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2017-09-14 卡西尼號終極任務,9/15墜入土星大氣自毀!

 
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  美國航太總署(NASA)卡西尼號太空船的華麗終極任務即將畫下休止符,墜入土星大氣自毀,結束將近20年的偉大旅程!目前預測最後失去卡西尼號訊號的時間,將會落在臺北時間9月15日晚間19點55分,但這個時間可能會因為土星大氣層減緩卡西尼號速度而稍有變動。現場直播將於晚間19點開始:https://youtu.be/wwMDvPCGeE0

  臺灣剛好處在絕佳觀測位置,最新的預測撞擊時間是臺灣時間9月15日19:55:02,在撞擊1-2分鐘後可能出現幾秒鐘的閃光。雖然預測撞擊訊號會很暗,但若有較大口徑望遠鏡仍可試著觀測看看,建議從撞擊時間前5-10分鐘開始,錄影到撞擊時間後5-10分鐘。若能觀測到將非常有科學價值!

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  卡西尼號在2017年4月至9月間,經歷了一連串驚險的軌道飛行,在4月22日最後一次近掠土衛六泰坦(Titan)後,以大約每週一次的頻率,連續22次穿越土星的冰環。先前從未有探測器造訪此處,這趟終極任務所蒐集到的科學資料,將能幫助我們更了解巨行星和行星系統究竟如何形成和演化。 

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卡西尼號太空船的終極任務軌道。卡西尼號將爬升到土星北極高處後,俯衝穿過土星環與土星本體之間22次。其中以橘色標出最後一圈軌道。
Credit:NASA / Jet Propulsion Laboratory-Caltech / Erick Sturm
https://saturn.jpl.nasa.gov/resources/6007/?category=graphics

  為了避免可能汙染含有生命的土星衛星,卡西尼號在2017年9月最後一次穿越軌道後,將於9月15日墜入土星大氣,並送回最後一筆極具科學價值的資料。在與地球失去聯繫後,太空船會像流星一樣燃燒殆盡,成為土星的一部分。

勇往直前的科學探索

  卡西尼號的終極任務不只是衝進土星,更包含了長達六個月的大膽探索和科學發現。太空船繞過土星環的最內側,有時還掠過土星大氣的最外緣,雖然任務團隊認為已充份評估風險,但畢竟太空中充滿了未知的驚喜,因此也只有在整個計畫結束時,才能進行如此大膽的任務。

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  卡西尼號衝過土星時,蒐集了許多寶貴的資料,對卡西尼號任務的先前階段來說,這些探測風險實在太高。卡西尼號仔細測繪了土星的重力和磁場地圖,研究土星內部的分布,或許還能解決土星自轉的速度問題。最後幾次的俯衝會大幅增進我們對土星環物質的理解,或許還能讓我們探索土星環的起源。上面的粒子偵測器,採樣和分析被土星磁場吸引而進入土星大氣層的土星環冰粒物質。卡西尼號上的相機更以超近距離,拍攝驚人的土星環和雲層影像。

最後一刻仍將回傳寶貴資料

  卡西尼號在衝入土星大氣前,會將拍攝到的最後影像傳回地球,但即便是在最後一刻,它還是會即時送回資料。在與地球失聯之前,最關鍵的測量數據將是來自質譜儀對土星大氣的測量,這最後一筆資料或許能夠幫助我們更了解土星的組成。

  任務的結束總是教人傷感,而卡西尼號最後衝入土星大氣的結局,在歷年來的太陽系探索任務中,可算得上是壯烈又華麗。卡西尼號在1997年發射,在2017年畫下句點,卡西尼-惠更斯任務在二十年的偉大航程裡,曾做出許多重要貢獻。

為什麼要結束任務?

  卡西尼號在1997年發射後,先在太空中旅行了七年,於2004年7月1日抵達土星,花了13年的時間環繞土星。在這段期間內,用來調整飛行軌道的火箭燃料逐漸消耗殆盡,如果一直置之不理,那麼科學家最後將會無法控制卡西尼行的飛行路徑。

  過去十年來卡西尼號對土星衛星進行深入研究,發現土星的兩顆衛星-土衛二(Enceladus)和土衛六(Titan)可能擁有適合生命生存的環境。為了避免可能汙染這些土星衛星,美國航太總署決定讓卡西尼號衝入土星大氣,這能確保未來我們研究其他土星衛星是否有生命時,不會受到卡西尼號的汙染。

首度穿越傳回驚人影像

  卡西尼號在4月26日首度穿越土星環與土星本體之間縫隙後,旋即傳回驚人影像,穿越時距離土星雲頂僅3000公里(土星雲頂的定義為大氣壓力1巴處,與地球海平面的大氣壓相等),與可見的土星環最內側距離更只有300公里。由於這是首度有太空船穿越此處,任務團隊雖然格外謹慎小心,但也只能仰賴先前對其他土星環的探測結果,來預測此處的情形。還好卡西尼號完整無缺,順利抵達土星環的另一側。

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  土星環與土星大氣層頂的縫隙有約2000公里寬,根據先前研究得到的科學模型預測,如果卡西尼號通過的區域內有土星環粒子,也只會像煙灰那麼微小。卡西尼號穿越此區域的速度,相對於土星達到每小時12萬4000公里。因此,若是被任何粒子撞擊到太空船較脆弱的部分,都有可能會造成嚴重的傷害。

  科學家就地取材,將卡西尼號將四米寬的大型碟形高增益天線轉向前方,做為防護罩使用,抵抗迎面而來的土星環粒子。這也代表,穿越土星環平面時,卡西尼號是無法和地球聯絡的。因此太空船在接近行星時所收集的資料,要在穿越土星環平面後20個小時,才能傳回地球。科學家也能利用這次得到的觀測資料,了解如何在接下來的幾次穿越軌道保護太空船。

   美國航太總署特別為卡西尼號的最終任務製作了壯麗的影片,歡迎收看!

 

https://youtu.be/xrGAQCq9BMU

  還有360度的環景版本!


https://youtu.be/hFjzFSidX3s

  行星學會和《星艦奇航記》的美國演員羅伯特.皮卡多(Robert Picardo)也製作了卡西尼歌劇(Le Cassini Opera)!


卡西尼號終極任務關鍵日期

-4月22日:土衛六泰坦第126次飛掠
-4月23日:開始終極任務的第一圈軌道
-4月26日:首度穿越土星環平面
-5月24日:土星北半球夏至開始
-9月15日:臺北時間18:31卡西尼號將進入土星大氣,一分鐘後(臺北時間18:32)太空船將失去訊號
-9月15日:地球將於臺北時間19:55收到卡西尼號的最後訊號

延伸閱讀:
道別卡西尼號 ─ 承先啟後丈量太陽系
http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=3690

卡西尼科學家的最後旅程
http://www.natgeomedia.com/column/external/62787

卡西尼任務的十個突破性發現 http://www.natgeomedia.com/column/external/61301

訪葉永烜院士/在不可能中找出發展關鍵
https://goo.gl/ztQMv6

訪葉永烜 放眼國際、立足臺灣-未來臺灣天文發展的醒思
https://goo.gl/GbMdnM

專訪中央大學天文所教授 葉永烜:卡西尼,太空科學的新里程碑
http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=786

中央大學葉永烜教授 卡西尼計畫推手 揭開土星面紗
https://youtu.be/HzvOWHBRYr4

資料來源:https://saturn.jpl.nasa.gov/mission/grand-finale/overview/

編輯:胡佳伶

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