Huygens (luotain)

Huygens - luotaimen loi Euroopan avaruusjärjestö, ja se on nimetty 1600-luvun hollantilaisen tähtitieteilijän Christian Huygensin mukaan .  Luotain laukaistiin 15. lokakuuta 1997 yhdessä Cassini - avaruusaluksen kanssa. Joulukuun 25. päivänä 2004 luotain irtautui kantoaluksestaan ​​ja aloitti itsenäisen liikkeensä kohti Titania . Tammikuun 14. päivänä 2005 Huygens-luotain meni onnistuneesti Titanin ilmakehään ja laskeutui sen pinnalle alueelle nimeltä Xanadu . Se oli ensimmäinen (ja vuodesta 2022 lähtien ainoa) pehmeä laskeutuminen ulompaan aurinkokuntaan . Luotain istui kovalle pinnalle, vaikka sen suunnittelussa oli myös valtamereen laskeutuminen.

Tavoitteet

Yhteensä Huygensin oli suoritettava viisi päätehtävää [1] :

1. Määritä Titanin ilmakehän fysikaaliset ominaisuudet (tiheys, paine, lämpötila ja niin edelleen) korkeudesta riippuen.
2. Mittaa ilmakehän aineosien prosenttiosuus.
3. Tutkia ilmakehän kemiallisia ja erityisesti fotokemiallisia prosesseja, erityisesti suhteessa orgaanisiin molekyyleihin, sekä aerosolien muodostumista ja koostumusta.
4. Kuvaile Titanin meteorologiaa, erityisesti pilvefysiikkaa, salamanpurkauksia ja yleistä kiertokulkua.
5. Tutkia Titanin pinnan fyysistä tilaa, topografiaa ja koostumusta.

Toolkit

Tieteellisten kokeiden suorittamiseksi Huygens-luotain varustettiin kuudella instrumentilla:

• Huygens Atmospheric Structure Instrument ( HASI ) - mittaa Titanin ilmakehän fysikaalisia ja sähköisiä ominaisuuksia;
• Doppler-nopeus- ja drift-mittari ( Doppler Wind Experiment , DWE ) - tutkimus Titanin tuulten suunnasta ja voimakkuudesta;
• Descent Imager/Spectral Radiometer ( DISR ) - laskeutumisnäyttö ja valotason tutkimus ;
• Kaasukromatografi / massaspektrometri ( Gas Chromatograph / Mass Spectrometer , GC / MS ) - Titanin ilmakehän kemiallisen koostumuksen tunnistaminen ja mittaus;
• Aerosol Collector and Pyrolyser ( ACP ) - ilmakehän aerosolihiukkasten analyysi ;
• Pintatiedepaketti ( SSP ) - Pintaominaisuuksien määritys.

Laskeutuminen Titaniin

Laskuvarjohyppy Titanin ilmakehän läpi kesti Huygensilla 2 tuntia 27 minuuttia 50 sekuntia. Laitteen törmäys Titanin pintaan tapahtui nopeudella 16 km/h (eli 4,4 m/s ), kun taas laitteet kokivat lyhytaikaisia ​​ylikuormituksia, 15 kertaa suurempia kuin vapaan pudotuksen kiihtyvyys Maan päällä. Tämä painallus sammutti yhden antureista, mutta muutaman minuutin kuluttua se palasi toimimaan. Luotain suorituskyky ylitti optimistisimmatkin odotukset. Cassini vastaanotti Huygensin signaaleja laskeutumisvaiheessa 147 minuuttia 13 sekuntia ja pinnalta vielä 72 minuuttia 13 sekuntia ennen kuin kiertorata katosi horisontin yli. Sen jälkeen luotain signaaleja vastaanotettiin jonkin aikaa radioteleskoopissa Australiassa , vaikka ne osoittautuivatkin liian heikoiksi käytettäväksi tiedonsiirtokanavana .

Huygens ei itse lähettänyt tietoa suoraan Maahan. Hänen tehtävänsä oli lähettää Cassini-dataa, joka välitti sen edelleen Maahan, kun Titaniin laskeutunut luotain jäi signaalinsiirrolle näkymättömälle vyöhykkeelle. Yhteensä siirrettiin yli 500 megatavua tietoa , joista noin 350 kuvaa. Yhteensä oli tarkoitus siirtää 700 valokuvaa Maahan, mutta tietokoneohjelman toimintahäiriön vuoksi (oletettavasti sen kehitysvirheiden vuoksi) puolet Huygensin lähettämistä kuvista katosi.

Laitteen laskeutumispaikka 14. maaliskuuta 2007 päätettiin nimetä Hubert Curienin, yhden Euroopan avaruusjärjestön perustajista [2] mukaan .

Tulokset

Päätulokset

Laskeutumisen aikana Huygens otti näytteitä ilmakehästä. Tuulen nopeus samaan aikaan (9-16 km korkeudessa ) oli noin 26 km/h . Ulkoisen mikrofonin avulla pystyimme tallentamaan tämän tuulen äänen . Koneessa olevat laitteet havaitsivat tiheän metaanisumun (pilvikerrokset) 18-19 kilometrin korkeudessa , jossa ilmanpaine oli noin 50 kilopascalia ( 5,1⋅10 3  kgf/m² ) eli 380 elohopeamillimetriä. Ulkolämpötila oli laskeutumisen alussa -202°C, kun taas Titanin pinnalla se oli hieman korkeampi: -179°C.

Kölnin yliopiston Tetsuo Tokanon Huygens-luotaimen tietojen tulkinnan mukaan pilvien yläosa koostuu metaanijäästä ja alaosa nestemäisestä metaanista ja typestä [3] .

Laskeutumisen aikana otetuissa kuvissa näkyi monimutkainen maasto, jossa oli jälkiä nestemäisestä vaikutuksesta (joen uomat ja terävä kontrasti vaaleiden ja tummien alueiden välillä - "rantaviiva"). Pimeä alue, jolle Huygenit laskeutuivat, osoittautui kuitenkin kiinteäksi. Pinnalta otetuissa kuvissa näkyy pyöristettyjä, jopa 15 cm :n kokoisia kiviä , joissa on nestemäisen altistuksen jälkiä ( Pebbles ).

Maaperän ominaisuuksien tutkimus tehtiin penetrometrillä . Aluksi maaperä tulkittiin ohueksi kuoreksi, jonka koostumus oli suhteellisen homogeeninen pehmeämmällä pohjalla ("creme brulee"). Myöhemmin penetrometritietoja tarkistettiin: nyt uskotaan, että se osui laskeutumisen aikana kiviin, minkä jälkeen se upposi maahan, jonka yleinen konsistenssi vastaa märän hiekan tai tiheän lumen sakeutta. Luotain syöksyi maahan 10-15 cm syvyyteen . Samaan aikaan maaperästä vapautui metaania (sen päästöt rekisteröitiin luotaininstrumenteilla).

Yllätyksiä

1. Yksi ensimmäisistä yllätyksistä oli ionosfäärin toisen, alemman kerroksen olemassaolo Titanilla, joka sijaitsee 40–140 km:n välillä (maksimi sähkönjohtavuus 70 km:n korkeudessa).
2. Keltaista metaanisumua, joka vaikeuttaa Titanin pinnan näkemistä, on ilmakehässä kaikilla korkeuksilla, vaikka alun perin odotettiin, että alle 60 kilometrin etäisyydellä ilmakehä olisi lähes läpinäkyvä.
3. Tiedemiehille oli täydellinen yllätys, että noin 80 km:n korkeudessa Titanin ilmakehässä vallitsee melkein kuollut tyyneys - tänne eivät tunkeudu alle 60 km:n korkeudella puhaltavat tuulet tai kaksi kertaa korkeammalle havaitut myrskyisät liikkeet. Tämän oudon liikkeiden häipymisen syitä ei ole vielä selitetty. Titanin, kuten myös maan päällä, ilmakehän perusta on typpi . Toiseksi tärkein kaasu - metaani (CH 4 ) - sijaitsee jonkin verran vesihöyryä muistuttavan paikan maapallon ilmakehässä. Ja ilmakehän alemmissa kerroksissa voi jopa muodostua metaanipilviä [4] .

Katso myös

• Saturnus ja sen kuu Titan
• Elämä Titanilla
• Cassini-Huygens- ohjelma , Cassini - avaruusalus
• Dragonfly (avaruusalus) , pyöriväsiipinen lentokoneprojekti Titaanin tutkimiseen
• Luettelo ensimmäisistä laskeutumisista taivaankappaleille

Muistiinpanot

1. ↑ NASA Huygens (linkki ei saatavilla) . Haettu 1. lokakuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2011.  (määrätön)   (Englanti)
2. ↑ Huygensin laskeutumispaikka nimetään Hubert Curienin mukaan . ESA (5. maaliskuuta 2007). Haettu 6. elokuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011. (määrätön)
3. ↑ Luotain "Huygens" puhui säästä Titanilla . Haettu 27. heinäkuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016. (määrätön)
4. ↑ Aleksanteri Sergejev. Huygensin tehtävä päättyi viiteen lehdistötiedotteeseen . Elementy.ru (5. joulukuuta 2005). Haettu 14. tammikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016. (määrätön)

Linkit

• NASA Cassinin  sivu
• ESA Huygensin  kotisivu
• ESA - Missä Cassini-Huygens on nyt?  (Englanti)

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Britannica (verkossa)