03.01 為什麼卡西尼必須墜毀,而惠更斯可以著陸?

milk_翔


Credit: NASA/JPL-Caltech

卡西尼號土星探測器在1997年離開地球,於2004年抵到土星軌道,由此開始了長達13年的土星探測之旅,為我們傳回了大量有關土星及其衛星的一手發現。最終,卡西尼號於2017年墜毀土星。

發熱的鈈-238

卡西尼攜帶著兩種能量來源,第一種是放射性同位素熱電機,利用鈈-238的衰變而發電,這能給探測器上的設備供電。由於卡西尼號遠離太陽,無法像環繞地球的衛星一樣使用太陽能電池板。第二種是化學燃料,在需要調整探測器的軌道與姿態時,推進器會通過燃燒化學燃料來產生動力。到了2009年,卡西尼號攜帶的燃料已經使用了90%,只剩下10%。不像環繞地球運動的空間站那樣,我們無法給遠在土星軌道上的卡西尼號補充燃料,所以燃料只會越用越少。

雖然卡西尼號還有燃料,還能繼續在軌繞土星運動,並傳回數據,但我們不能完全用完卡西尼號的燃料。這是因為如果燃料完全耗盡,卡西尼號將會完全不受控制地環繞土星運動。由於土星的衛星很多,失控的探測器有可能會撞向這些衛星,並可能給它們帶去地球微生物,這是科學家不願意看到的。因為土星的衛星(比如土衛二和土衛六)上很有可能存在特殊的化學環境,甚至是生命,如果卡西尼號撞上它們將可能會造成生物汙染,從而破壞這種獨特的環境。

土衛六

雖然卡西尼號在發射之前已經進行過一定程度的消毒,但仍然不能保證探測器沒有攜帶著地球微生物。地球上的一些嗜極微生物可以在太空中生存多年,它們的存在有可能汙染土星的衛星。因此,卡西尼號不得不墜入土星大氣層中銷燬。


火星一號


最重要的一個原因:因為卡西尼號用的是核電池。

一般來說,長期任務的探測器要麼攜帶太陽能電池,要麼攜帶熱核電池,但到了土星這麼遠的地方,太陽能已經杯水車薪了,熱核電池是不二選擇,卡西尼號攜帶的就是放射性同位素熱電池RTGs,這是卡西尼號能夠航行二十年的保障。

(圖:卡西尼號的RTGs。來源:維基)


但有得就有失,如果不是用的核電池的話,一般探測器對天體的汙染主要是微生物汙染,也就是把地球上的微生物帶到了其他星球上,那麼將來如果在其他星球上發現了生命, 這算誰的?如果地球上帶去的微生物還破壞了那顆星球上原本的生態循環,又算誰的?但這種汙染理論上做好消毒工作就可以了(事實上很多探測器這點也並沒有做好,攤手)。但如果用了核電池,就是毀滅性的殺傷力了,如果星球上原本有生命,就有可能完全破壞這些生命。

如果卡西尼號原本配備了著陸裝置的話,那麼像好奇號火星車一樣,攜帶核電池著陸在某顆衛星上也是安全的,但它是一顆軌道器,沒有著陸裝置,所以卡西尼號在結束任務之後必須墜毀,而且是必須要在電源還未耗盡,我們在地球上還完全能夠控制卡西尼號的運行和姿態的時候讓它主動墜毀在土星上(畢竟土星不可能有生命),以防它在電池耗盡之後由於失控不知道撞到那顆衛星上去了,尤其是像土衛二這樣可能有生命存在的衛星。

而惠更斯號不然,一方面它原本就是著陸器,另一方面它的設計壽命只有三十分鐘,直接帶了個電池用完就結束任務……所以不用擔心對衛星的核汙染問題。


haibaraemily


卡西尼號在經歷了接近20年的非凡旅程後,NASA將卡西尼號最終在土星主動墜毀。

1卡西尼墜毀的意義

因為卡西尼飛船此前已經幾乎耗盡燃料,然而NASA不希望它失控墜落而撞上土衛六和土衛二等有可能存在潛在宜居環境的星球。


卡西尼號與惠更斯號組合飛行姿態

回顧卡西尼號探測器的輝煌歷程

在它圍繞土星軌道工作的年間,卡西尼觀測到土星上巨大的風暴系統,觀測到土星光環內顆粒物的精細結構,並大大加深了我們對於土星冰凍衛星上,可能存在的潛在宜居環境的認識。


在土衛六上,液體甲烷雨滴從天空中落下,地面上有河流有湖泊有海洋。在它回傳的畫面裡,可以看到平緩的地面上圓滑的鵝卵石,這是流淌的甲烷海洋反覆沖刷磨蝕的結果。

而在土衛二上,卡西尼觀察到這顆小衛星表面裂隙中噴出的冰粒和水汽。當卡西尼飛船從水汽柱中穿過時,它對水汽樣本進行了分析,取得的結果讓科學家們認定阿紫土衛二的地下存在一個巨大的地下海洋,並且這個海洋中極有可能存在著適合生命生存的條件。

在他最後的旅行中,卡西尼號穿過了土星的大氣層,像流星一樣蒸發掉了。而在無線電波消失前,加利福尼亞噴氣推進實驗室的航天操縱者們仍在期待卡西尼號最後一次給他們傳回科學數據。

在土衛六上,液體甲烷雨滴從天空中落下,地面上有河流有湖泊有海洋。卡西尼飛船還搭載了一艘惠更斯著陸器,後者在2005年成功著陸到土衛六的表面。在它回傳的畫面裡,可以看到平緩的地面上圓滑的鵝卵石,這是流淌的甲烷海洋反覆沖刷磨蝕的結果。

2惠更斯號成功降落土衛六

惠更斯號由卡西尼號攜帶,於2004年12月與母船分離,飛往土衛六,成功軟著陸,並於北京時間2005年1月發回首批數據。


發射前的惠更斯號探測器

惠更斯號在為期2個多小時的輕柔下降之後,它砰的一聲落到了堅硬的地面上,周圍環繞著冰質礫石。惠更斯號不僅挺過了下降與著陸過程,還在電池耗盡之前,在土衛六嚴寒的地表上傳輸數據超過了1個小時。

自從這一歷史性的時刻之後,全世界的科學家都在鑽研著有關土衛六的大量數據,它們是由歐洲空間局的惠更斯號及其母探測器NASA的卡西尼號傳回地球的。


3之所以惠更斯號著陸土衛六,是因為:

兩個探測器是由歐空局和NASA共同合作開展的空間探測任務,而惠更斯號是任務是調查雲,大氣層,及土星的衛星土衛六的表面地貌狀況。而卡西尼號的任務也已在前面說過。
惠更斯號被設計為能夠突破進入土衛六的大氣層,並且執行一系列機器人指令,展開降落傘到達土衛六表面。


實況車解報告


2017年9月16日凌晨1點墜落於土星,在設計時探測器沒有經過消毒處理。當它燃料即將用盡時,在土星引力的作用下軌道可能發生變化,為了探測器與土星衛星相撞可能導致地球的微生物在土衛上立足,這種情況將會影響未來在衛星上尋找本土生命的工作,和木星伽利略探測器情況一樣必須墜毀[3]


螞蟻挖大山


卡西尼探測器本來就是行星際探測器,是繞行土星軌道的探測器,並非是著陸器,而惠更斯號是著陸器,具備軟著陸功能,在發射的時候,卡西尼和惠更斯是一起的,兩個探測器一起前往土星軌道。然後惠更斯著落土衛六,2005年,惠更斯探測器對土衛六上安全降落,成功開啟了土衛六的探索之旅。惠更斯探測器的降落也是人類首次在太陽系外側行星的衛星上降落,雖然土衛六是衛星,但是比水星還要大。惠更斯探測器擁有全套降落天體表面的裝置,比如降落傘、著陸裝置等,而卡西尼號沒有,在設計的時候根本沒有考慮要著陸,因此降落土星表面就不可能了。

同時,卡西尼號也沒有反推發動機,只能在軌道上運行,讓一個根本不是著陸器的探測器降落,那隻能墜毀了。所以卡西尼在生命的最後在土星上墜毀,因為這樣可以獲得土星大氣的第一艘數據,如果不在土星上墜毀,也可能變成一顆太空垃圾,在土星軌道上運行。那還不如墜毀在土星表面,這樣還能獲得最後的一手數據。

惠更斯降落土衛六之後,也獲得了大量數據,我們發現土衛六也是一顆潛在擁有生命的衛星,其液態烷烴海洋可能有嗜好烷烴的生物存在,這是科學家們的一種推測。卡西尼之後,可能沒有專門的土星探測器前往,但會有對土衛二、土衛六專門調查的探測器出現。


深空電報


主要讓他自殺的原因是怕他可能有一天把可能攜帶的 可能在發射時 逃脫消毒的細菌帶到可能有條件孕育生命的土衛二 某一天科學家們千辛萬苦發現有生命的土衛二居然有生命 結果發現是地球上的 這就枉費了那麼多年的尋找 這不是人類想要的結果 危或者其他星球上 還有就是卡西尼用的是同位素燃料 (核能)當它燃料耗盡失去對它的控制 它也可能墜落到已經出現生命的星球上導致那顆星球生命的毀滅 太多的可能和萬一 我們承受不起 所以它的命運從2010年就決定了 讓它燒燬在土星大氣層 這樣就不會有以上的擔心了 不是什麼著陸器 探測器的問題 發射時就決定了偉大勇士卡西尼最終犧牲命運 謝謝


分享到:


相關文章: