Prezentacija sa predavanja "Misija Cassini-Huygens", odrzanog 24. juna 2008. god u AD Alfa, u Nisu. Predavaci su bili Marija Stanojevic i Aleksandra Cerovic.

1. Misija Cassini-Huygens Marija Stano jević Aleksandra Cerović

2. 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 nau č niku Chritstian Huygensu koji je otkrio Titan i prvi nacrtao Saturnov prsten Letelica je lansirana 15. 10. 1997. Cassini-Huygens Cilj misije Cassini-Huygens je da istraži Saturn i njegove prst enove Realizovana je od strane NASA-e, ESA-e i ASI-e

3. Konstrukcija Cassini-a Težina cele letelice je 5600kg, a samo Cassinija 2150kg Glavne komponente Cassinija su: RADAR - čiji je zadatak da mapira površinu Titana MAG - meri radio signale i proučava magnetno polje oko Saturna INMS - meri osobine pozitivnih jona i neutralnih čestica CIRS - meri infracrvrnu svetlost koja dolazi sa objekta u cilju istraživanja njegove temperature Cassini letelicu napravila je NASA, a glavna antena i nekoliko instrumenata napravljeni u ISA-I

4. RADA R radio detection and ranging Casini radar mo že 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 Z emljinom Možemo da raspoznamo nešto nalik planinama, kraterima, jezerima, rekama, i možda čak i vulkane

5. CIRS Composite Infrared Spectrometer Iz informacija koje daje CIRS može se odrediti od čega je napravljeno telo, koliko je toplo i oso b ine 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 unutra šnji sastav Najbitniji rezultati CIRSa su vrele pukotine na površini ovih tela

6. MAG Magnometer 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

7. INMS Ion 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

8. RPWS Radio and Plasma Wave Science Prima i meri radio signale koji dolaze sa Saturna uklju čujući 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

9. RSS Radio 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 veličine 10 - 6

10. UVIS Ultraviolet 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

11. VIMS Visual 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

12. MIMI Magnetospheric 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 č estice Pomo ć u MIMI mo ž emo da prou č avamo vru ć u plazmu u Saturnovoj magnetosferi Napravljen je da odredi kompoziciju, naelektrisanje i energiju jona i elektrona i da detektuje brze neutralne č estice Trenutno se razmatraju interakcije magnetosfere iz oblasti Saturna i solarnog vetra

13. CDA Cosmic 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

14. CA PS Cassini Plasma Spectometer CAPS određuje osobine jona koji se nalaze u Saturnovoj jonosferi i takođe određuje sastav Saturnovog magnetnog polja Instrument istražuje plazmu u njegovoj oblasti i solarni vetar u okviru Saturnove magnetosfere Meri energiju i elektri č ni naboj molekula koji dođu do instrumenta Informacije su iskoriš ć ene za određivanje kompozicije, napona, protoka, brzine i temperature jona i elektrona Saturnove magnetosfere Instrument se sastoji od tri senzora: spektrometra elektrona, spektrometra zra č enja jona, masenog spektrometra jona

15. Putovanje Letelica je morala da iskoristi gravitaci onu 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

16. Cassini je prilikom kočenja došao na samo 18000 km od gornjih slojeva atmosfere Saturna Do 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

17. Saturn i njegovi prstenovi Sa distance Saturnovi prstenovi izgledaju kao simetri čni 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

18. Saturnovi sateliti Saturn ima 52 do sada poznata satelita Svi oni su razli čitih 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

19. 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 S aturna

20. 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 prsten ov a Poseban akcenat je dat proučavanju Titana jer se smatra da je veoma sličan Zemlji Ciljevi misije

21. Sonda Huygens Zadatak je da uroni u atmosferu Titana i istraži njegovu površinu Napravljena je od strane ESA-e Teška je 319kg Izvor energije ne predstavljaju solarne ćelije, već radioizotopni termoelektrični generatori (RTGS) koji koriste toplotu raspada plutonijuma za proizvodnju električne energije

22. Huygens 25.12.2004 . god . u 10h Huygens se spustio kroz atmosferu Titana na njegovu površinu Spustanje kroz atmosferu je trajalo 21 dan i sonda je to prespava la Debljina 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.

23. Instrumenti na Huygensu Dopler eksperiment je koristi o ultra-stabilan oscilator da bi poboljšao komunikaciju sa Cassinijem stvarajući stabilan noseći signal Ovim eksperimentom meri le 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 Bele ženje 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

24. Titan Najveći Saturnov pratilac izuzetan je po tome što ima sopstvenu veoma gustu atmosferu U sastavu atmosfere nalazi se N 2 , 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 N 2 na Titanu ima najviše CH 4 i H 2 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

25. 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 s v etlucao 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

26. 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

27. Otkri ća 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

28. 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 ć e 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 Prekida č za slušanje Hajgensa nije bio uključen. Sve što je trebalo uraditi jeste postaviti vrednost ovog prekida č a na ON

29. 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 .

30. 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”

31. 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 planir a o 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

32. Hvala na pažnji!!!