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等不到20岁生日 土星探测器卡西尼号明日执行“自杀”指令

  2017年10月15日本该是“卡西尼”号的20周年纪念日,不过,它等不到这一天了。明日(北京时间9月15日傍晚),卡西尼号将执行来自美国国家航空航天局(NASA)的最后一条指令:自我焚毁。 这艘20世纪末的行星际飞船,将点燃推进器,一头扎进土星大气层,与这颗探测了13年的气态行星融为一体。

  该任务的代号是:大终章(Grand Finale)。在逐渐燃烧、汽化,融进土星大气层的过程中,卡西尼号的高增益天线会保持对准地球,传输珍贵的数据,直至信号消失。  

图说:卡西尼号的“大终章”。 本文所有图片均来自 NASA网站

  不过,由于距离遥远,当NASA接受到最后信号时,卡西尼号实际已经消失83分钟了。

  为何要自我焚毁?其实,卡西尼号在2008年就达到了设计寿命,如今,迟暮的飞船行将“油尽灯枯”。为了避免失去动力的飞船撞向土星的卫星,破坏后续的探测任务,NASA决定令其“自杀殉道”。其中,土卫二和土卫六具备生命存在的条件,是重点保护对象。

  飞向土星:7年35亿公里

  1997年10月15日,卡西尼号从美国的卡纳维拉角发射升空,携带着欧洲空间局的土卫登陆探测器“惠更斯”号。  

图说:1997年10月15日,卡西尼号从美国的卡纳维拉角发射升空

  从地球到土星,卡西尼号飞了7年。它借用引力弹弓效应,先后两次掠经金星(1998年4月和1999年6月)、一次掠经地球(1999年8月)、一次掠经木星(2000年12月),最终抵达土星。  

图说:1998年4月,卡西尼号飞掠金星

  土星距离地球的最近距离约为13亿公里,而卡西尼号采取的这段迂回路线长达35亿公里。不过,这样借力飞行,并未更加耗时,且大大节省了燃料。

  北京时间2004年7月1日12时,卡西尼号进入土星轨道。土星的公转周期是地球的29倍,也就是说,终其一生,卡西尼号差不多了陪伴了土星“半年”。此时此刻,土星北半球的冬天正开始消退。

  2008年,完成了第一期4年任务后,科学家们给卡西尼号安排了第二期2年任务:观察土星抵达昼夜等分点,阳光照向土星环侧面时,土星和土星环的变化。这之后,卡西尼号的服役期又延长了7年,继续探索土卫二和土卫六。

  土卫二:具备生命所需要素

  土卫二(Enceladus)是一颗被冰雪覆盖的“冰月”,冰层下隐藏着流动的海洋。2015年,卡西尼号从冰层裂缝中喷射出来的羽流里检测到二氧化碳和大量氢气。科学家认为,这是冰层下的温软海洋和海底岩层之间的水热反应所致。水热反应可以为深海微生物提供能量。  

图说:土卫二(Enceladus)是一颗被冰雪覆盖的“冰月”

  氢气和二氧化碳可以合成甲烷。科学家们已经发现,地球的深海里存在独特的热泉生态系统。在太阳照不到的地方,甲烷也能养活海底热泉附近的微生物。

  “吻别”土卫六:故事的起点和终点

  “泰坦”(Titan)是希腊神话中的巨人族,冠以泰坦之名的土卫六是土星最大的卫星,也是太阳系中第二大的卫星,仅此于木卫三。土卫六也是太阳系已知的唯一一颗拥有真正大气层的卫星。

  科学家们一直想要知道,土卫六稠密的大气层下藏着什么?冰雪、海洋,甚至是生命?卡西尼号并非人类派来的第一个访客。目前已飞到太阳风边缘的“旅行者1号”和“旅行者2号”,都曾是匆匆过客。

  2004年10月24日,卡西尼号传回了首批土卫六照片和数据。2004年12月23日,卡西尼号释放惠更斯号。2005年1月14日,惠更斯号成功登陆土卫六。  

图说:2005年12月16日,惠更斯号漂浮在夜幕下的“甲烷湖”

  卡西尼号和惠更斯号一起,揭开了土卫六大气层下的真面目:这是一个在气候和地理上最接近地球的世界,存在关于生命的伏笔。

  土卫六的地表温度约为零下179摄氏度,没有水只有冰,却有着 “甲烷海”和“甲烷河”,下着“甲烷雨”,天上飘着“甲烷云”。

  而这些“甲烷河”流经深深的峡谷,汇入“甲烷海”,冲刷出鹅卵石一般的冰块。  

图说:土卫六“甲烷湖”上的冰

  土卫六的赤道地区,充满了贫瘠的沙丘,与纳比米亚和撒哈拉地区的地貌相似,由来自大气层的有机物构成。此外,土卫六上还有疑似有火山的存在。如果那真是火山,那喷射的将不是岩浆,而是泥泞的沸水。

  在土卫六上,人类可能观察到生命在有机物中萌芽的过程。

  9月11日,卡西尼号在11.9万公里外飞掠土卫六,这是卡西尼号距离土卫六最近的一次,也是最后一次。借助土卫六的引力,卡西尼号直奔土星大气层而去,迎接最终命运。

  工程师们把卡西尼号和土卫六的最后一面称为“吻别”。

  与土星相伴13年,卡西尼号的主要任务就是拍拍拍。NASA官网上展示着卡西尼号拍摄所有的39万多张照片。

  卡西尼号眼中的土星、土星环和土星月亮们是怎样的呢?让我们回顾一下其中的“名人堂”作品。

图说:2012年11月和2016年9月,土星北极的颜色变化

图说:土星的阴影并未遮挡全部光环

图说:土星北极的“玫瑰”漩涡(假色)

图说:土卫六上的“香格里拉沙海”

图说:土卫六的大气层

图说:土卫六

图说:土卫二“喷泉”

图说:土卫二南极附近的蛇形地貌

图说:土星月亮“五重奏”

图说:土卫八“拉匹特斯”是个阴阳脸

图说:畸形的土卫十一“伊比米休斯”,小卫星太“命苦”

图说:土卫十六“普罗米修斯”和诡异的F环

图说:我们的蓝星

  北京时间9月15日凌晨4时许,卡西尼号将拍下最后一张照片。

  (原标题:等不到20岁生日,土星探测器卡西尼号明日执行“自杀”指令)

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