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太阳系最伟大的谢幕!别了,卡西尼!
送交者: hgao[★★★★天山隐士★★★★] 于 2017-09-16 13:52 已读 5701 次  

美国东部时间 9 月 15 日上午 7 时 55 分,卡西尼 ( Cassini ) 号宇宙飞船以极超音速坠入土星大气层,经几分钟熔解后化为灰烬,最终与美国宇航局 ( NASA ) 失联,就此结束了 13 年土星探索的“卡西尼”时期。

NASA 发布的回顾卡西尼历程的短片 ↓↓↓

太阳系最伟大的谢幕

北京时间 2017 年 9 月 15 日 18 点 32 分,土星探测器卡西尼号(Cassini)发出最后一个讯号(因为距离原因,地球人会在 83 分钟后收到该信号,即 19 点 55 分;下图为卡西尼号环绕土星的艺术想像图,图片源自 @NASA)▼ 它飞掠宏伟的土星环,直奔土星而去(示意动画,图片源自 @NASA)▼ 以 12 万公里 / 小时的速度,冲向土星大气层(示意动画,图片源自 @NASA)▼ 摩擦生热使得飞船表面的温度每分钟升高 30-100 倍,一些脆弱的组件率先瓦解,卡西尼试图利用推进器阻止翻滚,全身开始剧烈抖动,即便如此,它依然坚持让天线对准地球的方位,以便发出最后的信号(示意动画,图片源自 @NASA)

但所有的努力都无济于事,极度的高温、高压引爆了推进剂贮存箱,飞船像碎片一样爆裂开来,烟花绚烂、粉身碎骨,一切都结束了。(下图为示意动画,图片源自 @NASA)▼ 从生到死,卡西尼已经在星际游弋 20 载,20 载弹指一挥,天上人间、恍如隔世。

13 年,代替人类的眼睛

北京时间 1997 年 10 月 15 日,卡西尼号发射升空,它肩负的使命是要对土星系统进行空间探测,包括环绕土星飞行,对土星及其大气、光环、卫星和磁场进行深入考察等。 ( 卡西尼号发射现场画面,图片源自 @NASA ) ▼

它身高 6.8 米、净重 2.5 吨,是一个拥有众多精密仪器的机器人,NASA 的科学家用拟人化的绘图,描述了它身体的各个部位,其中最引人瞩目的“眼睛”,是一台“高达” 100 万像素的数码相机,可以给地球人带来星际旅途的瑰丽图景。

(卡西尼之名是为了纪念天文学家乔凡尼 · 多美尼科 · 卡西尼,后者发现了土星环的卡西尼环缝以及四颗卫星;下图为卡西尼号的各个拟人化功能组成。图片源自 @NASA,星球研究所增加中文标注)▼

但如果仅仅依靠火箭的推力直接飞向土星,并像现在这样在 7 年之内抵达,那么“卡西尼”号出发时携带的燃料就决不能少于 70 吨。于是,它采取了“曲线救国”的策略 —— 先后从金星和地球借用行星的引力,再利用木星的引力加速,最后才把目标对准土星。这让它的旅程延长至 35 亿千米,是地球与土星实际距离的 2.5 倍以上。

经过 6 年 8 个月,“卡西尼”号终于在 2004 年 7 月 1 日顺利进入土星轨道。(卡西尼飞行轨道图,图片源自 @NASA,星球研究所增加中文标注)▼

此后的 13 年里,它代替了人类的眼睛,无数次近距离观测土星。由“卡西尼”号拍摄的 39 万张照片,逐一加深了科学家对这个美丽行星系统的了解,而它提供的土星与周围太阳系行星的叠合照,更让世人感到震撼 —— 如果说人类能拿肉眼俯瞰半个星系的话,这照片就和我们看到的景象别无二致。

十多年的深度旅行,“卡西尼”号几乎飞遍了土星周围的角角落落。(13 年间卡西尼环绕土星的轨道动态图,中间为土星,图片源自 @NASA)▼

土星可谓太阳系内最美的行星,巨大的土星环甚至可以通过地面望远镜直接观测,抵近拍摄的卡西尼,更是为我们展现了极为细腻的图景。(请将手机横屏观看,拍摄于 2004 年 10 月 6 日,由 102 帧图像拼接而成,是土星最为细腻的摄影作品之一;图片源自 @NASA)

从极地上方观看,土星尤如一颗玉珠安卧盘中,巨大的身躯在土星环上留下了一个明显的阴影,让二维的照片依然透出极强的立体感(拍摄于 2013 年 10 月 10 日,图片源自 @NASA)▼ 土星环平均厚度只有 20 米,宽度却超过 11 万公里,从土星赤道上方 6600 公里处延伸至 12 万公里处,主要成份为水冰。(请将手机横屏观看,拍摄于 2005 年 5 月 3 日,图片源自 @NASA)▼ 为数众多的卫星也是卡西尼的探索重点。(下图为土卫六、土卫二,拍摄于 2012 年 3 月 12 日;卡西尼的很多摄影作者都非常具有创意,这张图中土卫二有如悬停在土星环之下,颇有力学之美;图片源自 @NASA)▼ 土卫六是土星最大的卫星,下面这张照片中,土卫六仿佛被土星环纵穿(前景为土卫六,背景为土星,细线为土星环,图片源自 @NASA)▼ 土卫二是一颗冰冻星球,表面几乎能反射百分之百的阳光,冰面之下还存在着厚达 10 公里的液态水海洋,地表的冰火山则向太空喷出大量水汽和挥发物,是形成土星环的重要物质来源。(拍摄于 2008 年 10 月 5 日,表面充满了裂缝、褶皱,图片源自 @NASA)▼ 不朽,职业生涯巅峰

土卫二表面被厚厚的冰层覆盖。但“卡西尼”号 2014 年发现,这里的冰层下藏着一个海洋。

2015 年,“卡西尼”号看见了土卫二喷发的冰,依靠自身搭载的设备加以分析后发现,当中含有大量氢气分子和二氧化碳。二者存在的最佳解释是,它们由温暖海洋和海底岩层之间的水热反应产生,而这可以为深海微生物提供能量 —— 就和地球数十亿年前诞生、孕育生命的环境非常相似。由此,土卫二这颗星几乎具备了生命所需的所有条件 —— 水、有机物以及能量来源,那些微生物,或许就“藏身”海床之中!

土卫六拥有浓厚的大气层,成分与早期地球非常相似,科学家高度怀疑其上有生命体存在,卡西尼专门释放出了一个小型机器人惠更斯,于 2005 年 1 月 14 日降落在土卫六表面,这是有史以来人造物体第一次在外太阳系的天体上着陆。

(降落地点名为“上都”,得名于中国元朝的都城;惠更斯号探测器得名于发现土卫六的荷兰天文学家克里斯蒂安 · 惠更斯,着陆后 10 分钟,连接中断,从此音讯全无;下图为惠更斯鱼眼镜头所拍摄的土卫六表面;图片源自 @NASA)▼

它的调查告诉我们:土卫六上有原理与地球水循环相似的“甲烷循环”,还有湖泊和丘陵,气候则有雾、霾和雨,就像地球上的英格兰一样。

到了 2016 年,“卡西尼”号又在土卫六表面确认了液态沟渠。不过这些峡谷不再像英格兰了,而是十分形似早期的美国亚利桑那州沿科罗拉多河一带。

想要真实见证地球早期的状态几乎是不可能的,但“卡西尼”号却是一架时光机,让我们领略到一个十分贴近婴儿地球的星体。

这两次不朽的探测,让人类关于地外生命的想法更加接近现实,也有助于我们揭开自身诞生之谜,被视为“卡西尼”号职业生涯的巅峰之作。

图片来回顾卡西尼号捕捉的精彩瞬间

2013 年 7 月 19 日卡西尼号拍摄到的“回望地球”,照片中地球仅仅是一个小亮点。 卡西尼号运行到太阳照射土星的阴影中,照片中可以清晰的看到土星的环状结构。 卡西尼号观测到土卫二的南极上存在液体喷发的情况,后被证实存在土卫二整个星球表面约 5 千米厚的冰盖下,存在着接近 6.5 万米深的海洋。海洋的下方的地核向海洋中喷射氢气。氢气和这种水热能量的存在,可能意味着星球上已经有生物,比如微生物存在。 土星北极的巨大风暴酷似深红色的玫瑰。该云层中心宽 2000 公里,转速高达 500 公里 / 小时。 接下来看到的是一张显示土星环的单调图像。卡西尼号探测器通过其薄纱似的土星环观测土星,伟大的冰粒屏幕就像一个过滤器,减轻了该星球上的眩光,并使其高空阴霾容易被发现。 土星最大的卫星泰坦正绕土星运行,土星环刚好将泰坦“一分为二”。 卡西尼号在为 764,000 英里处,俯瞰土星。 土星北极著名的六边形风暴,飓风中心眼直径大约是地球飓风眼平均直径的 50 倍。

最后的告白

人类朋友们,当你们看到这行文字时,我的生命已经进入倒数计时。

我,卡西尼号,NASA(美国宇航局)多年来最后一个旗舰级的深空探测项目,在围绕土星飞行了整整 13 年后,迎来了最终战役:燃烧最后一点能量,竭尽所能地接近此前从未探触过的神秘领域:探索土星环、土星大气层和外层结构。如果一切理想,我将于 9 月 15 日(美国东部时间)撞向土星,彻底烧毁自己,但那之前,哪怕是一点点意外碰撞,都足以让我提前结束只有 20 岁的生命。没有关系,对于一个星际探测器来说,能够工作到这个年纪,已经足够。

如果你从未听说过我的名字,请允许我稍稍介绍一下自己。

我的全名叫卡西尼 - 惠更斯号,卡西尼、惠更斯分别是两位 17 世纪的科学家,意大利科学家卡西尼发现了土星环缝,他的名字用来命名我的主探测器,荷兰科学家惠更斯发现了土卫六,他的名字用来命名我携带的小兄弟土卫六着陆探测器惠更斯号,后者于 2005 年 1 月 14 日着陆于土卫六,地球收到了土卫六的第一张图像。

上世纪 80 年代,NASA(美国宇航局)和欧空局的部分科学家提议联合探测土星和土卫六,参加这项土星探测计划的国家一共有 17 个,是人类进入空间时代以来最激动人心的大型国际合作课题之一。耗资 32 亿美元之后,我终于成型:直径 3 米,高 7 米,重 6.4 吨,携带了 27 种当时最先进的科学仪器设备。

1997 年 10 月 15 日,我携带小兄弟“惠更斯”号从美国卡纳维拉尔角空军基地发射升空。北京时间 2004 年 7 月 1 日上午,距离我被发射 7 年之后,我终于飞到了土星身边,成为首艘绕行土星的人类探测器,正式开始工作。

原本我的计划任务周期为 4 年,因为表现出色,任务一延再延,一直服役到第 13 个年头。这算得上是个不大不小的奇迹,因为一架星际探测器在工作和休眠时需要耗用的能量等级是截然不同的。

2010 年,远在地球的科学家计算出我的助推剂还剩下不到 1%,这意味着燃料耗尽的话我可能飞行失控,他们不得不为我计划一个体面的退休仪式。作为一颗即将耗尽能源的星际探测器,通常的养老方式有两种:一种是停留在土星轨道上从此安静地漂泊;一种是飞去更远的地方,比如海王星或者干脆飞出太阳系。但是身为一个战士,我拒绝了这些养老计划,我希望,燃烧最后的热量,以坠毁在土星大气中为代价,去看一看土星真正的模样。

当然,选择如此悲壮的结局,还有一个很重要的因素。在我之前 13 年的探测中,观察到土卫二和土卫六上很有可能存在生命或者具备支持生命的环境。当年我在升空发射时,并未经过太空检疫,因此我的身上很有可能带有地球微生物,如果日后我意外坠毁在土卫二和土卫六上,对那些或许存在的生命来说,将是一场灭顶之灾。而如果在土星大气中燃烧自我,这些可能的生命就彻底安全了。有鉴于此,我义无反顾,向着最后的目标,出发。

借助土星的大气层,卡西尼将化为灰烬,不留一丝痕迹。(卡西尼坠落前的轨道图,穿越土星与土星环之间的环缝 22 次,形成了一个艺术性的终止符,图片源自 @NASA)▼

(卡西尼视角的冲入土星大气层艺术想像图,图片源自 @NASA)▼ 卡西尼就此逝去,带着它 20 年间无以伦比的成就,执行指令超过 250 万条,飞行距离超过 49 亿公里,产生了 635GB 科学数据,拍摄照片超过 45 万张。(数据截止 2017 年 8 月,图片源自 @NASA,星球研究所增加中文标注)▼
20 年群星闪耀,20 年匆匆过客,20 年物是人非,可现在我会莫名的心碎,当我想你的时候。这是太阳系最伟大的谢幕。

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