinu

Instrument korišćen u ovoj misiji sastoji se iz dva dela: jedan je na Cassiniju, a drugi na Zemlji

Instrument može da izmeri jačinu detektujući i najmanje promene frekvencije radio talasa

Meri kakav uticaj ima sredina kroz koju prolaze radio talasi na putu do Zemlje

Može da izmeri promene frekvencije reda veličine10 - 6

Page 10: Misija Cassinihuygens 27050

UVISUltraviolet Imaging Spectrograf

Možemo odrediti sastav tela UVIS je detektovao kiseonik,

vodonik, metan, vodu, acetilen i etan

Na osnovu načina odbijanja svetlosti određen je sastav Saturnove okoline, kao i gornjih slojeva atmosfere Titana

UVIS može videti deset puta manje objekte od kamere

Određena je kompozicija, temperatura i struktura Titanove atmosfere, nađeni su oblaci i magle

Rezultati istraživanja su omogućili bezbedno sletanje Huygensa na Titan, kao i približavanje Cassinija Titanu

Skup teleskopa na Cassiniju istražuje neverovatne oblasti

Ova četiri teleskopa mogu detektovati ultraljubičaste zrake

“Boje” ultraljubičaste svetlosti ljudsko oko ne zapaža, ali postoje leptiri koji to mogu

Pomoću ovih teleskopa možemo zapaziti stvari koje se inače ne mogu videti: gasove, mračne strane Saturnovih meseca jer oni svetle ultraljubičastom svetlošću

Page 11: Misija Cassinihuygens 27050

VIMSVisual and Infrared Mapping

Ovaj instrument je napravljen od dve kamere u jednoj

Jedna od njih meri vidlivu svetlost talasa, druga infracrvenu svetlost

On meri karakteristike boja mnogih materijala, koje čine planetu i njenu atmosferu: stene, led... kao što su voda, amonijak, metan... i organska jedinjenja

Instrument prati 99% radijacije koja je reflektovana sa Sunca ka Saturnovoj oblasti

Dobijeni podaci govore o vulkanima na Titanu i postojanju svežeg leda

Može da meri reflektovanu i emitovanu radiaciju sa atmosfera i prstena i pomaže određivanju kompozicije, temperature i strukture objekata

Kretanje oblaka i morfologija Saturnovog sistema pomaže da odredimo model klime

Page 12: Misija Cassinihuygens 27050

MIMIMagnetospheric Imaging Instrument

Instrument može da pravi slike jonizovanih gasova, zvanih plazma, okoline Saturna

Sastoji se iz tri senzora: visokoenergetski sistem za merenje, spektometar mase, energije i naelektrisanja i kamera za neutralne i naelektrisane čestice

Pomoću MIMI možemo da proučavamo vruću plazmu u Saturnovoj magnetosferi

Napravljen je da odredi kompoziciju, naelektrisanje i energiju jona i elektrona i da detektuje brze neutralne čestice

Trenutno se razmatraju interakcije magnetosfere iz oblasti Saturna i solarnog vetra

Page 13: Misija Cassinihuygens 27050

CDACosmic Dust Analyzer

1999. godine kada je ovaj instrument uključen detektovana je međuplanetarna prašina i određen je njen sastav

Nađena prašina je veoma retka u kosmosu i postojao je samo jedan sudar nedeljno

U blizini Jupitera detektovane su čestice čija je brzina 400 km u sekundi

Neke čestice su detektovane sa udaljenosti od 100 miliona kilometara i dolaze iz Jovianovog sistema

Ima mogućnost da izmeri hemijski sastav kosmičke prašine u Sunčevom sistemu

Takođe, može da odredi brzinu, veličinu čestica i putanje

Ovaj instrument je sposoban da detektuje dodir sa vrlo malim česticama veličine 10 – 9 (kao duvanski dim)

Instrument istražuje čestice prašine u Saturnovom sistemu, oko njegovih meseca i prstenova

Page 14: Misija Cassinihuygens 27050

CAPSCassini Plasma Spectometer

CAPS određuje osobine jona koji se nalaze u Saturnovoj jonosferi i takođe određuje sastav Saturnovog magnetnog poljaInstrument istražuje plazmu u njegovoj oblasti i solarni vetar u okviru Saturnove magnetosfere

Meri energiju i električni naboj molekula koji dođu do instrumentaInformacije su iskorišćene za određivanje kompozicije, napona, protoka, brzine i temperature jona i elektrona Saturnove magnetosfereInstrument se sastoji od tri senzora: spektrometra elektrona, spektrometra zračenja jona, masenog spektrometra jona

Page 15: Misija Cassinihuygens 27050

Putovanje

Letelica je morala da iskoristi gravitacionu silu planeta da bi stigla do Saturna - efekat gravitacione praćke

Dva puta je orbitirala oko Venere, zatim oko Zemlje i na kraju oko Jupitera

Putovanje od Zemlje do Saturna trajalo je sedam godina (15.10.1997-1.7.2004)

Najkritičniiji deo za misiju je bilo “kočenje”

Proputovala je 5 milijardi kilometara i morala je da izdrži temperaturu od -150 do 40

Page 16: Misija Cassinihuygens 27050

Cassini je prilikom kočenja došao na samo 18000 km od gornjih slojeva atmosfere SaturnaDo 2008. godine Cassini je obišao Saturn 74 puta, a pored Titana je prošao 45 puta Cassini je poslao slike većine objekata pored kojih je prošao

Page 17: Misija Cassinihuygens 27050

Saturn i njegovi prstenovi

Sa distance Saturnovi prstenovi izgledaju kao simetrični krugovi oko Saturna

Sačinjeni su od ostataka od kojih su sačinjeni i meseci odvojeni gravitacionim silama od njih

Ne zna se tačno vreme nastanka prstena Preterana osvetljenost Saturnovih prstenova

obrazlaže se time da su stalno “bombardovane” od strane kometa i meteora i da stoga sadrže veliku količinu karbonata i skilikatnih ostataka

Za sada je samo vodeni led identifikovan na prstenovima Cassini ispituje površinu prstena pomoću refleksije talasa

Page 18: Misija Cassinihuygens 27050

Saturnovi sateliti

Saturn ima 52 do sada poznata satelita Svi oni su različitih oblika, sastava,

veličina i starosti Mnogi imaju kratere, brazde i doline, a

neke pokazuju i tektonsku aktivnost Najinteresantniji je Titan, najveći

Saturnov satelit, veći od Meseca Cassini tokom svoje misije sakuplja

podatke sa mnogih od ovih satelita prolazeći blizu njih

Page 19: Misija Cassinihuygens 27050

Ciljevi misije Cassini

Određivanje trodimenzionalne strukture prstena

Određivanje sastava površine satelita i geološke istorije svakog

Određivanje prirode i porekla tamne materije u Lapetusovoj atmosferi

Merenje trodimenzionalne strukture i dinamičkog ponašanja atmosfere Saturna

Page 20: Misija Cassinihuygens 27050

Proučavanje atmosfere Saturna Proučavanje vremenske promenljivosti

Titanovih oblaka Određivanje karakteristika Titanove

površine Konačni cilj misije je upoznavanje prirode i

sastava Saturna i njegovih meseca i prstenova

Poseban akcenat je dat proučavanju Titana jer se smatra da je veoma sličan Zemlji

Ciljevi misije

Page 21: Misija Cassinihuygens 27050

Sonda Huygens

Zadatak je da uroni u atmosferu Titana i istraži njegovu površinuNapravljena je od strane ESA-e Teška je 319kgIzvor energije ne predstavljaju solarne ćelije, već radioizotopni termoelektrični generatori (RTGS) koji koriste toplotu raspada plutonijuma za proizvodnju električne energije

Page 22: Misija Cassinihuygens 27050

Huygens

25.12.2004. god. u 10h Huygens se spustio kroz atmosferu Titana na njegovu površinuSpustanje kroz atmosferu je trajalo 21 dan i sonda je to prespavalaDebljina sloja atmosfere je 600km“Mi verujemo da je 100 km ispod povrsine leda i organski bogate povrsine, okean tečne vode pomešan sa amonijakom” Bryan Stiles, California University.

Kombinacija staništa bogatih organskim jedinjenjima i tečnom vodom je veoma bitna za astrobiologe. Dalja studija Titanove rotacije pomaže da razumemo unutrašnjost ispunjenu vodom.

Page 23: Misija Cassinihuygens 27050

Instrumenti na Huygensu

Dopler eksperiment je koristio ultra-stabilan oscilator da bi poboljšao komunikaciju sa Cassinijem stvarajući stabilan noseći signal

Ovim eksperimentom merile su se osobine atmosfere i brzina vetra

Kamera za spuštanje i spektralni radiometar - slika i vrši spektralne analize

Aerosol kolektor – služi za ispitivanje složenih organskih jedinjenja

Instrument određuje dubinu okeana, strukturu dna, temperaturu i druge osobine

Beleženje je bilo proizvedeno konvertovanjem audio zvukova radarskih ehoa primljenih pomoću Huygensa kroz zadnjih nekoliko kilometara pri sletanju na Titan

Ova beleška je korišćena pri proučavanju strukture površine Titana

Page 24: Misija Cassinihuygens 27050

Titan

Najveći Saturnov pratilac izuzetan je po tome što ima sopstvenu veoma gustu atmosferu

U sastavu atmosfere nalazi se N2, pritisak na površini je oko 1.5 puta veći nego na Zemlji, a temperatura je oko 94 K na ekvatoru, u umerenom pojasu oko 70 K

Pored N2 na Titanu ima najviše CH4 i H2 Voda se nalazi u čvrstom stanju i ima je vrlo malo u

tečnom stanju Huygens je utvrdio da Titan ima slične osobine kao

Zemlja Detektovani su: vetrovi, kiše, vulkani, tektonske

aktivnosti, reke Metan zauzima na Titanu iste funkcije kao na Zemlji

voda

Page 25: Misija Cassinihuygens 27050

Prva otkrića o Titanu Primećene su tamne oblasti čistog leda i

svetle oblasti sa većom količinom nezaleđenog materjala hidrogenkarbonata, što je suprotno od očekivanog

Cassini je dokumentovao kretanje metanskih oblaka u vremenskom razmaku od 8 časova. Oblaci su se nalazili na visini od 30 km

Utvrđeno je da postoji geološka aktivnost na Titanu

Jedno od iznenađenja bilo je da je Titan svetlucao i danju i noću zbog emisije atmosferskog metana i karbon-monoksida Fluorescencija metana u gornjim slojevima atmosfere je bila očekivana, ali je noćno svetlucanje predstavljalo iznenađenje

Page 26: Misija Cassinihuygens 27050

Šta je uradio Huygens?

Huygens se spustio blizu regiona nazvanog Adiri i fotografisao svetle visoravni i brda u daljini i reke u tamnim oblastima okoline

Mislilo se da tamne oblasti mogu biti jezera ili mutne površine, ali je utvrđeno da je Huygens spušten u mračnu oblast

Pokazalo se da su kiše na Titanu veoma jake, nasuprot očekivanom

Otkriven je samo mali broj kratera, što sugeriše da se površina Titana stalno menja zbog tečne smeše vode i amonijaka, koji čine vulkansku “magmu” na Titanu

Smatra se i da su brojne osobine Titanove kore nastale vulkanskim delovanjem

Vulkani su znatani izvori metana u Titanovoj atmosferi

Page 27: Misija Cassinihuygens 27050

Otkrića Huygensa

Otkriveno je da na površini Titana ne postoje okeani hidrogen - karbonata kako se verovalo

Pronađene su velike ravnice Radar i slike poslate sa Huygensa

dokazuju postojanje metanskih okeana i jezera

Pošto je Titan hladniji i atmosfera mu je bogata hidrogen – karbonatom, ova jezera i reke sadrže zapravo smešu metana i etana, ali ne i vode

Pomoću talasa (od ultravioletnih do radio talasa) otkrivana je površina Titana, ali se neke osobine tek trebaju razmatrati

Page 28: Misija Cassinihuygens 27050

Izgubljeni podaci sa Huygensa Pri sletanju na Titan Huygens je poslao samo 365 tripletsa

(fotografija od tri dela) od 1100 slika koje se predpostavljalo da će poslati

Pored slika bili su izgubljeni podaci sa instrumenta za ispitivanje vetra Sve je ukazivalo na grešku Skoro polovina podataka koje je Huygens uslikao prilikom spuštanja je

izgubljeno Pošto je ESA sprovela istragu utvrđeno je da je osnova svega ljudska

greška. Izgleda da je Huygens sve odradio kako treba. Komunikaciona greška desila se na Cassini-ju

Prekidač za slušanje Hajgensa nije bio uključen. Sve što je trebalo uraditi jeste postaviti vrednost ovog prekidača na ON

Page 29: Misija Cassinihuygens 27050

Provera Einsteinove teorije opšte relativnosti

Oktobra 2003. naučni tim Cassinija je objavio rezultate testa Einsteinove opste relativnosti, korišćenjem radio-signala sa Cassinija

Istraživači su posmatrali radio-talase koji su stizali na letetlicu i sa nje, pošto su ti signali putovali blizu Sunca

Po generalnoj teoriji relativnosti masivna tela popud Sunca utiču na zakrivljenje prostor-vremena

Velika udaljenost koju talasi preputuju od Saturna, pored Sunca, ka Zemlji odlažu njihov dolazak

Vreme kašnjenja omogućava precizan test koji dokazuje predviđanja Einsteinove teorije.

Page 30: Misija Cassinihuygens 27050

Prosperitet misije Cassini

Budućnost Cassinija je do skora bila veoma neizvesna Prvi rok za završetak misije bio je 2008. godina Međutim, misija je produžena do 2010. i sada se razmatra njena

dalja budućnost Cassini će morati da se isključi do 2012. godine Postojale su tri opcije za budućnost Cassinija Jedna se odnosila na završetak misije prilikom sudara sa Saturnom

pri čemu letelica mora da prođe kroz Saturnove prstenove što bi pričinjavalo veliki rizik

Sledeća mogućnost bila je sudar sa jednim od Saturnovih meseca, pri čemu bi se obrazovala sredina pogodna za život mikroorganizama koji bi preživeli sudar

Treća opcija bila je “dići sidro i kompletno napustiti Saturnov sistem”

Page 31: Misija Cassinihuygens 27050

Prosperitet misije Cassini

Moguće je postaviti sondu na putanji sudara sa Jupiterom, što finansijski ne odgovara

Druga opcija je da se letelica usmeri prema Merkuru, što bi dalo obilje podataka o sastavu njegove površine

Eventualno, moguće je pustiti Cassini kroz Kuiperov pojas Završetak misije se planirao za jul 2008, ali je misija produžena

do 2010. godine i do tada će Cassini obilaziti oko Saturna i istraživati njegove mesece i prstenove

Sredinom 2009, kada Sunce bude bilo u ravni sa prstenovima Cassini će obilaziti za vreme Solarnih ravnodnevica

Za ove dve godine misija će otići dalje u proučavanju karakteristika Saturna

Page 32: Misija Cassinihuygens 27050

Hvala na pažnji!!!