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追隨土星二十年,“凱西尼”懷揣著最終任務飛向它的懷抱

不要溫和地走進那個良夜

老年應當在日暮時燃燒咆哮

怒斥, 怒斥光明的消逝……

科幻大片《星際穿越》裡, 布蘭德教授臨死都在反復吟誦的詩句,

用在今天的“凱西尼”號土星探測器上, 似乎格外貼切。

由於燃料即將耗盡, 在離開地球近20年後, 這位孤獨的“旅行者”, 懷揣著最終的任務飛向土星, 也飛向它的安息之地, 如同暮年征戰的勇士, 燃燒咆哮, 用盡最後一絲能量, 最終在光芒中消逝。

4月26日17時, 美國“凱西尼”號土星探測器正式開啟任務“大結局”:首次在土星和土星環之間穿越, 近距離觀測土星。

剛剛“凱西尼”傳回了它昨天穿越土星及其光環的信號, 下一次穿越光環, 預計將在5月2日進行。

此前, 從未有人類探測器從土星和土星環之間實現穿越。

隨後近五個月的時間裡, “凱西尼”還將另外進行21次這樣的穿越, 直到9月15日墜毀土星。

當日, Google的首頁塗鴉也獻給了“凱西尼”, 為它餞行

追隨土星20年的“孤獨旅行者”

“凱西尼”號是美國國家航空航天局、歐洲航天局和義大利航天局的合作項目, 它以天文學家凱西尼的名字命名,

當年造價為33億美元, 主要任務就是對土星及其周圍的光環、衛星進行考察。

1997年10月15日凱西尼號發射, 2004年抵達土星。

但這一目標的實施並不簡單, “凱西尼”單是為了抵達木星, 就耗費了7年之久。 由於土星軌道遠離太陽, “凱西尼”號想要順利抵達目標,

只能先往位於相反方向的金星進行2次“借力”, 然後重回地球獲取地球引力, 最後飛往木星獲得助力, 這才能克服太陽帶來的引力進入土星星系。

2004年7月1日, 凱西尼號成功進入土星軌道。

“凱西尼”兢兢業業地環繞土星12年, 工作時長是原先計畫的三倍多。

在這些年中,它對土星星系約31顆已知衛星進行了記錄和觀測,並找到了7顆全新的土星衛星家族成員,將人類所記錄的“土星族譜”擴大至62顆。

它發現了土衛二表面噴水的間歇泉,並把“惠更斯”號探測器部署在土衛六上,由此發現了這顆神秘衛星上巨大的甲烷湖泊。關於土星及其光環和諸多衛星的構成,它向地球傳回了大量寶貴資料。

凱西尼號傳回的木星影像。

當然,凱西尼也有“開小差”的時候——在觀察土星之餘,凱西尼還為一旁的木星拍攝了大量照片影像。

凱西尼曾給人類帶來這些驚喜

“凱西尼”的最重大成就,莫過於發現土星的衛星可能是太陽系內最可能孕育生命的星球之一。

就在兩周前,NASA宣佈“凱西尼”在土衛二冰封的表面下探測到一系列化學反應,證實土衛二冰層下隱藏著巨大海洋,並很可能存在海底熱泉,具備孕育生命的條件,引發了外界對於外星生物的又一波新猜想。

土衛二外部影像

土衛二星球內部猜想圖

而在這個爆炸性新聞之前,NASA觀測土星的許多“第一次”,也都是由“凱西尼”提供。

1、土星環原來這麼美

凱西尼號拍攝的土星環

“凱西尼”第一次帶給人類的“感動禮物”,是一張關於土星環的完整照片。這張照片顯示了土星遮擋太陽時的場景,能夠看到土星周圍各種各樣的環狀帶。在追隨土星的10多年間,凱西尼號研究了土星上層大氣層的構成及溫度,觀測了土星上的季節變化,發現了土星上存在的奇異風暴和噴流,還在土星上探測到了無法在地球上找到的無線電波和等離子體波。

“凱西尼”在距離地球約15億公里處,拍攝了從土星回望地球和月球的照片。

2006年,NASA宣佈首次觀測到土星南極發生的“帶眼風暴”

探測器還捕捉到了行星及行星環之間的交互。它觀測到了有史以來土星環的最低溫度,還以及當陽光照射到土星環的邊緣時,晝夜平分點的變化。向科學家們揭示了土星環的新的特徵和細節。

2005年5月3日,凱西尼探測器對土星環進行了第一次無線電偵察

2、土衛六上的海洋和神秘島

在“凱西尼”任務之前,我們所知道的土星上最大的衛星土衛六(Titan),僅僅是表面上覆蓋著一層厚厚的氮氣的衛星。但“凱西尼”的出現大大刷新了人類的認知。通過“凱西尼”探測器,“惠更斯”號探測器得以被送往外太陽系,在土衛六著陸,進行人類對於這顆神秘衛星的首次探索。

2005年1月15日,惠更斯號抵達土衛六,並傳回資料

也正是“凱西尼”和“惠更斯”的攜手努力,我們發現土衛六上存在雷電風暴等自然電活躍的獨特大氣,存在著液態甲烷海洋和湖泊,甚至可能孕育有生命。此外,凱西尼還發現土衛六上存在一座神秘島嶼,這座島嶼附近的情況一直在變化,因此也被NASA稱為“魔法島”(magic island)。

土衛六上的“魔法島”

3、另一個“第九大行星”

去年1月,美國物理學家團隊預測了“九號行星”的存在,這是一個神秘的第九大行星,遠遠超出了海王星的軌道。此後,法國的一群科學家利用凱西尼的資料通過觀察凱西尼在圍繞軌道時所產生的輕微干擾,來縮小對於巨型行星本體的探測。哈佛史密松天體物理中心的2位元天文學家後來通過分析凱西尼的多個軌道資料,進一步證實了“九號行星”存在的想法。

用生命最後一刻為人類帶去新發現

俯衝至土星和土星環之間的凱西尼號探測器(模擬圖)

雖然”凱西尼”號是土星星系目前獨一無二的人類使者,但隨著其所裝配的燃料即將耗盡,科學家們也不得不放棄這一位老員工,令其自毀。

不過,在凱西尼的“自殺”途中,它仍會用生命最後一刻為人類帶去新發現。

因為土星的磁場、輻射都很強,所以此前它一直“不敢”太接近土星。但在接下來的五個月裡,研究人員希望凱西尼號可以首次收集到土星大氣和土星環的顆粒樣本。此外,它還將對土星雲層和土星環進行迄今為止距離最近的觀測。

凱西尼4月21日近距離拍下的土衛六影像

本月22日,“凱西尼”第127次,也是最後一次掠過土衛六,這也標誌著任務“大結局”的開始。在此過程中,它利用“土衛六”的引力逐漸變換軌道,開始在土星和土星環之間寬度約2400公里的空隙內,進行來回繞行22次的最終任務,並逐漸拉近與土星的距離。

凱西尼號最後的繞行軌道模擬圖

在飛行過程中,凱西尼號會將自帶的大型天線作為盾牌,以防止突遭小型碎片帶的襲擊,確保能夠在進行最後繞行時,仍能將觀測到的資料發往地球。同時,這一舉措還將有助於NASA記錄下凱西尼號穿越時周邊的環境資料,以便後續的探測任務能夠參考。

從凱西尼號的角度來看,穿越土星環是這樣的

而在完成全部的穿越任務後,NASA會改變卡“西尼號”的飛行軌跡,令其向土星本土加速,最終在2017年9月15日在土星墜毀。

那一天,“凱西尼”沖入土星大氣時,將把天線對準地球,向地球傳送資料,直到在土星的濃密大氣層中燃燒殆盡的最後一刻。

凱西尼最後沖入土星的場景模擬圖

事實上,“自毀”是許多太空探測器的最終宿命,因為如果將凱西尼號這樣的探測器留在太空中,不僅可能成為太空垃圾,它可能攜帶的地球生物也會對太空中行星、衛星上可能存在的外星生物造成影響。

此前歐洲宇航局的羅塞塔號探測器於2016年9月30日自毀

雖然尚不可知在最終死亡前,“凱西尼”還能向地球傳遞多久的信號,但毫無疑問的是,凱西尼最後的發現很有可能會再一次顛覆人類的認知。

“凱西尼的大結局遠不止墜毀那麼簡單,它收集的大量資料足夠我們展開數十年的研究。”參與此次專案的科學家、NASA噴氣推進實驗室的琳達·斯皮爾克指出,“這枚勇敢無畏的探測器即將翻開激動人心的最終章,具有極高的科學價值,因此以這種方式結束其任務,可謂再合適不過。”

(稿件轉自:新華社、澎湃新聞、中新網、果殼網、央視網、NASA中文)

【晨報爆料熱線:0991-8801111】

在這些年中,它對土星星系約31顆已知衛星進行了記錄和觀測,並找到了7顆全新的土星衛星家族成員,將人類所記錄的“土星族譜”擴大至62顆。

它發現了土衛二表面噴水的間歇泉,並把“惠更斯”號探測器部署在土衛六上,由此發現了這顆神秘衛星上巨大的甲烷湖泊。關於土星及其光環和諸多衛星的構成,它向地球傳回了大量寶貴資料。

凱西尼號傳回的木星影像。

當然,凱西尼也有“開小差”的時候——在觀察土星之餘,凱西尼還為一旁的木星拍攝了大量照片影像。

凱西尼曾給人類帶來這些驚喜

“凱西尼”的最重大成就,莫過於發現土星的衛星可能是太陽系內最可能孕育生命的星球之一。

就在兩周前,NASA宣佈“凱西尼”在土衛二冰封的表面下探測到一系列化學反應,證實土衛二冰層下隱藏著巨大海洋,並很可能存在海底熱泉,具備孕育生命的條件,引發了外界對於外星生物的又一波新猜想。

土衛二外部影像

土衛二星球內部猜想圖

而在這個爆炸性新聞之前,NASA觀測土星的許多“第一次”,也都是由“凱西尼”提供。

1、土星環原來這麼美

凱西尼號拍攝的土星環

“凱西尼”第一次帶給人類的“感動禮物”,是一張關於土星環的完整照片。這張照片顯示了土星遮擋太陽時的場景,能夠看到土星周圍各種各樣的環狀帶。在追隨土星的10多年間,凱西尼號研究了土星上層大氣層的構成及溫度,觀測了土星上的季節變化,發現了土星上存在的奇異風暴和噴流,還在土星上探測到了無法在地球上找到的無線電波和等離子體波。

“凱西尼”在距離地球約15億公里處,拍攝了從土星回望地球和月球的照片。

2006年,NASA宣佈首次觀測到土星南極發生的“帶眼風暴”

探測器還捕捉到了行星及行星環之間的交互。它觀測到了有史以來土星環的最低溫度,還以及當陽光照射到土星環的邊緣時,晝夜平分點的變化。向科學家們揭示了土星環的新的特徵和細節。

2005年5月3日,凱西尼探測器對土星環進行了第一次無線電偵察

2、土衛六上的海洋和神秘島

在“凱西尼”任務之前,我們所知道的土星上最大的衛星土衛六(Titan),僅僅是表面上覆蓋著一層厚厚的氮氣的衛星。但“凱西尼”的出現大大刷新了人類的認知。通過“凱西尼”探測器,“惠更斯”號探測器得以被送往外太陽系,在土衛六著陸,進行人類對於這顆神秘衛星的首次探索。

2005年1月15日,惠更斯號抵達土衛六,並傳回資料

也正是“凱西尼”和“惠更斯”的攜手努力,我們發現土衛六上存在雷電風暴等自然電活躍的獨特大氣,存在著液態甲烷海洋和湖泊,甚至可能孕育有生命。此外,凱西尼還發現土衛六上存在一座神秘島嶼,這座島嶼附近的情況一直在變化,因此也被NASA稱為“魔法島”(magic island)。

土衛六上的“魔法島”

3、另一個“第九大行星”

去年1月,美國物理學家團隊預測了“九號行星”的存在,這是一個神秘的第九大行星,遠遠超出了海王星的軌道。此後,法國的一群科學家利用凱西尼的資料通過觀察凱西尼在圍繞軌道時所產生的輕微干擾,來縮小對於巨型行星本體的探測。哈佛史密松天體物理中心的2位元天文學家後來通過分析凱西尼的多個軌道資料,進一步證實了“九號行星”存在的想法。

用生命最後一刻為人類帶去新發現

俯衝至土星和土星環之間的凱西尼號探測器(模擬圖)

雖然”凱西尼”號是土星星系目前獨一無二的人類使者,但隨著其所裝配的燃料即將耗盡,科學家們也不得不放棄這一位老員工,令其自毀。

不過,在凱西尼的“自殺”途中,它仍會用生命最後一刻為人類帶去新發現。

因為土星的磁場、輻射都很強,所以此前它一直“不敢”太接近土星。但在接下來的五個月裡,研究人員希望凱西尼號可以首次收集到土星大氣和土星環的顆粒樣本。此外,它還將對土星雲層和土星環進行迄今為止距離最近的觀測。

凱西尼4月21日近距離拍下的土衛六影像

本月22日,“凱西尼”第127次,也是最後一次掠過土衛六,這也標誌著任務“大結局”的開始。在此過程中,它利用“土衛六”的引力逐漸變換軌道,開始在土星和土星環之間寬度約2400公里的空隙內,進行來回繞行22次的最終任務,並逐漸拉近與土星的距離。

凱西尼號最後的繞行軌道模擬圖

在飛行過程中,凱西尼號會將自帶的大型天線作為盾牌,以防止突遭小型碎片帶的襲擊,確保能夠在進行最後繞行時,仍能將觀測到的資料發往地球。同時,這一舉措還將有助於NASA記錄下凱西尼號穿越時周邊的環境資料,以便後續的探測任務能夠參考。

從凱西尼號的角度來看,穿越土星環是這樣的

而在完成全部的穿越任務後,NASA會改變卡“西尼號”的飛行軌跡,令其向土星本土加速,最終在2017年9月15日在土星墜毀。

那一天,“凱西尼”沖入土星大氣時,將把天線對準地球,向地球傳送資料,直到在土星的濃密大氣層中燃燒殆盡的最後一刻。

凱西尼最後沖入土星的場景模擬圖

事實上,“自毀”是許多太空探測器的最終宿命,因為如果將凱西尼號這樣的探測器留在太空中,不僅可能成為太空垃圾,它可能攜帶的地球生物也會對太空中行星、衛星上可能存在的外星生物造成影響。

此前歐洲宇航局的羅塞塔號探測器於2016年9月30日自毀

雖然尚不可知在最終死亡前,“凱西尼”還能向地球傳遞多久的信號,但毫無疑問的是,凱西尼最後的發現很有可能會再一次顛覆人類的認知。

“凱西尼的大結局遠不止墜毀那麼簡單,它收集的大量資料足夠我們展開數十年的研究。”參與此次專案的科學家、NASA噴氣推進實驗室的琳達·斯皮爾克指出,“這枚勇敢無畏的探測器即將翻開激動人心的最終章,具有極高的科學價值,因此以這種方式結束其任務,可謂再合適不過。”

(稿件轉自:新華社、澎湃新聞、中新網、果殼網、央視網、NASA中文)

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