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守望土星13年,卡西尼将赴“最后约会”

《科技生活》周刊||热度 ( )

在历经长达13年对土星和其众多卫星的数据收集工作后,NASA的卡西尼号探测器即将耗尽燃料,准备“退休”了。在完成对土卫六的最后考察后,卡西尼号探测器在北京时间4月26日下午5点,坠入土星和土星环之间的神秘领域,而这个伟大的使命或将被命名为“ Grand Finale”(终场演奏)。在这场“最后约会”的过程中,卡西尼号探测器总共将靠近22个目标,靠近离土星中心6.4万公里的区域,这是此前任何其它太空飞船都从未涉足过的区域。

在这场大胆的坠落进程中,卡西尼号探测器将细致地绘制土星的重力场和磁场地图,近距离观察土星环,并试图测量它们的质量,并以一个最佳的“亲密”视角拍摄一系列土星的照片。

就在5月初,卡西尼号探测器让我们认识到了土星北极诡异而壮丽的六边形结构,整个土星的北极地区都被该神秘结构环绕着。这个六边形的直径大约为25000公里,几乎可以容得下4个地球。从图像上看,该六边形要比先前预计的更加深入到土星的大气当中,估计深度在100公里左右。在该六边形结构的里面存在着一个云团系统,这些云团似乎在绕着六边形搅动,这就像在跑道上前进的汽车。

在与土星北极相对的南极,科学家却发现那里并不存在这样的六边形结构,而是一个有着巨大风眼的龙卷风。科学家认为该六边形结构的存在与土星的旋转速度和轴心有关。目前对于土星实际的旋转速度是多少还不清楚,科学家希望该六边形结构能给他们带来一些线索。

当卡西尼号开始踏上它漫长的多轨道坠向土星的旅程时,它将更为细致地研究这些土星环,并最终给我们虽然短暂,但无比珍贵的对土星大气层的惊鸿一瞥。最后坠落土星大气层的飞行预计将在2017年9月15日进行。

▲卡西尼探测器拍摄的土卫八

卡西尼号探测器拍摄的土卫二

为收集到尽可能多的科学数据,“卡西尼”号携带了12台科学仪器:

  1. 等离子体分光计(CAPS)
  2. 宇宙尘埃分析仪(CDA)
  3. 复合红外分光计(CIRS)
  4. 离子和中性粒子质谱仪(INMS)
  5. 成像科学子系统(ISS)
  6. 双重技术磁场强度计(MAG)
  7. 磁场成像仪(MIMI)
  8. 无线电探测和测距仪(RADAR)
  9. 无线电波和等离子体波科学仪器(RPWS)
  10. 无线电科学子系统(RSS)
  11. 紫外成像摄谱仪(UVIS)
  12. 可见光和红外线测绘分光计(VIMS)

▲ 卡西尼号探测器拍摄的土卫一。土卫一又称“美马斯”(Mimas),为1789年发现的土星第一颗卫星,直径约400公里。该星球表面有一个直径达130公里的“赫歇尔”撞击坑,其外形和《星球大战》中的死星(直径160公里)极其相似。

卡西尼号探测器拍下的土星的两颗卫星,土卫五在前土卫六在后

基本参数

净重:2523 千克

额定功率:640 瓦特

高度:6.8 米

基本软件语言:Ada

工程子系统数:12 个

工程计算机数:26 个

零件总数:超过 10 万个

主引擎推力:445 牛顿

雷达功率:108 瓦特

推进剂质量: 3132 千克

数据传输率:140 千比特/秒

▲ 卡西尼号探测器拍摄的令人惊叹的土星景象。这组图乍一看,像是一朵正在盛开的玫瑰,周围还有“绿叶”包裹,而实际上它是土星北极上的飓风。该飓风是由土星大气中的少量水蒸气形成的。根据NASA测量的数据,它的风眼直径长达2011公里,比地球飓风风眼大20倍。横流风力达时速530公里,威力惊人。

卡西尼号探测器拍摄的土星北半球的云层

卡西尼号飞船拍摄到了令人难以置信的土星北极光,科学家称对土星极光的详细研究可以帮助人类理解地球上的极光产生原理,以及磁场与最顶层大气之间的相互作用。土星极光图像均由卡西尼号上所搭载的可见光及红外光谱仪(VIMS)所摄。这些图片展示了土星南极闪现出超过20小时的绿色极光,而这段时间相当于土星的两天。

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