Подповерхностный океан
Самое любопытное на Титане – возможное наличие подповерхностного океана – того самого водного слоя, который находится между поверхностью и ядром. Если он на самом деле есть, то сплошь охватывает весь спутник. Согласно расчетам, вода в нем содержит около 10% аммиака, который служит антифризом и снижает температуру замерзания воды, поэтому она там должна находиться в жидком виде. Также в воде может содержаться некоторое количество разных солей, как в земной морской воде.
Согласно данным, собранным «Кассини», такой подповерхностный океан должен существовать на самом деле, но расположен он на глубине около 100 км от поверхности. Также есть данные, что в воде содержатся большие количества солей натрия, калия и серы, и вода эта очень соленая. Поэтому вряд ли в ней возможна какая-либо жизнь. Однако этот вопрос продолжает волновать ученых и вызывает большой интерес. Благодаря этому Титан стал одним из приоритетных объектов для будущих исследований, как и Европа, спутник Юпитера, где также имеется подповерхностный океан. Ученым очень хочется проникнуть вглубь и посмотреть, что там в этих океанах есть, особенно поискать какие-нибудь формы жизни.
Исследование Титана
Первые детальные снимки Титана сделал зонд «Пионер-11», он был первым космическим аппаратом, посетившим систему Сатурна, это произошло за год до полета «Вояджера-1». Правда, эти фотографии практически никаких новых данных ученым не дали. С их помощью специалисты уточнили лишь массу спутника и выяснили, что это слишком холодный мир для поддержания той жизни, которую мы знаем. Поэтому исследование Титана для «Вояджера-1» стало ключевой задачей.
Фото: NASA / Снимок Титана, сделанный зондом «Пионер-11» перед сближением с Сатурном 1 сентября 1979 года. Фото получено с расстояния 360 000 км. На «Пионерах» камеры были похуже чем на «Вояджерах»
В ноябре 1980 года, примерно за 18 часов до своего максимального сближения с Сатурном, зонд NASA подошел к Титану на расстояние 3915 км от поверхности спутника.
Данные приборов «Вояджера-1» показали, что Титан имеет непрозрачную и плотную атмосферу, в состав которой входят метан, большое количество азота, другие газы и органические аэрозоли. Выяснилось, что именно из-за этих аэрозолей атмосфера спутника приобретает коричневатый оттенок.
Фото: NASA/JPL / Слой дымки Титана, запечатленный камерами «Вояджера-1» с расстояния 435 000 км. Фото сделано в ноябре 1980 года
Хотя зонд и обнаружил в атмосфере слои дымки и нашел в них небольшие “разломы”, но его камеры не были чувствительны для ближнего инфракрасного спектра, поэтому увидеть поверхность аппарату не удалось. Или почти не удалось. В 2004 году, во время цифровой обработки снимков «Вояджера-1», ученые заметили, что на этих фотографиях кое-где просвечивают темные и светлые участки поверхности, которые назовут Xanadu и Shangri-la.
Благодаря «Вояджеру-1» ученые уточнили диаметр Титана, который составил 5150 км, а также узнали, что давление у поверхности спутника примерно в 1,6 раза превышает давление земной атмосферы. Оказалось, что средняя температура на Титане достигает -180°C. Специалисты установили, что луна Сатурна является вторым по размеру спутником Солнечной системы после Ганимеда (спутник Юпитера).
На основе информации, собранной американским аппаратом, ученые предположили, что на поверхности Титана могут существовать жидкие моря и реки, наполненные смесью жидких углеводородов. Эту гипотезу в 1995 году астрономы подтвердили с помощью «Хаббла», орбитальный телескоп получил доказательства наличия на поверхности спутника Сатурна жидкого метана. Планетолог Дональд Хантен оказался прав, на Титане метан действительно существует в трех агрегатных состояниях.
Марсоходы НАСА
Проект НАСА «Марс эксплорейшн ровер» предусматривал отправку на Красную планету двух марсоходов, главной их целью должен был стать поиск следов жидкой воды
Наличие таких запасов критически важно для будущих пилотируемых полетов на Марс
Новый марсоход, созданный к началу 2002 г., представлял собой шестиколесную тележку, на которой было смонтировано научное оборудование и ходовая часть. Два совершенно идентичных ровера «МЭР-А» и «МЭР-Б» были готовы к запуску в астрономическое окно 2002 г. Оставалось дать им имена, для чего был объявлен общенациональный конкурс среди школьников. Его победителем стала русская девочка Софи Коллиз, в раннем возрасте удочеренная американской семьей. Она предложила назвать марсоходы «Спирит» («Дух») и «Оппортьюнити» («Возможность»). Летом 2003 г. с интервалом почти в месяц ракеты-носители «Дельта-2» вывели оба марсохода в околоземное пространство и направили в сторону Красной планеты. Спустя полгода роверы благополучно опустились на марсианскую поверхность. Ученые специально выбирали места их посадки так, чтобы вероятность найти воду или ее следы была максимальной. «Спирит» был посажен в 180-километровом кратере Гусева, куда впадает русло древней пересохшей реки. Здесь 5 марта 2004 г. в ходе бурения аппарат обнаружил следы воды.
Марсоход «Спирит»
Предположения ученых подтвердились — миллионы лет назад Марс действительно был живой планетой! «Оппортьюнити» опустился на поверхность с противоположной стороны планеты. Местом его посадки было выбрано плато Меридиана. Здесь предполагалось наличие гематита — минерала железа, часто встречающегося в гидротермальных жилах.
Исследования, проведенные марсоходом, подтвердили, что в древности плато было покрыто водой. Ресурс работы обоих аппаратов составлял всего 90 марсианских суток. Однако, «Спирит» функционировал до 2010 года, а «Оппортьюнити» и сегодня продолжает исследовать Марс, раскрывая новые тайны Красной планеты.
В ходе этой миссии НАСА в 2012 г. на Красную планету был доставлен тяжелый марсоход третьего поколения «Кьюриосити» размером с крупную легковую машину.
Работающий сейчас на поверхности Марса «Кьюриосити» в несколько раз больше своих предшественников «Спирит» и «Оппортьюнити». Перед этой автономной химической лабораторией весом почти в 1 тонну стоит несколько основных задач: выяснить была ли на Марсе в прошлом жизнь и подготовить высадку астронавтом на Красной планете. В результате проведенных «Кьюриосити» исследований ученые установили, что в прошлом на Марсе существовали благоприятные для простых микроорганизмов условия жизни.
Марсоход «Кьюриосити»
Марсианская научная лаборатория
Установленная на марсоходе химическая лаборатория SAM состоит из трех инструментов. Квадрупольный массанализатор исследует образцы газов как в атмосфере, так и выделяемых при нагревании проб грунта. Газовый хроматограф определяет точный химический состав обнаруженной газовой смеси. Настраиваемый лазерный спектрометр определяет наличие метана.
Главной задачей этого набора инструментов было обнаружение на Марсе органики, и SAM справился со своей задачей на Красной планете был обнаружен газ метан, который может быть продуктом биологической активности -и-следовательно, признаком наличия жизни.
№12
Все горы, обнаруженные на этом спутнике, названы в честь гор Средиземья из Вселенной Толкина. А все холмы – в честь персонажей из этой же Вселенной. Здесь находятся такие горы как Ангмар (во Вселенной Толкина – королевство, расположенное в Мглистых горах), Эребор (у Толкина – гора, под какой расположено королевство гномов), Мория (у Толкина огромный подземный город-государство в Мглистых горах Средиземья).
Кроме того, на Титане есть холмы Бильбо (назван в честь хоббита из Шира Бильбо Бэггинса), Фарамир (назван в честь последнего из наместников Гондора), Нимлот (назван в честь эльфийки из синдар, дочь Галатиля) и др. На этом у нас все, дорогие читатели
Благодарим вас за то, что уделили внимание нашему интернет-ресурсу
Дорога в космос
Научные работы в сфере организации космических исследований начались в России более 100 лет назад. Теоретическое обоснование возможности полётов в космос с использованием специальных аппаратов было сделано в начале ХХ века Константином Циолковским. Вскоре к аналогичным выводам пришёл изобретатель Юрий Кондратюк.
В 1921 году в Москве была создана газодинамическая лаборатория, а ещё через десять лет — группа изучения реактивного движения. Впоследствии они были объединены в Реактивный институт. В 1930-е годы конструктор Сергей Королёв провёл пуски первых отечественных ракет с жидкостным ракетным двигателем.
Также по теме
Душа советской космонавтики: 110 лет со дня рождения Сергея Королёва
Сергей Павлович Королёв родился, когда самолёты только начинали подниматься в воздух. Легендарный советский учёный отправил первых…
В 1957 году СССР удалось запустить первый в мире искусственный спутник Земли, созданный советскими учёными во главе с Королёвым, а ещё два года спустя — автоматическую межпланетную станцию «Луна-3», позволившую впервые в истории получить снимки обратной стороны Луны. Параллельно обсуждалась перспектива организации пилотируемых полётов в космос.
В 1960 году был подписан приказ главкома ВВС №267, согласно которому 12 советских лётчиков-истребителей зачислялись на должности слушателей-космонавтов. В их числе был и Юрий Гагарин — выпускник 1-го Чкаловского военного авиационного училища лётчиков им. К.Е. Ворошилова, проходивший службу в 122-й истребительной авиационной дивизии ВВС Северного флота.
«В программу подготовки первых космонавтов входили тренировки в центрифуге, в барокамере, общефизические упражнения, специальная подготовка на тренажёрах корабля», — рассказал в беседе с RT действительный член Российской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского Александр Железняков.
Кроме того, космонавты посещали теоретические занятия. Около месяца они проходили парашютную подготовку в Саратовской области. Познакомились космонавты и с человеком, создававшим для них космические корабли, — с Сергеем Королёвым.
- Юрий Гагарин во время вестибулярной тренировки в Центре подготовки космонавтов. Кадр из документального фильма «Первый рейс к звёздам»
- РИА Новости
Почти полгода продолжалась предполётная подготовка. Будущие космонавты изучали корабль и разбирались с функционированием его систем. В начале 1961 года члены отряда в течение двух дней сдавали экзамены, показав отличное знание корабля «Восток», на котором одному из них предстояло отправиться на орбиту, и других вопросов, связанных с путешествием в космос.
«В ходе подготовки были отработаны любые ситуации, которые могли бы возникнуть во время полёта, даже самые необычные. Выясняли, какой запас прочности психики и здоровья у каждого из космонавтов. А запас был великолепный. Они испытали на себе крайне трудную программу и вышли победителями», — рассказал RT заслуженный лётчик России генерал-майор Владимир Попов.
20 марта 1961 года космонавты провели тренировку по надеванию и регулировке скафандров. На следующий день космический аппарат был подготовлен к стыковке с ракетой. В конце марта для будущих покорителей космоса провели экскурсию по стартовому комплексу и занятия по коррекции глобуса на пульте пилота.
Основными кандидатами на роль первого космонавта на завершающей стадии подготовки к полёту стали Юрий Гагарин и Герман Титов. Они отрабатывали операции по ручной ориентации космического аппарата, тренировались использовать специальную радиопереговорную линию.
- Последние напутствия главного конструктора Сергея Павловича Королёва (справа) Юрию Гагарину перед стартом. Космодром Байконур, 12 апреля 1961 года
- РИА Новости
Согласно официальной версии, Гагарин стал основным кандидатом в космонавты номер один на заседании Госкомиссии 8 апреля 1961 года. Однако некоторые документы, в частности заявка на попытку установления рекорда по продолжительности полёта, поданная в Авиационную спортивную комиссию Центрального аэроклуба СССР начальником отдела по подготовке и обеспечению космических полётов Главного штаба ВВС Николаем Каманиным, указывают на то, что на самом деле это могло произойти по крайней мере за месяц до полёта.
За день до полёта прошли последние испытания, и ракета с космическим кораблём «Восток-1» была установлена в стартовое сооружение.
Выход на орбиту
Интересное событие произошло незадолго до выхода «Кассини» на сатурнианскую орбиту. Аппарат вошел в гравитационное поле Сатурна 18 мая 2004 года, а уже 11 июня прошел в непосредственной близости в 2 068 километрах, от внешнего его спутника Фебы («Вояджер-2» проходил почти в 1 000 раз дальше). Возможность встречи с ней подарила сама природа за счет удобного положения этой маленькой луны на момент подлета. Ученые считают эту возможность уникальной удачей. Кроме того, Феба весьма необычный спутник. Орбита ее сильно вытянута, да еще и вращение происходит в противоположную сторону по отношению к другим сатурнианцам. Видимо, мы имеем здесь дело с захваченным гравитационным полем планеты-гиганта астероидом или ядром кометы. Снимки Фебы, переданные «Кассини» на Землю, оказались сенсационными. На них предстало астероидоподобное неправильной формы тело с размерами чуть больше 200 километров, усеянное кратерами всевозможных размеров, в том числе и гигантских, до 50 километров в поперечнике. При детальной съемке на стенках некоторых из них были обнаружены четкие слои какого-то белого вещества, лежащего под многометровым темным слоем. Казалось, что оползни обнажили ледяную основу Фебы. И это визуальное впечатление вполне подтвердили данные приборов «Кассини». По-видимому, Феба как минимум наполовину состоит изо льда. Маленькая сатурнианка по своим характеристикам оказалась очень похожей на Плутон и его спутник Харон, а также на многие объекты ледяного пояса Койпера, где сосредоточены протокометные ядра. А значит, она ближе к кометам, чем к астероидам. И это только первое прикосновение и первая тайна системы Сатурна.
Для того чтобы оказаться на сатурнианской орбите, «Кассини» предстояло выполнить долгожданный и ответственный маневр торможения. Он был давно и тщательно рассчитан, и вся программа действий помещена в память бортового компьютера. Радиосигнал летит от Земли до Сатурна почти 1,5 часа и еще столько же обратно. Значит, если оператор пошлет команду на торможение, то сообщение о том, что она выполнена, он получит лишь по прошествии 3 часов. За это время можно переделать уйму дел и при этом не опоздать на очередной сеанс связи. Так что если торможение не будет происходить на автопилоте, аппарат пронесется мимо желанной цели, и только его и видели.
И вот долгожданный день 1 июля 2004 года, которого так ждали конструкторы и ученые, наступил. В 2:11 по Гринвичу «Кассини» прошел так называемый восходящий узел траектории и преодолел плоскость колец Сатурна, причем проскочив точно между двумя тонкими внешними колечками, обозначаемыми как F и G. При этом аппарат был развернут таким образом, что остронаправленная антенна служила своеобразным зонтиком для хрупких приборов, защищая их от возможного воздействия находящихся между кольцами частичек пыли. К счастью, столкновения не повредили аппарату, но их было зафиксировано не менее 100 тысяч. Затем, через 24 минуты, над ярким, хорошо видимым с Земли кольцом A, включился на торможение один из двух основных двигателей аппарата. Он проработал целых 97 минут, израсходовав 850 килограммов топлива. За это время «Кассини» прошел наиболее близкую к Сатурну точку, всего в 20 тысячах километров над его облаками, промчавшись почти над всей плоскостью колец. А когда двигатель смолк, стало ясно, что мечта исследователей сбылась «Кассини» оказался на орбите Сатурна. Это была долгожданная победа. Еще один нырок между тонкими кольцами и окончился беспримерный перелет, который длился почти 7 лет по земным часам. В апартаментах же Властелина Колец это все заняло лишь четверть года, можно сказать, один сезон. Ведь сатурнианский год во много раз больше земного эта планета совершает свой оборот вокруг Солнца за 29,5 года. За то время, пока «Кассини» находился в пути, Сатурн переместился из созвездия Рыб в созвездие Близнецов.
Система посадки
Художественная интерпретация спуска зонда Гюйгенс
Космический зонд совершил посадку 14 января 2005 года. Ученые предусмотрели наличие озер и морей, поэтому аппарат мог безопасно сесть в «жидкость» и продержаться несколько минут. Но ему повезло и удалось нацелиться на твердую поверхность.
Чтобы замедлиться при входе, использовали сопротивление атмосферы Титана и систему парашютов. В течение полета от Земли к Сатурну зонд вообще не функционировал. Его включали лишь периодически, чтобы проверить работоспособность. Ожидалось, что на поверхности Титана он сумеет проработать около 30 минут.
На спуск аппарат потратил 2 часа 27 минут 50 секунд. Радиосвязь включили на раннем этапе, поэтому исследователи могли прослушивать спуск и посадку около 3 часов. Инженеры были приятно удивлены возможностями Гюйгенса, сумевшего подавать сигналы 72 минуты с момента спуска за видимый горизонт.
Сигналы шли на Землю не напрямую, а транслировались Кассини. Последние волны удалось поймать с помощью австралийского радиотелескопа. Аппарат успел прислать около 350 фотографий из запланированных 700 (произошел сбой, и часть данных потеряли). В итоге, сигналы перестали поступать, и мы простились с зондом, навсегда оставшимся на Титане.
Космический аппарат «Галилей»
«Пионеры» и «Вояджеры» на огромной скорости пролетали мимо Юпитера. Но чтобы серьезно изучить планету, необходимо было «повесить» на ее орбиту станцию и отправить в ее атмосферу спускаемый аппарат.
Космический аппарат «Галилей»
С этой задачей справился аппарат НАСА «Галилей», стартовавший в 1989 г. В декабре 1995 г. станция вышла на юпитерианскую орбиту. За пол года до этого от орбитального блока отделился спускаемый аппарат и самостоятельно направился к планете. В течение часа СА погрузился в атмосферу Юпитера на глубину 130 км, где окружающая температура достигла 150 °С при скорости ветра 700 км/ч, после чего прекратил работу. Внутренние слои атмосферы оказались намного более активными, чем ожидалось, и спускаемый аппарат был поврежден давлением. Но за это время он успел передать бесценные для ученых данные.
АМС «Галилей» оставалась на орбите в течение 8 лет. Она передала на Землю сведения о динамике атмосферы Юпитера, его радиационных магнитных полях и множество цветных фотографий. Анализируя полученные материалы, исследователи предположили, что планета состоит из жидкого металлического водорода, вращающегося вокруг твердого ядра в 10-15 раз тяжелее Земли.
Астроном Г. Галилей
Периодически меняя свою орбиту, АМС смогла поочередно приближаться к четырем самым крупным спутникам планеты. Оказалось, что под ледяной поверхностью Европы находится океан жидкой воды глубиной до 100 км. Предполагается, что вода есть в недрах Ганимеда и Каллисто. Более того, сегодня ученые не исключают, что в океанах Европы может существовать жизнь.
Межпланетная станция «Юнона»
В августе 2011 г. к Юпитеру стартовала станция «Юнона», которая вышла на орбиту планеты летом 2016 г. Этот космический аппарат займется изучением полярных областей планеты, исследованием гравитационного и магнитного полей, состава атмосферы. Также «Юнона» проверит гипотезу о наличии у Юпитера твердого ядра.
Сборка космического аппарата «Юнона»
Космические аппараты «Викинг»
Основной задачей этой исследовательской программы был поиск на поверхности Марса следов жизни, для чего спускаемые аппараты оснастили самой современной аппаратурой.
Программа «Викинг» выросла из гораздо более амбициозного проекта «Вояджер», предусматривавшего высадку американских астронавтов на Марс, от которой в 1971 г. НАСА отказалось из-за сокращения финансирования. Космический аппарат «Викинг» состоял из орбитального блока, созданного на основе станции «Маринер-8», и спускаемого аппарата.
Главной задачей орбитального блока АМС было доставить спускаемый аппарат на Марс и обеспечить его связь с Землей. Технически намного проще ретранслировать сигнал с Марса на Землю через спутник на ареоцентрической орбите, чем напрямую. Конечно, спускаемые аппараты «Викинг» имели возможность связываться с Землей напрямую, но скорость передачи данных была бы ниже в 10 раз. Кроме того, на ОБ «Викинг» была размещена научно-исследовательская аппаратура: 2 телекамеры, инфракрасный спектрометр для регистрации водяных паров и инфракрасный радиометр для составления тепловой карты планеты. Делая витки над Марсом на высоте 150 км, орбитальный блок не только обеспечивал связь, но и выполнял собственную научную программу исследований. Спускаемый аппарат был оснащен еще более солидно.
Кроме оборудования для биологического эксперимента, он нес на себе две фототелевизионные установки, приборы для метеорологических исследований, газовый хроматограф и рентгеновский флуорисцентный спектрометр. В конце августа — начале сентября 1975 г. АМС «Викинг-1» и «Викинг-2» успешно стартовали с космодрома Канаверал и спустя почти год их спускаемые аппараты сели на поверхность Красной планеты.
Сборка спускаемого аппарата «Викинг»
Оба СА передали на Землю цветные фотографии Марса и взяли пробы грунта, которые показали, что в месте посадки он состоит из глины, содержащей огромное количество железа. Именно этим и объясняется красный цвет поверхности Марса. Спускаемые аппараты проработали до начала 80-х гг., но следов жизни на планете им обнаружить не удалось.
Поиск жизни
Биологические исследования СА «Викинг» включали в себя четыре эксперимента. Эксперимент по газообмену обнаружил высокий уровень выделения кислорода. «Проращивание» марсианского грунта в питательном бульоне сперва обнаружило газы и увеличение двуокиси углерода, почти как у земной почвы, но затем все быстро прекратилось. Регистрация поглощения изотопа углерода 14С также не дала однозначных результатов — на Земле микроорганизмы хорошо усваивают углекислый газ, но на Марсе этот эксперимент дал неоднозначный результат — углерод то усваивался, то нет. Четвертый эксперимент, по обнаружению органических веществ, дал отрицательный результат. В итоге, был сделан вывод, что жизни на Марсе нет.
Траектория полета
Старт «Кассини» состоялся 15 октября 1997 года. Чтобы вывести в космос столь огромный груз, была использована мощная американская ракета-носитель «Титан-4Б». Между аппаратом и ракетой был установлен дополнительный разгонный блок «Кентавр», который и придал межпланетному путешественнику необходимую стартовую скорость и первоначальное направление полета. Кстати, оно было вовсе не в сторону желанного Сатурна, а смотрело во внутренние просторы Солнечной системы, точнее, в сторону Венеры. По земным понятиям это можно было бы сравнить с путешествием из Москвы в Петербург через Владивосток. Но в космосе это вовсе не абсурд. Там не бывает прямых дорог. Любая космическая трасса часть эллипса. И часто случается так, что для экономии топлива лучше всего использовать так называемые гравитационные маневры, получая дополнительную скорость за счет пролета вблизи планет. Сегодня такая эквилибристика в космосе применяется повсеместно. При правильном расчете аппарат, проходя вблизи одной из выбранных для маневра планет, может не только изменить направление своего полета, но и приобрести дополнительную скорость за счет гравитационного притяжения и собственного движения планеты. И все это происходит, что называется, «даром», то есть без расхода драгоценного топлива. И такой космический волейбол может происходить неоднократно. Не стал исключением и «Кассини». В случае если бы ученые решили отправить аппарат сразу к Сатурну, им пришлось бы загрузить на борт еще целых 68 тонн топлива никакая из современных ракет не справилась бы с такой ношей. Но за подобную эквилибристику приходится платить временем полета и точной датой старта, соответствующей удачному расположению ускоряющих планет и, конечно, запасаться терпением на дополнительные годы полета.
Фактически весь путь до цели своего путешествия таинственного Сатурна, «Кассини» провел в своеобразном анабиозе. Все его ненужные во время перелета системы спали. Лишь изредка группа управления связывалась с бортом аппарата и ждущим своей очереди зондом, чтобы проверить их самочувствие или провести научные исследования. Однако с января 2004 года операторы принялись постепенно выводить аппарат из спячки. Начали активироваться система за системой, включаться все больше научных приборов и всевозможных датчиков. «Кассини» начал ощущать приближающийся Сатурн. На регулярно поступающих снимках хорошо было видно, как растет изображение величественного Властелина Колец. «Кассини» подходил в направлении, лежащем ниже плоскости колец, и Сатурн представал взору камер немного похожим на вечернюю Луну в фазе первой четверти, и темная тень от планеты лежала на кольцах. В таком ракурсе Сатурн никогда не виден с Земли.
Цели и успехи миссии
После выхода на эллиптическую орбиту межпланетного путешественника ждет большая и напряженная работа по крайней мере на ближайшие 4 года. Ему предстоит совершить 74 оборота вокруг Сатурна, периодически сближаясь с его спутниками, изучая их и саму планету, и при этом преодолеть еще 1,7 миллиарда километров. Для исследований кроме Фебы были выбраны еще 8 сатурнианцев. Так, запланировано по одному близкому пролету Мимаса, Дионы и Гипериона, по два Тефии и Реи, и четыре встречи с Энцеладом. Но львиная доля внимания со стороны «Кассини» достается, безусловно, Титану целых 45 пролетов на самых различных расстояниях. Это и есть главный гвоздь программы, выполняемой аппаратом во владениях Властелина Колец.
Первое знакомство «Кассини» с гигантским спутником с расстояния в 339 тысяч километров произошло через 30 часов после выхода на сатурнианскую орбиту, а именно 2 июля 2004 года. Это был так называемый нулевой пролет, начальная возможность примериться перед десантированием «Гюйгенса». Строго говоря, съемка Титана началась еще в мае, когда «Кассини» был только на подлете к Сатурну. Фотографирование в ближнем инфракрасном диапазоне (в полосе длин волн 938 нанометров) позволило выявить на покрытом завесой плотных облаков спутнике некоторые детали рельефа. Однако точно интерпретировать, что же представляют собой проступившие на снимках темные и светлые пятна, не представлялось возможным. Было даже непонятно, где впадины, а где возвышенности. Кроме того, «Кассини» запечатлел плавающие в азотной атмосфере облака, возможно, состоящие из метана. Стало ясно, что более близкий подход откроет куда более тонкие структуры. Интересные результаты дала съемка в ультрафиолетовых лучах. Она выявила второй слой атмосферы Титана. Он начинается на высоте несколько сот километров над поверхностью спутника и напоминает дымку. Видимо, он состоит из сложных органических молекул, образующихся из азота и метана в нижнем слое под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Во всяком случае, эта гипотеза имеет право на существование и будет проверена в дальнейшем.
Новая, более близкая встреча с Титаном ждала «Кассини» в конце первого витка вокруг Сатурна и состоялась 26 октября. Этот пролет выявил куда больше интересных сведений о таинственном спутнике, нежели предыдущий. Аппарат прошел всего в 1 200 километрах от него, это в 300 раз ближе, чем в июле. Фотоснимки, которые были переданы из системы Сатурна на этот раз, просто завораживали. В инфракрасных лучах Титан предстал во всей своей красе, обнажив лежащую под завесой плотной атмосферы поверхность. На лике спутника ярко и четко проступило светлое пятно размером с континент, еще раньше получившее название Ксанаду. Оно граничит с темным районом с сильно изрезанной границей. Создается впечатление, что на снимке видна гладь моря с множеством заливов и островов. И именно в таком районе должен был совершить посадку «Гюйгенс». Причем сложность рельефа Титана подтвердил и бортовой радар. Так что вполне возможно, что внизу действительно море, только вместо воды в нем плещутся метан и этан. На Титане очень холодно, 180°С, и привычные нам газы становятся там жидкостями.
Таким образом, сегодня в результате исследований ученые не отрицают даже возможности наличия на Титане примитивной жизни или хотя бы каких-то органических процессов, схожих с происходившими миллиарды лет назад на Земле, еще до этапа зарождения на ней жизни. Звучит как фантастика, но нередко бывает, что реальность оказывается удивительнее любых вымыслов. Удалось уточнить и состав верхнего слоя атмосферы Титана: в ней обнаружены сложные органические молекулы бензола, диацетилена и пропана. Определены были и необходимые для успешного десанта данные по скорости ветра в атмосфере Титана. Она составляет от 15 до 35 метров в секунду, а это, учитывая плотность (в 1,6 раза больше земной) газовой оболочки гигантского спутника Сатурна, считается достаточно крепким ветром.
Особенный спутник
С орбиты Титан кажется невзрачным и больше напоминает Сатурн, а не каменистый мир, которым является на самом деле
Эта жемчужина нашей звездной системы давно привлекает внимание астрономов. Огромное расстояние от Солнца в сочетании с рассеянной, туманной атмосферой означает, что человеку на Титане пришлось бы несладко – солнечная радиация практически не нагревает луну, из-за чего химические реакции на ней протекают гораздо медленнее, чем на Земле
Титан – единственная луна в Солнечной системе с плотной атмосферой
Для ученых Титан подобен путешествию в прошлой нашей родной планеты, которое может дать представление о примитивной атмосфере Земли. Все потому, что спутник Сатурна буквально наводнен углеводородами, которые образуют необходимые для жизни строительные блоки аминокислот и белков.
Немаловажно и то, что Титан и Земля – единственные тела в Солнечной системе, атмосфера которых состоит в основном из азота. При этом на титане есть облака, реки и океаны, которые вместо воды состоят из этана (C2H6) и метана (CH4)
Так как поверхность этого спутника намного холоднее, чем в самых холодных точках земной поверхности, метан и этан испаряются из озер и рек в атмосферу, где конденсируются в жидкость и выпадают обратно в виде дождя, создавая реки, впадающие в озера этого странного мира. И хотя космические аппараты «Вояджер» не смогли заглянуть сквозь плотную атмосферу этой луны, они показали, что Титан – одно из самых интересных мест в Солнечной системе, а источник туманных метановых облаков по-прежнему остается загадкой.
В основном атмосфера Титана состоит из молекулярного азота (98,4%) и метана (1,6%),
Атмосфера на Титане и его климат практически полностью повторяют земные. Как удалось установить астрономам, метановые ливни и штормы формируют поверхность Титана так же, как вода на Земле формирует скалистую поверхность. Более того, на этой луне есть времена года – каждый сезон длится примерно 7,5 земных лет, а полный оборот вокруг Солнца Сатурн делает один раз за три десятка лет.
Непосредственные контактеры
«Кассини» является самым крупным, дорогим и сложным из американских автоматических межпланетных аппаратов. Его стартовый вес почти 6 тонн, высота больше 10 метров, а чтобы обхватить «Кассини» по диаметру, нужно взяться за руки семерым взрослым мужчинам. На его борту установлено 12 научных приборов и имеется выдвигающаяся 11-метровая штанга для магнитометра. Связь с Землей обеспечивает 4-метровая остронаправленная итальянская антенна. Если всю имеющуюся на борту электрическую проводку растянуть в одну линию, то ее длина составит более 14 километров. У аппарата нет привычных солнечных батарей. На орбите Сатурна из-за удаленности от Солнца они малоэффективны, поэтому энергией «Кассини» обеспечивают 3 радиоизотопных термоэлектрических генератора, содержащих в общей сложности почти 33 килограмма радиоактивного плутония. Более половины стартового веса «Кассини» занимало топливо. И хотя только 1% времени путешествия до Сатурна аппарат провел с работающими двигателями, так много топлива ему необходимо для торможения, выхода на сатурнианскую орбиту и последующих маневров.
Подготовка к посадке
90-километровый ударный кратер Селк является крайне любопытным регионом для изучения, отчасти из-за возможного протекания там сложных химических реакций. Хотя Титан очень холодный и ледяной, он окутан «дымкой» органических молекул (длинных цепочек углерода, водорода, азота), которые, вероятно, являются частью основных строительных кирпичиков жизни. Во время падения метеорита, ответственного за появление кратера, было сгенерировано огромное количество тепла, которое растопило льды и временно высвободило воду. Эта вода, выступая в роли естественного растворителя, могла стать основой потрясающего «органического супа», который мог запустить процесс зарождения жизни.
Помимо астробиологического потенциала, кратер и близлежащие дюны представляют очевидный геологический интерес. Например, продолжающаяся эрозия, вероятно, разрушила край кратера из-за ветров и метановых дождей.
Несмотря на то, что общие данные о Титане довольно скудны, кратер Селк имеет важное преимущество перед другими регионами из-за относительно хорошего покрытия для планирования миссии благодаря нескольким пролетам космического аппарата NASA «Кассини», который, кстати, и доставил «Гюйгенс» к спутнику. Изображения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах показывают химический состав поверхности на основе интенсивности отражений на разных длинах волн, но часто данные с самым высоким разрешением для изучения морфологии местности получают в результате радиолокационных наблюдений (см
изображение ниже). Некоторые ограниченные топографические данные также предполагают, что в кратере Селк доминируют относительно небольшие уклоны, а не крутые горы, которые могут представлять опасность для миссии
Изображения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах показывают химический состав поверхности на основе интенсивности отражений на разных длинах волн, но часто данные с самым высоким разрешением для изучения морфологии местности получают в результате радиолокационных наблюдений (см. изображение ниже). Некоторые ограниченные топографические данные также предполагают, что в кратере Селк доминируют относительно небольшие уклоны, а не крутые горы, которые могут представлять опасность для миссии.
astrobites.org
Чтобы изучить регион вокруг кратера Селк, команда ученых разделила его на сетку с ячейками размером в четверть градуса (около 10 километров в ширину). Каждой ячейке давалась классификация, указывающая, например, содержит ли этот участок дюны, богатые льдом ударные выбросы или же данных недостаточно, чтобы сделать какие-либо выводы. В будущем эти ячейки с классификациями можно использовать для планирования миссии, включая конкретное место посадки. Опираясь на имеющиеся данные и на модели атмосферы с ее ветрами, команда определила «посадочный эллипс» размером 149 на 72 километра к югу от кратера, внутри которого с вероятностью в 99% миссия Dragonfly совершит успешную посадку.
