別了卡西尼號，與土星的親密接觸將為探索任務畫上完美句號

文：娟娟

還有十幾天，美國宇航局（NASA）的卡西尼號航天器（Cassini Spacecraft）就將結束它壯麗的探索任務，一頭扎進土星的大氣層，以和土星最近距離的親密接觸為它的生命畫上燃燒的句號。

9月15日，將是卡西尼號在宇宙中度過的最後一天。儘管如此，在接下來的2個多星期里，它將執行數個具有開創性的科學任務，為探索土星留下數座里程碑。

圖片：計算機模擬圖，卡西尼號探索土星。 Credits: NASA/JPL-Caltech

NASA噴氣推進實驗室（JPL）的卡西尼項目科學家Linda Spilker說，「卡西尼任務已經擁有滿滿的科學上的第一次，當卡西尼號成為土星第一個行星探測器，收集土星的大氣樣本直到最後一秒時，我們獨一無二的行星啟示錄將前往任務的終極尾聲，」「當卡西尼號衝進土星大氣時，我們將會近乎實時地接收數據，這是在土星上發生的真正的首開先河的事件。」

預計在卡西尼號進入土星高層大氣（upper atmosphere）後的1至2分鐘之內，它將與地球失去無線電聯繫。但在它墜落的途中，與地球失聯之前，其上的12個科學儀器中的8個將會執行任務操作。尤其是它的離子和中性粒子質譜儀（ion and neutral mass spectrometer），將會直接取樣土星大氣的成分，或許，它能夠將有關土星形成和演化的深刻見解傳送回地球。在進入大氣層的前一天，其他的卡西尼儀器將對土星的極光、溫度，和兩極的大氣旋渦進行詳細的、高解析度的觀測。

9月14日，卡西尼號的成像相機將最後一次看一眼土星系統，在15日的下降過程中處於關閉狀態。

圖片：計算機模擬圖，卡西尼號探索土星。 Credits: NASA/JPL-Caltech

最後一周的卡西尼號將這樣度過：（時間表是目前預計的，屆時可能會有微調）

9月9日：第22次穿過土星和土星環之間，與土星的最近距離大約將是雲頂上方1680千米。

9月11日：遠距離飛越土星最大的衛星——土衛六，儘管二者之間的距離將達到119049千米遠，但土衛六的引力影響仍將使卡西尼號在經過它時略微減速。

9月14日：卡西尼號的成像相機將拍攝並傳回土衛六、土衛二、土星北極六角形高速氣流和土星環特徵的照片。東部夏令時下午5:45，卡西尼號將把天線對準地球，開始數據通訊，並將持續到任務結束。

9月15日：東部夏令時早上4:37，最後的下降開始。飛船將開始5分鐘的轉動，將離子和中性粒子質譜儀置於可以獲得土星大氣最佳採樣的位置，並開啟近乎實時的數據傳輸直至任務結束。

9月15日：東部夏令時早上7:53，卡西尼號將進入土星大氣層。飛船的推進器點火，以保持航向的穩定，使得飛船的天線保持指向地球。1分鐘後，卡西尼或將與地球失聯，探索任務畫上句號。

卡西尼號軌道飛行器於1997年10月15日在卡拉維拉爾角空軍基地發射升空，是由NASA建造的迄今為止最大的行星際宇宙飛船，其上搭載著歐空局的惠更斯號探測器。它的任務主要是研究土星、土星環、土星的衛星和磁層。這項任務也是美國宇航局、歐洲航天局和義大利航天局的合作項目。

從1997年到2004年的7年間，卡西尼號一直沿著引力助推軌道向著土星巡航。2004年6月30日，終於到達土星並實現軌道插入，它經過了土星的F環和G環之間的區域，並允許自己被土星的引力捕獲，成為土星的衛星。

2004年12月24日，卡西尼號釋放了惠更斯號探測器。2005年1月，惠更斯號下降並穿過土衛六的大氣層，降落在土衛六上，並於2005年1月14日將數據傳回地球。

2004年—2008年，卡西尼號開展了長達4年的主要任務（prime mission），期間曾與土衛六邂逅45次，繞著土星飛行了76圈。

2008年—2010年，主要任務完成後，是兩年的擴展任務（被稱為Equinox Mission），卡西尼號繞著土星飛行64圈，與土衛六28次相遇，遇見土衛二8次，3次遇見其他較小的冰衛星。

此後，NASA又通過了一項計劃，給予了卡西尼號長達7年的擴展任務（被稱為Solstice Mission），期間，卡西尼號繞著土星飛行了155圈，54次與土衛六相遇，11次邂逅土衛二，5次遇見其他較小的冰衛星。它的最後一項任務，被稱為「終場演奏」（Grand Finale），在這場演奏的最後，將給我們帶來有關土星的前所未有的信息，令它的終曲就像燃燒的生命一般，為人類文明帶來更多光和熱。

截至2014年7月，卡西尼號已經向地球傳回了超過500GB的科學數據，這些科學數據出現在3000多篇公開發表的科學論文中。以下僅列舉由NASA評出的卡西尼號10項最高成就和發現：

1、卡西尼號搭載著惠更斯號探測器進入土星系統，其後，惠更斯號通過降落傘成功降落在土衛六的表面，成為第一個在太陽系較外側天體上著陸的探測器。

2、卡西尼號發現了活躍的、結冰的羽狀噴流（active, icy plumes），從土衛二的表面噴射而出。

3、土星環被發現是活躍的、動態的（active and dynamic），這被認為是研究行星和衛星如何形成的實驗室。

4、土衛六被發現存在降雨、河流、湖泊和海洋；它被一層厚厚的、富氮大氣所覆蓋，這或許與久遠之前的地球十分相像。

5、拍攝了2010–2011年間土星最大的北部風暴，對其進行了成像並掌握了特徵，該風暴最終環繞著整個行星持續了數月。

6、研究揭示，無線電波的模式並不像曾經認為的那樣與土星的內部旋轉有關。

7、第一次拍攝了土星環垂直結構的圖像；它們看起來是由粒子堆積而成。

8、研究了土星的生命起源前的化學（prebiotic chemistry）。

9、土衛八表面的奧秘揭開：這顆衛星一面的最上部冰層汽化蒸發了，使得這一面只留下一個黑色的、富碳的「外衣」；而冰在另一面凝結，使那一面看起來更加明亮。

10、卡西尼號捕捉到了土星北極六角形的第一張完整視圖，並在土星的兩極都發現了巨大的暴風。

本文參考資料：

《Saturn Plunge Nears for Cassini Spacecraft》Aug. 30,

《Cassini Overview》，from NASA 鏈接：Cassini Overview

《Cassini — The Grand Finale》，from NASA 鏈接：Cassini: Mission to Saturn