近报 -21版:美文-2017年09月22日

　　土星探测器卡西尼的“大终章”

　　2017年10月15日本该是“卡西尼”号的20周年纪念日,不过,它等不到这一天了。美国东部时间9月15日上午4时55分,卡西尼号执行来自美国国家航空航天局(NASA)的最后一条指令:自我焚毁。这就是意味着这艘价值近33亿美元的20世纪末的行星际飞船,将点燃推进器,一头扎进土星大气层,与这颗探测了13年的气态行星融为一体。
　　该任务的代号是:大终章。在逐渐燃烧、汽化,融进土星大气层的过程中,卡西尼号的高增益天线会保持对准地球,传输珍贵的数据,直至信号消失。
超期服役十年
　　毕竟这是一次死亡之旅,就像LCROSS探测器撞击月球那样,NASA在扬尘中发现了水。而这一次,卡西尼号也会带给我们意想不到的惊喜。就像那句话,死亡并不可怕,那些对社会有贡献的遗产才是人们敬仰你的原因。
　　当卡西尼号与地球联系中断后,其生存时间只有30秒左右,高度从土星云顶上方1915公里下降至1500公里。随着大气逐渐稠密,卡西尼号开始解体,毕竟这不是一个符合空气动力学的玩意,在宇宙真空环境中运行也根本不需要流体外形设计。只要几分钟,卡西尼号将变成一颗流星,在土星大气中完全烧毁。
名副其实的“旗舰”
　　土星作为太阳系中外侧轨道的气态行星,距离我们非常远,无线电信号传输需要80多分钟。也就是说,卡西尼探测器在坠入土星大气之时,在80多分钟之后我们才知道。
　　这也是宇宙神奇的地方,所有的故事都发生在过去,由于光速恒定,加之宇宙空间的浩渺,电磁波的传播也需要时间。我们所看到的所有光其实都来自过去,只不过我们感觉不到罢了。
　　宇宙如此之庞大,而我们也只能从探索自己的恒星系统开始,美国宇航局为此制定了一系列覆盖整个太阳系的探索计划,并设置了旗舰级的项目。
　　旗舰级项目是相对而言,相对于那些中低端项目,旗舰级项目定位是最高的。
　　首先,探测器的造价高,普遍在20亿至30亿美元,而卡西尼号33亿的造价相当于一艘辽宁号这样的中重型航母,比一般的探测器造价要高得多。
　　其次,探测器的功能全面,可解决一个方向上的重大问题。比如卡西尼号就是,搭载了18台各种科学仪器,并且携带了惠更斯号着陆器,对土卫六泰坦进行登陆考察。
　　第三,运行时间长,卡西尼从1997年发射,2004年进入土星轨道,2008年全部完成任务,然后开始超期服役。直到今天,已经超期服役近10年,期间两次延长任务期。超期服役让NASA也比较尴尬,因为地面控制中心要经费才能维持,深空通信网络运营也要钱。
飞出太阳系有诀窍
　　土星作为中外侧轨道的行星,要想对其进行探索,只有太阳能电池板肯定是不行的。这里的光照效率较低,一般都需要核动力驱动。但核动力也不是万能的,放射性同位素热电机最大输出也才300多瓦,靠这点动力想飞到土星是不可能的。
　　因此,在深空飞行的轨道设计中,利用行星引力加速才是飞出太阳系的诀窍。旅行者系列成功开启了行星引力弹弓加速的序幕,卡西尼探测器也使用了引力弹弓加速。首先,卡西尼号虽然目标土星,但是它要先往金星方向飞,利用两次飞掠金星进行加速,然后再飞掠地球和木星,利用后者引力进一步加速,前往土星。
　　就在飞掠地球时出现了一个插曲,由于卡西尼号使用钚-238作为核燃料,因此飞掠地球其实是有危险的,如果卡西尼号突然发生故障并且撞上地球,那么33公斤的钚-238核燃料就会散布到大气层中。美国宇航局还为此进行了一次关于卡西尼号偏离轨道后钚-238对地球的影响,评估认为至少5000人可能因此丧命,间接影响人群数量最高可达50万人。
　　随着深空核动力装置的普及,探测器制造的费用也增加,但随之带来的高效模式让后期探索变得更加从容,毕竟用了核动力之后根本不需要担心电力不足的问题,也只有这样才能飞出太阳系,。目前旅行者系列两艘探测器已经在太阳系边缘,1号已经飞出太阳系,2号在未来数年内飞出,从两个不同方向上离开太阳系。
据中国科普博览