Зонд Гюйгенс

Макет зонда Гюйгенс

Зонд «Гю́йгенс» (Huygens probe) создан Европейским космическим агентством и назван в честь голландского астронома XVII века Христиана Гюйгенса. Зонд был запущен 15 октября 1997 года в связке с космическим аппаратом «Кассини». 25 декабря 2004 года зонд отделился от своего носителя и начал самостоятельное движение к Титану. 14 января 2005 года зонд «Гюйгенс» успешно вошёл в атмосферу Титана и совершил посадку на его поверхность в области, получившей имя Ксанаду.

Результаты

Поверхность Титана с высоты 16,2 километров.

Поверхность Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс»

Во время спуска «Гюйгенс» отбирал пробы атмосферы. Скорость ветра при этом (на высоте от 6 до 12 миль) составила приблизительно 26 км/ч. С помощью внешнего микрофона удалось сделать запись звука этого ветра. Бортовые приборы обнаружили плотную метановую дымку (ярусы облаков) на высоте 18—19 км, где атмосферное давление составляло приблизительно 50 килопаскалей (5,1×10³ кгс/м²) или 380 миллиметров ртутного столба. Внешняя температура в начале спуска составляла −202 °C, в то время как на поверхности Титана оказалась немного выше: −179 °C.

Согласно интерпретации данных с зонда «Гюйгенс», сделанной Тецуей Токано из Кёльнского университета, верхняя часть облаков состоит из метанового льда, а нижняя — из жидких метана и азота^[1].

Снимки, сделанные в ходе спуска, показали сложный рельеф со следами действия жидкости (руслами рек и резким контрастом между светлыми и темными участками — «береговой линией»). Однако темный участок, на который спустился «Гюйгенс» оказался твердым. На снимках, полученных с поверхности, видны камни округлой формы размером до 15 см, несущие следы воздействия жидкости (галька).

Изучение свойств грунта было осуществлено с помощью пенетрометра. Первоначально грунт интерперетировали как тонкую корку сравнительно однородной консистенции на более мягкой основе («крем-брюле»). Позже данные пенетрометра были пересмотрены: теперь считается, что при посадке он ударился о гальку, после чего погрузился в грунт, общая консистенция которого соответствует консистенции влажного песка или плотного снега. Зонд погрузился в грунт на глубину 10-15 см. При этом из грунта выделялся метан (его выбросы были зарегистрированы приборами зонда).

Неожиданности

1. Одной из первых неожиданностей стало существование на Титане второго, нижнего, слоя ионосферы, лежащего между 40 и 140 км (максимум электропроводности на высоте 60 км).
2. Желтая метановая дымка, которая так мешает наблюдать поверхность Титана, присутствует в атмосфере на всех высотах, хотя первоначально ожидалось, что ниже 60 км атмосфера будет практически прозрачной.
3. Полной неожиданностью для ученых оказалось то, что на высоте около 80 км в атмосфере Титана царит практически мертвый штиль — сюда не проникают ни ветры, дующие ниже 60 км, ни турбулентные движения, наблюдаемые вдвое выше. Причины такого странного замирания движений пока не удается объяснить. Основу атмосферы Титана, как и на Земле, составляет азот. Второй по значимости газ — метан (CH4) — занимает место, в чём-то подобное водяному пару в земной атмосфере. А в нижних слоях атмосферы могут даже образовываться метановые облака.

^[2]

Технические характеристики

Спуск на парашютах сквозь атмосферу спутника занял у «Гюйгенса» 2 часа 27 минут 50 секунд. Столкновение аппарата с поверхностью Титана происходило на скорости 16 км/ч (или 4,4 м/с), при этом приборы испытали кратковременные перегрузки, в 15 раз превышающие ускорение свободного падения на Земле. Этот толчок вывел из строя один из сенсоров, однако несколькими минутами спустя его функционирование возобновилось. Работоспособность зонда превзошла самые оптимистичные ожидания. «Кассини» принимал сигналы «Гюйгенса» на этапе спуска в течение 147 мин. 13 сек. и с поверхности — ещё 72 мин. 13 сек. до момента, когда орбитальный аппарат скрылся за горизонт. После этого сигналы зонда некоторое время принимались на радиотелескопе в Австралии, хотя и оказались слишком слабыми, чтобы использовать их в качестве канала передачи информации.

«Гюйгенс» на Титане (рисунок)

Сам «Гюйгенс» не отправлял информацию непосредственно на Землю. В его задачу входила передача данных «Кассини», который и осуществил дальнейшую её передачу на Землю, когда приземлившийся зонд остался в зоне, невидимой для передачи сигнала. Всего было передано более 500 мегабайт информации, в том числе порядка 350 изображений.

Сбой в компьютерной программе

Сбой в компьютерной программе (предположительно по причине ошибок при её разработке) послужил причиной потери половины изображений, переданных «Гюйгенсом». Однако оставшиеся 350 фотографий (из 700 планировавшихся), а также показания многочисленных датчиков и данные, полученные с помощью земных телескопов и радиотелескопов, должны помочь выполнить основную задачу миссии.

Инструментарий

Для осуществления научных экспериментов зонд Гюйгенс был оснащен шестью инструментами:

• Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI) — измерение физических и электрических свойств атмосферы Титана;
• Doppler Wind Experiment (DWE) — изучение направления и силы ветров Титана;
• Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR) — отображение спуска и исследования уровня освещённости;
• Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GC/MS) — идентификация и измерение химического состава атмосферы Титана;
• Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP) — анализ атмосферных аэрозольных частиц;
• Surface-Science Package (SSP) — определение свойств поверхности.

Примечания

1. ↑ Зонд «Гюйгенс» рассказал о погоде на Титане
2. ↑ Миссия «Гюйгенс» завершилась пятью пресс-релизами

См. также

• «Кассини-Гюйгенс»
• Космический аппарат «Кассини»
• Титан
• Сатурн

Ссылки

• NASA Cassini page
• ESA Huygens Homepage
• ESA — Where is Cassini-Huygens now?