Bagaimana Saintis Direkayasa Kejayaan Akhir Cassini

Ia belum dimulakan di Pantai Barat Amerika Syarikat ketika kapal angkasa Cassini menghantar mesej terakhirnya ke Bumi dan memulakan serangan bunuh diri ke Saturnus. Di Makmal Propulsion Jet NASA di Pasadena, California, para saintis dan jurutera berkumpul di dalam bilik kawalan misi yang dibungkus, sementara yang lain menyaksikan isyarat terbentang di jalan di kampus Institut Teknologi California. Hanya selepas jam 4:55 pagi waktu tempatan, 15 September, 2017, orbiter kecil itu menamatkan misi selama 20 tahun.

Kandungan Terkait

• Apa yang Dari Kasih Cassini Telah Mengajar Kami Mengenai Zuhrah
• Raikan Pelayaran Bersejarah Cassini dalam Lapan Imej Yang Menakjubkan

"Saya menyamakannya dengan peninju yang tidak terkalahkan, atau pemain baseball yang bersara pada akhir musim, " kata Brent Buffington, jurutera angkasa udara di JPL yang membantu melancarkan laluan Cassini dalam tempoh enam setengah tahun yang lalu. "Mereka keluar dari segi mereka."

Namun, Cassini berjaya meruntuhkan kejatuhan sains yang terakhir kerana ia dapat menamatkan kemunculannya di awan padat Saturnus. Walaupun ia terluka terhadap kelalaian, ia juga menyiasat atmosfera planet buat kali pertama. Ini adalah ciri orbiter, yang telah menampakkan taktik-tontonan yang luar biasa tentang Saturnus dan bulannya sejak ia tiba di planet cincin pada tahun 2004. Hayat misi itu diperpanjang tidak sekali tetapi dua kali untuk memberikan kerajinan lebih banyak masa untuk menyiasat misteri Saturnus .

Cassini tidak berhenti di Saturnus, sama ada: Kapal angkasa menusuk kabut tebal bulan terbesar Saturnus, Titan, untuk mencari tasik metana dan etana, satu-satunya cecair yang diketahui wujud di planet selain Bumi. Ia melancarkan bentuk bumi yang aneh, dari bukit-bukit ke labirin ke kemungkinan gunung berapi es. Cassini juga menangkap gambar-gambar geyser yang luar biasa dari kutub selatan Enceladus bulan berliku, dan membuka samudera cair yang tersembunyi di bawah kerak berais bulan.

Pengamatan-pengamatan ini dan lain-lain telah membantu membuat kes yang sistem suria kita dipenuhi dengan dunia lautan-dan bahawa kehidupan mungkin dapat berkembang dan bahkan berkembang jauh dari matahari.

Pada akhirnya, kebimbangan NASA terhadap Enceladus dan Titan yang memerintahkan kematian Cassini. Kedua-dua dunia masak untuk hidup berkembang dengan sendiri, dan saintis berharap untuk memburu kemungkinan tanda-tanda pada misi masa depan. Satu kebimbangan yang sangat nyata ialah kemungkinan mencemari jenis-jenis dunia ini dengan mikrob kami (sehingga kita mempunyai seluruh Pejabat Perlindungan Planeta yang dikhaskan untuk menghalangnya daripada berlaku).

"Perkara terakhir yang kami mahu lakukan adalah mencemarkan badan-badan murni ini dengan mikrob Bumi yang boleh di kapal angkasa kami, " kata Buffington. Jadi dia dan pasukan pelayaran duduk untuk memikirkan bagaimana untuk memaksimumkan berapa sains yang mereka dapat keluar dari Cassini, sambil memastikan dunia ini berpotensi dihuni tercemar dari pencemaran.

Pasukan pelayaran mengejar beberapa orbit berpotensi untuk Cassini apabila tangki minyaknya kosong, kata Buffington. Mereka boleh meletak kapal angkasa di orbit tetap di sekitar Saturnus, menghantar kembali maklumat mengenai sistem untuk tahun-tahun akan datang. Mereka boleh memecahkannya ke cincin untuk melihat bagaimana mereka akan bertindak balas, perlanggaran yang juga boleh memberi gambaran. Mereka boleh merosakkannya ke dalam salah satu daripada banyak bulan Saturnus. Atau ia boleh meninggalkan sistem sepenuhnya, perjalanan ke planet gergasi yang lain atau asteroid aneh sistem solar luar.

Setiap kemungkinan telah dikemukakan kepada pasukan sains, yang mencari cara terbaik untuk membuat sebahagian besar hari terakhir kapal angkasa. Proses pemilihan itu, kata Buffington, "Darwinisme yang terbaik."

Memecah masuk ke dalam cincin telah ditolak dengan pantas. Cuba untuk membuktikan bahawa tidak ada kepingan yang terhasil akan berakhir ke-dan berpotensi mencemari-Titan atau Enceladus adalah semua tetapi mustahil. Meneroka dunia lain juga ditolak, memandangkan berapa banyak soalan yang menonjol mengenai Saturnus kekal.

Dan ketika orbit kekal di sekitar Saturnus terdengar baik, ada satu masalah besar: Titan, salah satu dunia yang mereka harapkan untuk memelihara, berpotensi menyebabkan kekacauan, dan satu hari dapat mengirim Cassini menjadi salah satu bulan yang dapat dihuni.

Jadi pasukan memutuskan untuk meletakkan kuasa Titan untuk kerja yang baik. Buffington, yang meninggalkan misi itu pada tahun 2012 tetapi kembali ke JPL untuk menyaksikan finansial Grand Cassini, mengatakan bahawa salah satu kejayaan utama adalah kesedaran bahawa bulan besar dapat digunakan sebagai workhorse. Iaitu, para jurutera boleh mengambil kesempatan daripada hakikat bahawa, apabila sebuah badan kecil berlalu oleh badan bergerak yang lebih besar, laluan tubuh kecil diubah dengan cara yang boleh dialkulasikan oleh para saintis dan diramalkan.

"Satu bantuan graviti Titan tunggal boleh digunakan untuk melompat seluruh sistem cincin utama, " membenarkan kapal angkasa untuk meletak zon bahaya dan perjalanan antara planet dan cincinnya, katanya.

Selepas pasukan navigasi memetakan orbit terakhir Cassini separuh penuh sedekad sebelum kematiannya, mereka menghantar rancangan kepada pengawal penerbangan Cassini. Setiap 10 minggu, mereka menghantar satu paket arahan navigasi kapal angkasa. Mereka tidak mencatat kursus, tetapi mereka yang memastikan Cassini menerimanya.

"Mereka memberikan kami trajektori rujukan dan kemudian kami terbang, " kata David Doody, ketua jabatan Operasi Penerbangan Realtime JPL. Doody dan pasukannya dari tujuh "Aces" (yang merupakan nama rasmi untuk jurutera yang bercakap dengan kapal angkasa dalam masa nyata) memasukkan gerakan kecil yang meletakkan kapal angkasa di mana ia perlu. Tetapi ketika mereka membantu mengusik Cassini ke jalan yang betul, itu adalah Titan dan kuburan besarnya yang mengangkat berat.

"Titan adalah enjin besar kami, " kata Doody. Sekiranya Cassini melintasi jalan raya, dia meneruskan, Aces bertanggungjawab untuk menyimpannya di lorong yang betul. Tetapi bulan besar menimbulkan kawalan yang paling. "Titan adalah kejahatan kami, " katanya.

.....

Pada bulan April, kematian oleh Saturnus tidak dapat dielakkan. Itu adalah ketika kesan graviti dari titan terbang membawa kepada perubahan terakhir dalam satu siri perubahan yang menunjuk Cassini lurus di Saturn, tanpa kemungkinan melarikan diri. Walaupun perancang misi entah bagaimana mengubah fikiran mereka, penggalak kecil yang dibuat untuk pergeseran kecil tidak akan cukup kuat untuk mendapatkan satelit daripada kursus kemalangan Titan telah menetapkannya.

Pada 3:53 pagi pada 13 September, jurutera operasi misi Cassini Michael Staab memuatkan tweak terakhir ke kapal angkasa. Staab berada di konsol dua minggu sebelum Grand Finale menghantar paket terakhir Cassini yang pernah akan diterima, penyokong akhir dari tujahan yang akan meletakkannya di jalan yang tepat ke arah kematiannya. Walaupun kursus kapal angkasa itu sudah ditetapkan, siri terakhir arahan ini telah menutup nasibnya.

Adakah dia berasa menyesal?

"Saya seorang jurutera yang kejam, " dia ketawa, duduk di jam konsol Ace sebelum kapal angkasa bertemu nasibnya. Tidak seperti kebanyakan saintis, yang merujuk kepada Cassini sebagai 'dia, ' Staab mengingatkan kita bahawa Cassini adalah robot, melakukan apa yang dirancang untuk dilakukan.

Bagi Doody, ia bukan kali pertama membunyikan maut kematian pada satelit yang dikasihi. Pada tahun 1994, beliau menghantar arahan terakhir kepada kapal angkasa Magellan NASA yang memberitahu ia untuk itik ke awan Venus. Tetapi sementara Magellan memerlukan satu perintah tertentu untuk memenuhi kematiannya, jalan terakhir Cassini memerlukan satu siri perubahan tambahan yang mengambil masa setengah dekade. "Kali ini, ia sangat elegan, " kata Doody.

Ketika Cassini dilemparkan ke suasana Saturnus, Doody berdiri dalam kawalan misi di Makmal Propulsion Jet di California. Teleskop teleskop Rangkaian Ruang Dalam di Australia, Sepanyol dan California menyambung kawalan misi dengan satelit menjunam melalui kedalaman ruang. Plak di tingkat di sebelah konsol Cassini Ace mengenal pasti kawalan misi sebagai "pusat alam semesta."

Selepas bekerja pada misi sejak awal, kata Doody, kesimpulan itu merasakan kedua-duanya menggembirakan dan muktamad. "Ini adalah akhir komitmen selama 20 tahun, " katanya. "Ia darah, peluh dan air mata sepanjang masa, dan sekarang sudah berakhir, ia seperti melompat dari tebing."

Staab juga berada dalam kawalan misi, bekerja selama 27 jam dan bertindak sebagai Ace backup untuk Grand Finale. "Saya sedih melihatnya hilang, " katanya. "Tetapi saya sangat bangga dengan apa yang kami lakukan."

Buffington juga berada di JPL, walaupun tidak berada dalam kawalan misi. Seperti Staab, dia mengatakan bahawa dia tidak terlalu emosi tentang kapal angkasa, sebaliknya menyimpan kekagumannya terhadap saintis dan jurutera yang membuat misi ini mungkin.

"Jika ada emosi yang terlibat, ia hanya mengucapkan terima kasih kepada rakyat atas kerja yang luar biasa yang mereka lakukan kejuruteraan dan membina kapal angkasa sebelum saya cukup tua untuk menulis nama saya, " katanya.

Cassini memenuhi nasibnya yang berapi-api dengan bantuan pengendali penerbangan, jurutera dan Titan, tetapi warisannya akan diteruskan pada tahun-tahun mendatang. Maklumat yang diberikan tentang sistem Saturnus, termasuk pengukuran akhir atmosfera planet, akan memacu lebih daripada satu dekad penyelidikan.

"Cassini memberi inspirasi kepada kita semua, muda dan tua, untuk terus mencari dan bertanya-tanya apa yang ada di sana, " kata Buffington.