La nave Cassini fue un importante proyecto desplegado para observar el planeta Saturno, durante esta misión se lograron recabar muchos datos importantes, los cuales fueron más de lo esperado y esto llevó a que la misión se ampliara hasta el año 2017, la fecha en que ocurrió el solsticio en Saturno. Si deseas conocer todo lo pertinente con esta nave y la misión que cumplió te lo mostramos en este artículo. (Ver articulo sobre: Eratostenes).
Indice De Contenidos
- 1 Proyecto Cassini-Huygens
- 2 Objetivos de la nave Cassini
- 3 Descubrimientos de la nave Cassini
- 4 Diseño de la nave
- 5 Sonda de Huygens
- 5.1 Instrumentación
- 5.2 Instrumento de Estructura Atmosférica Huygens (HASI)
- 5.3 Experimento de viento Doppler (DWE)
- 5.4 Cámara de inmersión / Radiómetro espectral (DISR)
- 5.5 Espectrómetro de masas por cromatografía de gases (GCMS)
- 5.6 Colector aerotransportado y pirolizador (ACP)
- 5.7 Paquete Surface-Science (SSP)
- 6 Subfases de la misión esencial
- 7 Situación actual de la nave Cassini
Proyecto Cassini-Huygens
Cassini-Huygens era una misión conjunta de la NASA, ESA y ASI. Era una misión espacial no tripulada con objetivo de explorar el planeta Saturno y sus satélites naturales que, casualmente se llaman lunas. La nave se basaba en dos componentes principales: la sonda Cassini y el módulo para descender Huygens.
El envío se produjo el 15 de octubre de 1997 desde la estación de Cabo Cañaveral con un cohete Titan IVB / Centaur que era de dos etapas, este entró en el espacio alrededor de Saturno el 1 de julio de 2004. El 25 de diciembre de 2004 se aisló la sonda a aproximadamente las 02 : 00 UTC.
La sonda logró alcanzar la luna más grande de Saturno, Titán, el 14 de enero de 2005, cuando se deslizó a su superficie para reunir datos elementales para su estudio científico. Se convirtió en la primera sonda que rodeó a Saturno y el cuarto transbordador humano que lo visitó. Su nombre se debe a los grandes astrónomos Giovanni Cassini y Christiaan Huygens.
Al principio se dispuso que el orbitador Cassini sobrevolara Saturno y sus lunas durante mucho tiempo (alrededor de 4 años), y que la sonda de Huygens se infiltrara en el entorno de Titán y llegará a su superficie.
La misión Cassini-Huygens fue la consecuencia del esfuerzo conjunto entre tres organizaciones espaciales y el compromiso de veintisiete naciones para su avance. El orbitador Cassini fue trabajado por la NASA / JPL.
La sonda Huygens fue realizada por la Agencia Espacial Europea (ESA), mientras que la Agencia Espacial Italiana se encargó de proporcionar la antena de comunicación de la misión. El gasto total de la misión fue de 3.260 millones de dólares, de los cuales EE. UU aportó 2.600 millones, la Agencia Espacial Europea 500 millones y la Agencia Espacial Italiana 160 millones.
El 26 de abril de 2017, Cassini ingresó al espacio entre Saturno y sus anillos, lo que satisfizo su misión de continuar antes de colapsar el 15 de septiembre de ese año. Fue la principal prueba espacial para entrar entre el planeta y los anillos.
Debido al consumo cercano del combustible de esta nave, que lo desampararía sin plausibilidad de control, su destrucción fue pensada para evitar que al final causara una contaminación orgánica (o radiactiva, ya que Cassini contenía un RTG) en Titán o Encelado (satélites característicos con altas probabilidades de albergar vida). El viernes 15 de septiembre de 2017, entró en Saturno y se destruyó en las capas superiores del entorno.
Los objetivos principales de la nave Cassini fueron:
- Revelar la estructura tridimensional y la conducta dinámica de los anillos de Saturno.
- Revelar la organización de la superficie de los satélites y la historia geográfica de cada uno.
- Revelar la naturaleza y el lugar de nacimiento del material oscuro en la superficie de Japeto.
- Tomar medida de la estructura tridimensional y la conducta dinámica de la magnetosfera.
- Analizar la conducta dinámica del ambiente de Saturno.
- Analizar la capacidad de cambio climático de Titán.
- Hacer un mapa punto por punto de la superficie de Titán.
En Júpiter
El 30 de diciembre del año 2000, Cassini alcanzó el punto donde está más cerca de Júpiter. La nave consiguió imágenes y aportó datos de las olas, desarrollos de las nubes y anillos del enorme planeta. Los resultados obtenidos se distribuyeron en marzo de 2003.
Hipótesis de la relatividad
La hipótesis de la relatividad de Albert Einstein fue confirmada en 2003 por investigadores que examinaron fotos y otros datos proporcionados por la nave Cassini.
Las lunas de Saturno
A raíz de encontrar los primeros días de junio de 2004, dos nuevos satélites de Saturno, Metone y Palene, Cassini voló sobre la luna de Phoebe el día 11 de ese mes. Phoebe rodea a Saturno hacia el otro lado en comparación con los demás satélites naturales. Según parece que esta luna podría tener agua debajo de su superficie.
Los Anillos y Titán
Después de entrar en la región de influencia de Saturno, la sonda adquirió las principales imágenes de los anillos del planeta y su luna más grande, Titán.
Circulación a Saturno
El 28 de junio de 2004, la sonda comenzó a explorar la rotación que tenía el planeta y el 1 de julio de ese mismo año se convirtió en el primer vehículo en rodear este objeto y acercarse a sus anillos (se encontraría otro anillo más adelante).
Vuelos en Titán y Mimas
El 2 de julio de 2004, Cassini se cruzó con Titán y adquirió más imágenes que demostrarían la presencia de metano en el satélite. En agosto, obtuvo fotos de otro satélite, el cual es conocido como Mimas. En octubre de ese año, los 45 recorridos sobre Titán de su misión esencial comenzarían, lo que daría imágenes en la superficie del satélite.
Separación de la sonda Huygens
Cassini se separó el 25 de diciembre de 2004 de la sonda Huygens e ingresó a la atmósfera de Titán el 14 de enero de 2005.
Encelado
En medio de estos primeros recorridos de 2005 se distinguió, cuando Cassini encontró a la luna Encelado, que tenía un campo electromagnético impotente y una atmósfera enorme. (Ver articulo sobre: Panspermia).
Los anillos
El 1 de mayo de 2005, Cassini identificó otro satélite entre los anillos, el cual durante ese período comenzó a examinar exhaustivamente; volando detrás de ellos y distinguiendo en estas partículas de oxígeno (un hallazgo imprevisto). Este satélite crea ondas como un impacto gravitacional en los anillos.
Superficie de Encelado
A raíz de encontrar movimiento volcánico en el último recorrido de 2005 (acción que solo Io, la Tierra y quizás Tritón en nuestro sistema), Cassini hizo otra revelación en marzo de 2006: en Encelado hay mucha agua (la cual es potencialmente hielo) que también es lanzada en la superficie en forma de un geiser.
https://www.youtube.com/watch?v=F8fVTEfX7yI
Con el uso de la nave Cassini se lograron muchos conocimientos, pero uno de los que dejo alarmados a muchos científicos de la NASA fue el descubrimiento de un océano oculto dentro de una de las lunas de Saturno.
Exactamente en la luna “Encelado” de Saturno se pudo observar la presencia de un océano que se oculta entre la corteza rocosa de la superficie y el núcleo mismo de la luna.
Claro que este análisis llevó algo de tiempo. La deducción fue hecha luego de 7 años de estudio del extraño comportamiento que tenía la luna y los científicos decidieron asumir que este movimiento fuera de lo común se debía a que existía un océano debajo de la capa de hielo, la cual es la teoría aceptada por todos hasta ahora.
La nave Cassini fue en general básico, pero uno de los más grandes trabajos para la investigación espacial. Solo las dos naves de la misión Phobos, enviados a Marte por la Unión Soviética, eran más pesados. Contenía 1.630 circuitos interconectados, 22.000 asociaciones de cables y más de 14 kilómetros de cableado.
Su estructura primaria se compone de un cilindro y un decágono. La nave estimaba más de 6.8 metros de largo y más de 4 metros de diámetro del cilindro. En la sección superior se montó un enorme aparato de recepción ilustrativo de 4 metros de ancho.
La nave Cassini tenía tres módulos: un módulo de hardware menor, que contenía equipo electrónico, un módulo de accionamiento que contenía marcos de impulsión y un módulo de engranaje inferior con RTG, cohetes, motores, etc. En un lado del cilindro, se transportaban los instrumentos ópticos, el magnetómetro montado en un brazo de 11 metros y otros instrumentos lógicos.
La masa del Cassini era de 3.867 kg, de los cuales 2.125 kg eran de fuerza y 687 de instrumentos. La potencia fue suministrada por 3 generadores de radioisótopos termoeléctricos (RTG), cada uno de los cuales utilizó 10.9 kg de plutonio 238, y cambió el calor creado en poder de propulsión y trabajo.
Cada generador entregó 300 vatios de intensidad a una tensión de 30 voltios. El RTG reforzó energéticamente todos los equipos dentro de la nave de manera constante. Después de 11 años, la potencia disminuyó a 210 vatios por generador. El cableado en la nave se utilizó para las interconexiones entre el equipo y solo transmitió señales eléctricas.
Los motores dieron, desde un punto de vista, ayuda mecánica y, por otro, sirvieron para ajustar el hardware. Los motores se utilizaron para la partición de la nave y la sonda, la organización del brazo del magnetómetro, la introducción de los cohetes de movimiento, el control de las persianas y las unidades de calentamiento de radioisótopos.
El control de temperatura era importante para lograr que la nave se mantuviera caliente. El aparato de recepción de alta ganancia se utilizó para dar sombra en medio del viaje en la región cercana al Sol. Las cubiertas protectoras que se establecieron sobre la superficie de la nave Cassini asimilaban el calor para mantenerlo a la mejor temperatura posible. Las persianas, montadas en el decágono, servían para controlar la temperatura interna del hardware. Cada instrumento tenía un calentador.
Los calentadores eléctricos, los radiadores de radioisótopos (RHU) y el calor de RTG también se usaron para emanar más calor. La forma de actuar fue dictada por un marco AACS. La nave estaba balanceada en cada uno de los tres ejes. Se utilizó una unidad de referencia inercial (IRU), coordinada con giroscopios de estado sólido. La unidad de referencia estelar utilizó las cámaras de ruta con una guía de 5000 estrellas.
La propulsión fue utilizada para mantener la situación de la nave, la inclusión orbital, las revisiones y la ubicación de la nave. Para esto, se utilizaron 2 motores fundamentales, uno esencial y alternativo como extra si el primero había fallado. Ambos dieron un empuje de 445 N.
Asimismo, se utilizaron 16 cohetes de 0.5 N, montados en 4 reuniones de 4, para las rectificaciones de posición. Se montaron dos tanques en la cámara, uno con tetróxido de nitrógeno y el otro con monometilhidracina. A parte de algunos segmentos de accionamiento, por ejemplo, válvulas, filtros, etc.
Este marco adicionalmente incorporó solo un tanque de helio vaporoso para presurizar los motores y el combustible, y además un tanque de hidracina para pequeños cohetes. Las comunicaciones de medios se realizaron en banda X con una recurrencia de 8,4 GHz. Las partes de este marco fueron: un tubo intensificador de onda de 20 W para aumentar la señal, dos transpondedores espaciales profundos que recibieron y transmitieron, y el oscilador ultra estable.
Las comunicaciones de difusión utilizaron un aparato de recepción ilustrativo de alto aumento (antena parabólica) de 4 metros de ancho y dos antenas de baja ganancia para las correspondencias de ayuda. La velocidad de transmisión de información cambió entre 5 b/s y 249 kb / s.
Desde que el cohete Cassini alcanzó Saturno, se encontraba en una separación en el rango de 8.2 y 10.2 unidades astronómicas en la Tierra. En consecuencia, los signos enviados a nosotros o enviados desde la Tierra tardaron entre 68 y 84 minutos en alcanzar su objetivo. En términos prácticos, estos controladores de tierra implícitos no podrían trabajar la nave al instante, ya sea para actividades cotidianas o en caso de una falla imprevista.
La nave Cassini manejó directrices utilizando un subsistema de instrucciones y administración de información para los ejercicios de la nave y sus instrumentos; este marco era el cerebro de la nave. La información fue guardada en dos grabadores de estado sólido; en ellos, la información de la nave y de los investigadores se guardó para su posterior transmisión a la Tierra de un marco ocasional, y asimismo almacenaba programas.
Cuando la nave envió los datos, la información se eliminó para dar espacio a los nuevos descubrimientos a enviar. Los dos registradores tenían un límite de 2 Gb y estaban protegidos de la radiación por una cubierta de aluminio. Todo el hardware electrónico fue montado en 12 espacios controlados que estaban protegidos de la radiación a la cual se iban a enfrentar.
Sonda de Huygens
La sonda Huygens, producida por la Agencia Espacial Europea y llamada así por el cosmólogo holandés Christiaan Huygens del siglo XVII, fue creada para estudiar la atmósfera y la superficie de Titán, la mayor de las lunas de Saturno, atravesando su capa atmosférica y lanzándose en paracaídas sobre la superficie.
En esta superficie fue donde almacenó un laboratorio lógico que era responsable de completar diferentes exámenes y enviar estos datos a la nave Cassini, la cual la enviaba nuevamente a la Tierra. La sonda se aisló de Cassini el 25 de diciembre de 2004 y tocó base en Titán el 14 de enero de 2005, cumpliendo su objetivo principal con un logro relativamente total y llegando a ser no solo la primera sonda en llegar a un satélite distinto de la luna terrenal, sin embargo además, en el primero en hacerlo en una objeto del sistema planetario cercano externo.
Instrumentación
La sonda Huygens contenía seis instrumentos complejos a bordo que dieron una gran variedad de información a los investigadores después de su caída en el entorno de Titán. Estos instrumentos fueron:
Instrumento de Estructura Atmosférica Huygens (HASI)
Este instrumento contenía una progresión de sensores que deliberan sobre las propiedades físicas y eléctricas del entorno de Titán. El acelerómetro permite cuantificar el espesor del ambiente y las corrientes de aire de Titán.
Los sensores de temperatura y presión decidieron las propiedades de temperatura del aire. El HASI adicionalmente poseía un micrófono, que grabó sonidos en medio de la caída en picada y la llegada de la sonda. (Ver articulo sobre: La atmósfera y su importancia).
Experimento de viento Doppler (DWE)
Esta prueba utilizó un oscilador ultrasensible para mejorar la correspondencia con la sonda, dándole una conexión excepcionalmente estable. Los vaivenes entregados por las brisas de la atmósfera podrían entonces estimarse para hacer inferencias sobre sus cualidades.
Cámara de inmersión / Radiómetro espectral (DISR)
Los detectores de imagen y los localizadores sobrenaturales de este instrumento hicieron diferentes estimaciones sobre la radiación, el tamaño y grosor de las partículas en suspensión. Las imágenes, en el rango de luz inconfundible e infrarroja, formaban un mosaico que permitía recrear el territorio de aterrizaje y su entorno.
Espectrómetro de masas por cromatografía de gases (GCMS)
Este instrumento era un analizador sintético flexible de gases, destinado a reconocer y medir sustancias químicas en el entorno de Titán. Se equipó con dos módulos para tomar ejemplos que se llenaron a gran altura para una futura investigación.
El espectrómetro de masas se utilizó para construir un modelo de la masa subatómica de cada gas, mientras que el cromatógrafo de gases completó una investigación más detallada de las pruebas de isótopos y partículas. En un abrir y cerrar de ojos antes de aterrizar, el instrumento se calentó, de modo que al contacto con la superficie, los materiales que lo componen desaparecieran y se pudieran descomponerse mejor.
Colector aerotransportado y pirolizador (ACP)
Este dispositivo de prueba atrapó partículas de la atmósfera y las presentó dentro de una estufa, para calentar las pruebas atrapadas y, mediante un procedimiento de pirólisis, descomponer los materiales naturales volatilizados para examinarlos.
Paquete Surface-Science (SSP)
El SSP tenía unos pocos sensores destinados a decidir las propiedades físicas de la superficie de Titán a efectos del impacto. Un sonar comprobó la separación a la superficie en los últimos 100 metros, estimando la velocidad de caída y la aspereza del suelo.
Subfases de la misión esencial
A parte de ser una de las principales misiones de su objetivo central, la gravedad de Titán cambió la órbita de la sonda, lo que le permitió realizar las investigaciones distintivas a las que se preparó. Esta es la razón por la que las subetapas explicada a continuación comenzaron y terminaron con un sobrevuelo de Titán.
Paso al espacio alrededor de Saturno y propulsión de la sonda de Huygens: Esta sucesión empezó su funcionamiento desde el 1 de julio de 2004, día en que la sonda se puso en circulación alrededor de Saturno, hasta el 15 de febrero de 2005. En esta etapa, la prueba hizo tres círculos alrededor de Saturno y cuatro sobrevuelos a Titán, incluida la misión de reunir la información enviada desde Titán por la sonda de Huygens a parte de una de Jápeto. A pesar del paso al espacio alrededor de Saturno de la nave Cassini, la idea principal de esta pieza de la misión fue la caída de la prueba de Huygens a Titán.
Secuencia de ocultamiento: Esta secuencia funcionó desde el 15 de febrero de 2005 hasta el 7 de septiembre de 2005. En esta prueba se hicieron 11 círculos alrededor de Saturno, llegando a tener estas algunas tendencias en cuanto al ecuador del planeta.
En medio de esta etapa de la misión, se tomó ventaja de la manera en que la nave Cassini podía percibir cómo el Sol y la Tierra estaban cubiertos por los anillos del planeta para examinar la estructura y el avance de estos. También hubo cuatro nuevos sobrevuelos de Titán y tres sobrevuelos sobre Encelado. (Ver articulo sobre: La estación espacial China).
Agrupación de investigación de la magnetocola: Esta parte de la misión se estableció desde el 7 de septiembre de 2005 hasta el 22 de julio de 2006. Cassini hizo 12 círculos alrededor de Saturno en esos 10 meses y medio.
En su curso, el círculo de la nave estaba cambiando para establecerse primero en el plano central de Saturno y luego en el lado nocturno del planeta, para analizar su magnetocola y en medio de ella la nave Cassini, aparte de hacer un sobrevuelo de casi todas las lunas primarias de Saturno (a excepción de Japeto y Febe) hizo un total de nueve sobrevuelos de Titán.
Cambio de 180°: Esta fase comenzó el 22 de julio de 2006 y finalizó el 30 de junio de 2007. En medio de esto, la sonda utilizó la gravedad de Titán para cambiar inicialmente su órbita hasta el punto en que se encontraba en una posición opuesta al ecuador de Saturno. Con esto logró estudiar los anillos y áreas polares desde “arriba”, y luego regresarlo a su plano ecuatorial, y además volver lógicamente al lado diurno del planeta.
Se hicieron un total de 17 sobrevuelos de Titán, siendo la pieza esencial de la misión examinar con regularidad la luna más grande de Saturno. Del mismo modo, a mediados de septiembre de 2006, la órbita de Cassini la transportó a un punto en el que Saturno cubriría el Sol durante unas horas, algo que probablemente no sucedería nuevamente en lo que quedaba de misión de la nave Cassini.
En esas horas se realizaron investigaciones concentradas de los anillos y se tomaron varias imágenes del planeta y de los anillos, teniendo la capacidad de visualizar en una de estas la Tierra más cercana a los anillos.
Subfase de investigación de lunas heladas: Esta fase se estableció desde el 30 de junio hasta el 31 de agosto de 2007. La sonda rodeó a Saturno solo dos o tres veces. En esta parte de la misión la nave Cassini estaba en el plano del ecuador de Saturno, habiendo algunas experiencias generalmente cercanas con las lunas frías de Saturno, aparte de que se hicieron dos sobrevuelos de Titán.
Secuencia de alta inclinación: Se realizó desde el 31 de agosto de 2007 hasta el 30 de junio de 2008, el final de la misión esencial. La nave Cassini hizo veinticinco vueltas alrededor del planeta anillado en el que nuevamente su órbita estaba dispuesta enfáticamente en relación a su ecuador, teniendo de esta manera la capacidad de analizar nuevamente sus anillos y sus regiones polares. Además: se realizó un sobrevuelo de Encelado, uno de Japeto y nueve sobrevuelos de Titán.
La prueba ha permitido conocer mucho mejor los anillos, la atmósfera e incluso ha hecho concebible estimar acerca de formas de vida en una porción de las lunas. En el momento en que la nave Cassini logró visualizar Saturno en 2004, el planeta fue visto como un hermano más joven y menos intrigante que el Goliat Júpiter, a excepción de que se pudieron apreciar sus fascinantes anillos.
Solo tres naves habían logrado visitarlo anteriormente. Se habían limitado a tomar un par de fotografías y grabar información durante un par de horas antes de pasar por allí. Habían descubierto un mundo aparentemente común, con un ambiente de beige homogéneo, sin el atractivo de las bellas perturbaciones de Júpiter.
La nave Cassini ha cambiado esta imagen de Saturno. Es la nave principal que se ha mantenido en órbita alrededor del planeta y la ha examinado con calma durante mucho tiempo. Ha encontrado una atmósfera feroz con tempestades naturales brutales, anillos dinámicos que siempre se están renovando y un montón de lunas interesantes, dos de las cuales podrían albergar algún tipo de vida.
Desde que se lanzó la nave Cassini para explorar el planeta ha estado en órbita alrededor de Saturno durante mucho tiempo para contemplarlo y lograr recabar toda la información posible para que los científicos puedan tener un mayor entendimiento sobre lo que hay en este cuerpo celestial, aunque quizás ya ha tenido demasiado tiempo esta misión.
En cualquier caso, las reservas de combustible se estaban por agotar, y esta se encontraba en peligro de colisionar con cualquiera de las lunas del planeta, por lo cual la NASA ha optado por renunciar a la nave.
El 15 de septiembre del 2017 la nave Cassini envió su última comunicación antes de ser destruida en el espeso ambiente de Saturno, se recibió en la Tierra a las 11.55 UTC, en la estación de Canberra (Australia). Según como estaba establecido el último descenso del transbordador comenzó a las 08.37 UTC con un movimiento de 5 minutos para colocar el instrumento INMS para una prueba ideal de la atmósfera del planeta, que transmitió información lógica constantemente hasta que la misión concluyo.(Ver articulo sobre: La estación espacial rusa).
