卡西尼号在土星大气高速飞行,为什么没被烧毁?

卡西尼号位于土星云层上方约3000公里,卡西尼在穿过土星和土星环之间时,相对土星的速度达到12.4万公里每小时,而国际空间站的时速为2.8万公里每小时,其速度约为国际空间站速度的4.5倍。在这种情况下,卡西尼号为什么没有烧毁呢?

看答案之前,阿盟先带大家了解卡西尼号的落幕之旅。

翻译:谭瀚杰

来源:The Planetary Society

责编:魏玲海

审校:郑永春

在这个星期六、世界地球日黎明前的几个小时,美国宇航局长寿的土星探测器卡西尼号第127次、也是最后一次向土卫六奔去。土卫六泰坦的引力将改变卡西尼号的飞行轨迹,将它送入一个新的轨道。这个轨道能穿过土星环与土星之间的区域,这是卡西尼号从来没有尝试过的。

这次飞掠将会彻底改变卡西尼号的命运。在此之后,它将完成22次轨道飞行,在9月15日坠入土星大气层,最后一次深入地了解土星内部。

为什么卡西尼号任务要结束了?在任务运行13年后,卡西尼号的燃料已经不多,而美国宇航局不希望卡西尼号在此情况下,意外坠毁在土卫二和土卫六上,造成不可逆的污染,因为这两颗土星的卫星都可能是地外生命的栖身之所。

卡西尼号的发现就是它自己的遗嘱。项目负责人Earl Maize在最近一次会议上指出,土卫二有一个温暖的咸水海洋,我们的探测器不能危及这一方净土。

NASA / JPL-Caltech / Jason Davis

宏大的落幕

在4月22日星期六,美国东部时间早上2:08(世界时间早上6:08),是卡西尼号此次飞掠土卫六最近距离的时间。此时,卡西尼号离土星表面的轨道高度大约1000km,大概是国际空间站离地球表面轨道高度的两倍。

如果卡西尼号在这次飞掠任务中有任何发现,那很有可能是它在整个任务期间最好最重要的发现,卡西尼号任务的科学家之一Linda Spilker对此毫不怀疑。

卡西尼号前所未有地从土星与土星环间穿过,得到土星云层及土星环最近距离的第一手“新鲜”图像。卡西尼号用探测器上搭载的设备,可以直接观测到土星环中小至千米级的碎片,得到一些关于土星系统的新数据,例如,土星环的质量等。

对土星环质量的精确测量,将有助于解决一个长久以来悬而未决的问题:土星环到底是什么时候形成的?是怎样形成的?

Spilker表示,如果土星环的质量比我们预想的要大,意味着土星环可能很久以前就形成了,甚至与土星同时形成。如果土星环质量比我们估计的要小,或许它是在一亿年以内,由于一颗土星的卫星或彗星靠得太近,而被土星引力撕碎而刚刚形成的。毕竟对于太阳系四十六亿年历史而言,一亿年只是很短的时间。

美国宇航局卡西尼号探测器钻入土星与土星环之间的间隙中

NASA / JPL-Caltech

土星大冒险

科学家并不能说清楚土星环的最内侧在哪里,所以,卡西尼号钻进土星环是相当危险的。但卡西尼号仍然义无反顾地去拥抱这颗巨无霸行星,在土星云端之上3000千米的高度环绕土星飞行。

Joan Stupik是负责卡西尼号导航和控制系统的工程师,他表示,探测器以34千米每秒的高速飞行。为保护探测器上的其它设备,卡西尼号将大号高增益天线朝向前进方向。因为在这样的高速下,任何一个小碎片或尘埃,都会摧毁卡西尼号。

萋萋满别情

4月19日星期三,卡西尼号最后一次飞掠土星的外侧环之后,就开始向土卫六前进。4月12日,卡西尼号上一次穿过土星环时拍摄了土卫十五Atlas。这是一颗直径30千米的卫星,在土星环明亮的外侧环——A环附近。

土卫十五Atlas的彩色影像,由4月12日所拍摄的红外波段、绿光波段和紫外波段的图像处理而成。

NASA / JPL-Caltech / SSI / Kevin M。 Gill

但在接下来的五个月里,就不会再有这样的图像了。因为从现在开始,卡西尼号把注意力放在土星大气上,用探测器上的质谱仪,搜集土星大气的化学成分数据,并实时回传到地球。卡西尼号会向地球回传它最后拍摄到的图片,直到9月15日那天的到来。

对一直为卡西尼号任务工作的科学家来说,实在是说不出再见。

科学家Spilker已经为卡西尼号任务工作了将近三十年,她刚开始在卡西尼号任务组工作时,他的大女儿Jennifer才刚上幼儿园,而现在大女儿Jennifer已经结婚,并有了自己的一个女儿。

而对于工程师Stupik来说,她出生在1989年,这一年卡西尼任务得到了国家资金资助。所以在某种程度上可以说,她与卡西尼号是同龄人。

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责任编辑:马嘉悦
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