Cassini-Huygens - Polski Serwis Naukowy

Cassini-Huygens – misja bezzałogowej sondy kosmicznej przeznaczonej do wykonania badań Saturna, jego pierścieni, księżyców i magnetosfery. Jest ona wspólnym przedsięwzięciem trzech agencji kosmicznych: amerykańskiej NASA, europejskiej ESA i włoskiej ASI. Sonda została wystrzelona w październiku 1997 roku. W lipcu 2004 r. Cassini stał się pierwszym sztucznym satelitą Saturna, a odłączony od sondy próbnik Huygens w styczniu 2005 r. wylądował na powierzchni Tytana.

Tytan (Saturn VI) – największy księżyc Saturna, jedyny księżyc w Układzie Słonecznym posiadający gęstą atmosferę, w której zachodzą skomplikowane zjawiska atmosferyczne. Jest to również jedyne ciało poza Ziemią, na powierzchni którego odkryto powierzchniowe zbiorniki cieczy – jeziora. Nie wypełnia ich jednak woda, ale ciekłe węglowodory.
Temperatura topnienia – temperatura, w której kryształ zamienia się w ciecz. Jest to też najwyższa możliwa temperatura, w której może rozpocząć się krystalizacja tej substancji. Krystalizacja zachodzi jednak często przy niższej temperaturze niż temperatura topnienia, co zależy od wielu czynników, np. obecności zarodków krystalizacji, tempa schładzania czy ciśnienia.

W drodze do Saturna sonda dwukrotnie przeleciała obok Wenus, minęła Ziemię oraz Jowisza. Po zakończeniu w połowie 2008 roku głównej misji w układzie Saturna, została ona kolejno dwukrotnie przedłużona. Planuje się, że Cassini będzie funkcjonować do września 2017 roku, kiedy to sonda ulegnie zniszczeniu w atmosferze Saturna.

Impuls właściwy – jeden z najważniejszych parametrów silnika rakietowego w napędzie statków kosmicznych, oznaczany Isp i równy stosunkowi popędu wytworzonej siły ciągu do masy zużytego paliwa:
Napięcie elektryczne – różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Symbolem napięcia jest U. Napięcie elektryczne jest to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. Wyraża to wzór

Dzięki misji Cassini-Huygens poznano wygląd powierzchni Tytana i bezpośrednio zbadano jego atmosferę. Odkryto istnienie czynnych gejzerów na powierzchni Enceladusa oraz wcześniej nieznane księżyce. Bliżej poznano strukturę pierścieni Saturna i ich związki z księżycami planety.

Nazwa misji została nadana na cześć dwóch siedemnastowiecznych astronomów. Giovanni Domenico Cassini odkrył cztery księżyce Saturna (Japeta, Reę, Tetydę i Dione) oraz przerwę w pierścieniach tej planety. Christiaan Huygens odkrył Tytana oraz jako pierwszy prawidłowo opisał naturę pierścieni Saturna.

Jednostka astronomiczna (skrót j.a., po angielsku AU, astronomical unit) jest to jednostka odległości używana w astronomii, równa 149 597 870 691 ± 30 m. Dystans ten odpowiada średniej odległości Ziemi od Słońca.
Mimas (Saturn I) to siódmy, pod względem wielkości, księżyc Saturna, odkryty razem z Enceladusem w 1789 roku przez Williama Herschela. Jest on najmniejszym znanym ciałem, zdolnym utrzymać kształt bliski sferycznemu (znajdującym się w równowadze hydrostatycznej) dzięki własnej grawitacji.

Cele naukowe misji

Głównym zadaniem misji Cassini-Huygens jest przeprowadzenie dogłębnej eksploracji systemu Saturna. Dla każdego rodzaju ciał w tym systemie (planeta, pierścienie, Tytan, księżyce lodowe i magnetosfera) została ustalona lista celów naukowych, które obejmują określenie obecnego stanu tych ciał, procesów w nich zachodzących i interakcji zachodzących pomiędzy poszczególnymi ciałami.

Przesilenie letnie — moment maksymalnego wychylenia osi obrotu Ziemi w kierunku Słońca, gdy biegun północny jest bliżej Słońca niż południowy. Zachodzi około 22 czerwca. Dzień przesilenia jest najdłuższym dniem w roku, w którym cień padający w południe jest najkrótszy w roku (dotyczy tylko obszarów półkuli północnej na północ od zwrotnika Raka). Noc jest wówczas najkrótsza.
Pasmo X (ang. X band) — fragment widma fal elektromagnetycznych w zakresie promieniowania mikrofalowego o częstotliwościach od 8 do 12,5 GHz. Pasmo to jest wykorzystywane przez niektóre satelity telekomunikacyjne, oraz wojskowe radary, głównie lotniczych systemów kierowania ogniem. Pojęcie pasma X jest używane również w odniesieniu do rozszerzonego pasma AM.

Saturn

Określenie rozkładu temperatury, własności obłoków i składu atmosfery Saturna.

Pomiar globalnego rozkładu wiatrów, włączając ich składniki falowe i wirowe; obserwacja cech obłoków i procesów synoptycznych.

Wyciągnięcie wniosków na temat struktury wewnętrznej i rotacji głębokich warstw atmosfery.

Obserwacja zmienności dobowej w jonosferze Saturna i wpływu pola magnetycznego na jonosferę.

Dostarczenie ograniczeń obserwacyjnych (skład gazów, stosunek izotopów, strumień ciepła, itp.) na scenariusze powstania i ewolucji Saturna.

Zbadanie źródeł i morfologii wyładowań atmosferycznych na Saturnie (gwizdy piorunowe (lightning whistlers), wyładowania elektrostatyczne).

Pierścienie Saturna

Zbadanie ukształtowania pierścieni i procesów dynamicznych (grawitacyjnych, lepkich, erozyjnych i elektromagnetycznych) odpowiedzialnych za ich strukturę.

Sporządzenie map rozkładu wielkości i składu materiału pierścieni.

Określenie związków pomiędzy pierścieniami a księżycami, włączając w to księżyce wbudowane w pierścienie.

Ustalenie rozkładu pyłu i meteoroidów w sąsiedztwie pierścieni.

Zbadanie interakcji pomiędzy pierścieniami a magnetosferą, jonosferą i atmosferą Saturna.

Tytan

Określenie obfitości składników atmosfery (w tym gazów szlachetnych); ustalenie stosunków izotopowych dla obficie występujących pierwiastków; wprowadzenie ograniczeń na scenariusze powstania i ewolucji Tytana i jego atmosfery.

Obserwacja pionowego i poziomego rozkładu gazów śladowych; poszukiwanie złożonych związków organicznych; zbadanie źródeł energii dla chemii atmosferycznej; modelowanie fotochemii stratosfery; zbadanie powstawania i składu aerozoli.

Pomiar prędkości wiatrów i globalnych temperatur; zbadanie fizyki chmur, ogólnej cyrkulacji i efektów sezonowych w atmosferze Tytana; poszukiwanie wyładowań piorunowych.

Ustalenie stanu fizycznego, topografii i składu powierzchni; wyciągnięcie wniosków na temat budowy wewnętrznej księżyca.

Zbadanie górnej części atmosfery, jej jonizacji i jej roli jako źródła neutralnej i zjonizowanej materii w magnetosferze Saturna.

Księżyce lodowe

Określenie ogólnej charakterystyki i historii geologicznej księżyców.

Określenie mechanizmów, zarówno zewnętrznych jak i wewnętrznych, odpowiedzialnych za modyfikacje skorupy i powierzchni.

Zbadanie składu i rozmieszczenia materii na powierzchni księżyców, w szczególności ciemnych materiałów bogatych w związki organiczne i skondensowanych substancji lotnych o niskim punkcie topnienia.

Wprowadzenie ograniczeń na modele opisujące ogólny skład i budowę wewnętrzną księżyców.

Zbadanie interakcji księżyców z magnetosferą i systemem pierścieni oraz możliwego wprowadzania przez nie gazu do magnetosfery.

Magnetosfera

Określenie konfiguracji prawie osiowo symetrycznego pola magnetycznego i jego związku z modulacją promieniowania kilometrowego Saturna (Saturn Kilometric Radiation).

Określenie systemów prądów, składu, źródeł i odpływów cząstek naładowanych magnetosfery.

Zbadanie interakcji falowo-cząsteczkowych i dynamiki po stronie dziennej magnetosfery i w ogonie magnetycznym Saturna oraz ich wzajemnego oddziaływania z wiatrem słonecznym, księżycami i pierścieniami.

Zbadanie efektów interakcji Tytana z wiatrem słonecznym i plazmą magnetosferyczną.

Zbadanie interakcji atmosfery i egzosfery Tytana z otaczającą plazmą.

Konstrukcja sondy

Schemat konstrukcji sondy Cassini (bez zewnętrznej izolacji termicznej)

Sonda składa się z orbitera Cassini i lądownika Huygens, które w początkowych etapach misji pozostawały ze sobą połączone. Ich całkowita masa startowa wynosiła 5 574 kg, z czego na paliwo przypadało 3 132 kg. Doliczając masę łącznika z rakietą nośną łączna masa przy starcie wynosiła 5 712 kg. Ze wszystkich uprzednio wysłanych sond kosmicznych jedynie sondy Fobos i Mars 96 miały większą masę startową.

Wysokościomierz - jest to przyrząd pokładowy, stosowany na praktycznie wszystkich rodzajach statków powietrznych, a także w sportach uprawianych w urozmaiconym terenie. Jest to czuły manometr wskazujący wysokość dzięki pomiarowi ciśnienia powietrza i wyskalowany w metrach, stopach lub kilometrach.
MMH (monometylohydrazyna) – organiczny związek chemiczny, lotna pochodna hydrazyny o wzorze sumarycznym CH3N2H3. Wykorzystywana jako paliwo hipergolowe w silnikach rakietowych. W śladowych ilościach występuje w pieczarce dwuzarodnikowej (Agaricus bisporus) oraz w piestrzenicy kasztanowatej (Gyromitra esculenta).

Konstrukcja orbitera Cassini

Kadłub orbitera ma wysokość całkowitą 6,87 m i składa się z pięciu połączonych z sobą głównych modułów konstrukcyjnych. Patrząc od góry są to kolejno:

antena główna o średnicy 4 m;

przedział elektroniki w kształcie dwunastobocznego pierścienia;

górny moduł wyposażenia;

moduł napędowy z silnikami;

dolny moduł wyposażenia.

Do kadłuba przymocowany jest wysięgnik o długości 11 m dla magnetometru oraz trzy ustawione ortogonalnie anteny o długości 10 m służące do odbioru fal plazmowych. Większa część konstrukcji kadłuba wykonana jest z aluminium, z niektórymi elementami z tytanu i berylu. Antena główna i wysięgniki dolnego modułu wyposażenia wykonane zostały z epoksydów grafitowych. Wszystkie główne podsystemy inżynieryjne sondy zostały zdublowane na wypadek awarii układu podstawowego. Sonda jest stabilizowana trójosiowo.

Awionika – dział nauki i techniki zajmujący się zastosowaniem w lotnictwie i astronautyce oraz w lotniczych urządzeniach naziemnych urządzeń automatycznych i elektronicznych. Awionika używana jest także do określenie wyposażenia pokładowego takiego jak: systemy sterowania, urządzenia nawigacyjne, system zobrazowania informacji, itd.
Voyager 2 - (pl. Podróżnik 2) bezzałogowa sonda kosmiczna wysłana w 1977 roku w przestrzeń kosmiczną z Przylądka Canaveral przez amerykańską agencję kosmiczną NASA. Z początku jej zadaniem było dokładne zbadanie Jowisza oraz Saturna, jednak sprawowała się na tyle dobrze, że przeprogramowano ją, aby przeprowadziła badania również pozostałych planet zewnętrznych. Sonda spisała się bardzo dobrze i przesłała obrazy wszystkich czterech planet, ich księżyców i pierścieni. Do dnia dzisiejszego Voyager 2 jest jedyną sondą, która dotarła do Urana i Neptuna.

Na pokładzie orbitera znajduje się 12 instrumentów naukowych. Większość instrumentów została przymocowana do dwóch stałych platform na powierzchni kadłuba. Są to paleta dla instrumentów teledetekcyjnych (remote-sensing pallet) i paleta dla instrumentów badających cząstki i pola (particles-and-ﬁelds pallet). Ponieważ brak jest ruchomej platformy skanującej, cała sonda musi być obracana podczas wykonywania obserwacji teledetekcyjnych.

DVD (Digital Video Disc lub Digital Versatile Disc) – standard zapisu danych na optycznym nośniku danych, podobnym do CD-ROM (te same wymiary: 12 lub 8 cm) lecz o większej pojemności uzyskanej dzięki zwiększeniu gęstości zapisu.
Febe (Phoebe, Saturn IX) – dziewiąty pod względem wielkości księżyc Saturna, odkryty w 1899 roku przez Williama Pickeringa. Był to pierwszy satelita odkryty metodą fotograficzną i ostatni nowo zaobserwowany księżyc Saturna przed 2000 rokiem. Jego nazwa pochodzi od Fojbe (Febe), która była tytanidą w mitologii greckiej.

Większa część kadłuba sondy przykryta jest przez wielowarstwową izolację termiczną w kolorze złotym oraz czarnym wykonaną z użyciem Kaptonu, która chroni także przed uderzeniami mikrometeoroidów. W skład systemu kontroli temperatury wchodzą też grzejniki elektryczne i radioizotopowe oraz kontrolowane przez termostat żaluzje.

Nylon – to handlowa nazwa poliamidów produkowanych przez firmę DuPont. Są to syntetyczne polimery zawierające grupę amidową służące m.in. do wytwarzania włókien syntetycznych o bardzo dużej wytrzymałości na rozciąganie i łatwo dającego się barwić. Stosowany przede wszystkim do produkcji dzianin, tkanin, lin i żyłek a także, ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne, do panewek łożysk), kół zębatych itp.
Deep Space Network (DSN) - to nadawczo-odbiorcza globalna sieć dużych anten zarządzana przez Jet Propulsion Laboratory. Anteny te pozwalają na nawiązanie łączności pomiędzy Ziemią a flotą bezzałogowych sond kosmicznych eksplorujących Układ Słoneczny. Służą one także do radioastronomii. Jest to sieć przekaźników zlokalizowanych na terenie Hiszpanii, Kalifornii oraz Australii. Rozmieszczenie urządzeń właśnie w tych miejscach umożliwia niezakłóconą ruchem Ziemi komunikację z kosmicznymi pojazdami. DSN dzięki temu jest uznawana za najbardziej czuły system telekomunikacyjny na naszej planecie.

Zasilanie w energię

Schemat konstrukcji generatora GPHS-RTG

Jeden z generatorów GPHS-RTG sondy Cassini

Silniki główne sondy Cassini

Antena HGA podczas testów naziemnych

Komputery pokładowe EFC

Energia elektryczna dostarczana jest sondzie przez trzy, przymocowane do dolnego modułu wyposażenia, radioizotopowe generatory termoelektryczne GPHS-RTG (ang. General-Purpose Heat Source Radioisotope Thermoelectric Generator). Każdy z generatorów ma 114 cm długości, 42,2 cm średnicy, masę 56,4 kg i zawiera pluton 238 w postaci ditlenku. Masa ditlenku plutonu w każdym generatorze wynosi ok. 10,9 kg, w tym masa plutonu 238 wynosi ok. 7,7 kg (co stanowi 82,2% całkowitej masy wszystkich izotopów plutonu w paliwie). Na początku misji generatory wytwarzały prąd stały (o napięciu 30 V) o łącznej mocy około 887 W. Dostarczana energia stopniowo zmniejsza się z czasem z powodu rozpadu radioaktywnego plutonu i degradacji elementów ogniw termoelektrycznych. Przewidywano, że pod koniec głównej fazy misji, w lipcu 2008 r., generatory będą wytwarzać około 692 W energii elektrycznej.

Beryl (Be, łac. beryllium) – pierwiastek chemiczny, metal należący do drugiej grupy głównej układu okresowego. Jedynym stabilnym izotopem jest 9Be. Został odkryty przez Louisa Vauquelina w 1798 r.
Związki organiczne - wszystkie związki chemiczne, w skład których wchodzi węgiel, prócz tlenków węgla, kwasu węglowego, węglanów, wodorowęglanów, węglików, cyjanowodoru, cyjanków, kwasu cyjanowego, piorunowego i izocyjanowego a także ich soli.

Generatory GPHS-RTG zostały wyprodukowane w zakładach koncernu Lockheed Martin.

Na pokładzie sondy Cassini umieszczono także 117 grzejników radioizotopowych (82 na pokładzie orbitera i 35 na pokładzie próbnika Huygens) zawierających łącznie 0,3 kg ditlenku plutonu, każdy o masie 40 g i mocy ok. 1 W.

Moduł napędowy

Moduł napędowy orbitera złożony jest z dwóch oddzielnych i niezależnych systemów na dwuskładnikowy i jednoskładnikowy materiał pędny. System na dwuskładnikowy materiał pędny wykorzystuje, znajdujące się w osobnych zbiornikach, monometylohydrazynę jako paliwo i tetratlenek diazotu jako utleniacz. Zbiornik z helem pod wysokim ciśnieniem dostarcza gazu utrzymującego ciśnienie w zbiornikach z materiałami pędnymi. Dwa, podstawowy i zapasowy, umieszczone obok siebie centralnie u podstawy sondy, silniki główne Kaiser Marquardt R-4D o ciągu 445 N i impulsie właściwym 304 s służą do wykonywania wszystkich dużych manewrów o Δv powyżej 0,4 m s. Dysze silników są ruchome, dla utrzymania kierunku ciągu zgodnego ze środkiem masy sondy. Ruchoma osłona chroni dysze silników głównych przed uderzeniami cząstek pyłu.

Tetyda (też: Tethys; Saturn III) – piąty co do wielkości księżyc Saturna. Jest prawie pięć razy mniejsza od Tytana. Mała gęstość Tetydy pozwala przypuszczać, że składa się ona prawie w całości z lodu wodnego, podobnie jak Dione i Rea.
Elementy orbitalne - parametry jednoznacznie określające orbitę danego ciała. Wyznacza się je, biorąc pod uwagę model masy dwupunktowej, podlegającej zasadom dynamiki Newtona i prawu powszechnego ciążenia. Ze względu na wiele możliwych sposobów parametryzacji ruchu ciała, istnieje kilka różnych sposobów określenia zbiorów elementów orbitalnych, z których każdy określa tę samą orbitę.

System na jednoskładnikowy materiał pędny wykorzystuje hydrazynę służącą do zasilania 8 podstawowych i 8 zapasowych silników korekcyjnych o ciągu (na początku misji) 0,97 N i impulsie właściwym 195 s. Rozmieszczone są one na czterech zestawach silnikowych przymocowanych do boków kadłuba na wysokości dolnego modułu wyposażenia orbitera. W skład każdego zestawu silnikowego wchodzą cztery silniki: po dwa ustawione w dwóch różnych osiach (Y i Z). Tylko jeden silnik w każdej osi jest używany, drugi stanowi układ rezerwowy. Zbiornik z helem służy do utrzymywania ciśnienia w zbiorniku z hydrazyną. Silniki tego systemu służą do kontroli położenia sondy, wykonywania mniejszych manewrów korekcyjnych i desaturacji kół reakcyjnych (wnoszenie poprawek do momentu pędu kół reakcyjnych).

Przyspieszeniomierz (akcelerometr) – przyrząd do pomiaru przyspieszeń liniowych lub kątowych. Przyspieszeniomierz, w przeciwieństwie do urządzeń bazujących na teledetekcji, mierzy własny ruch. Stosowany do badania ruchu części maszyn i przeciążeń samolotów, a także w nawigacji bezwładnościowej.
Prąd stały (ang. direct current, DC) – w odróżnieniu od prądu zmiennego i przemiennego (ang. alternating current, AC) – prąd stały charakteryzuje się stałą wartością natężenia oraz kierunkiem przepływu.

Początkowa masa materiałów pędnych w systemie dwuskładnikowym wynosiła 3 000 kg (1 869 kg utleniacza i 1 131 kg paliwa). Masa hydrazyny w systemie na jednoskładnikowy materiał pędny wynosiła na początku misji 132 kg. Masa helu w obu systemach wynosiła odpowiednio 8,6 kg i 0,4 kg.

W marcu 2009 r. z powodu pogorszenia osiągów dwóch z ośmiu silników korekcyjnych zestawu podstawowego (branch A) dokonano przełączenia na zestaw silników rezerwowych (branch B).

Przerwa Keelera - szczelina usytuowana w pobliżu zewnętrznej krawędzi pierścienia A Saturna. Jest to druga największa szczelina w tym pierścieniu, po przerwie Enckego. Została ona odkryta przez sondę Voyager i nazwana na cześć amerykańskiego astronoma Jamesa E. Keelera, który w 1888 roku zaobserwował przerwę Enckego (choć niekoniecznie jako pierwszy).
Chłodzenie ablacyjne, ablacja – w lotnictwie: rodzaj obniżania temperatury powierzchni bardzo szybkich statków poruszających się w gęstych warstwach atmosfery. Daje możliwość przekroczenia bariery cieplnej pojazdom kosmicznym, które powracają na Ziemię.

Moduł napędowy został wykonany w zakładach Lockheed Martin Astronautics.

Łączność

Do łączności z Ziemią wykorzystywana jest głównie antena o wysokim zysku (High-Gain Antenna, HGA) o średnicy 4 m z nadajnikiem o mocy 20 W pracującym w paśmie X na częstotliwości 8,43 GHz (o zysku 47 dBi) i odbiornikiem w paśmie X na częstotliwości 7,2 GHz. Szybkość transmisji danych z orbity wokół Saturna wynosi od 22,12 do 165,9 kilobitów na sekundę. Odbiór rozkazów z Ziemi odbywa się z szybkością do 500 bitów na sekundę. Poza łącznością z Ziemią antena główna wykorzystywana jest przez radar w paśmie Ku i do naukowych eksperymentów radiowych w pasmie Ka i paśmie S. Podczas lądowania próbnika Huygens na Tytanie posłużyła do odbioru z niego danych (w paśmie S). W początkowej fazie misji, gdy Cassini znajdował się w wewnętrznych obszarach Układu Słonecznego, antena ta pełniła funkcję osłony przeciwsłonecznej dla sondy. Antena HGA została dostarczona przez włoską agencję kosmiczną ASI.

Saturn – szósta planeta Układu Słonecznego pod względem oddalenia od Słońca. Jest to gazowy olbrzym, drugi pod względem masy i wielkości po Jowiszu, a przy tym paradoksalnie o najmniejszej gęstości ze wszystkich planet całego Układu Słonecznego. Saturn znany był już w świecie starożytnym. Charakterystyczną jego cechą są pierścienie składające się głównie z lodu i (w mniejszej ilości) z odłamków skalnych. Obecnie znamy 61 naturalnych satelitów Saturna (3 niepotwierdzone ostatecznie). Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga – Saturna.
Madryt (hiszp. Madrid) – stolica i największe miasto Hiszpanii, położony w środkowej części kraju u podnóża Sierra de Guadarrama (Wyżyna Kastylijska) nad rzeką Manzanares.

Orbiter wyposażony jest też w dwie anteny o niskim zysku (Low-Gain Antennas, LGAs). Antena LGA 1 (o zysku 8,9 dBi) jest przymocowana do reflektora wtórnego anteny HGA. Antena LGA 2 znajduje się na dolnym module wyposażenia orbitera. Anteny o niskim zysku były intensywnie wykorzystywane do łączności z Ziemią przez pierwsze dwa i pół roku od momentu startu. Antena HGA była wtedy skierowana w kierunku Słońca służąc za osłonę dla sondy i nie mogła być używana do łączności. Obecnie anteny o niskim zysku wykorzystywane są tylko w razie wystąpienia sytuacji awaryjnych.

Sztuczny satelita – satelita wykonany przez człowieka poruszający się po orbicie wokół ciała niebieskiego. Pierwszym sztucznym satelitą Ziemi został wystrzelony przez Związek Radziecki w 1957 Sputnik 1.
Żywice epoksydowe — rodzaj jedno- lub dwuskładnikowych żywic syntetycznych, które są zdolne do tworzenia nietopliwych i nierozpuszczalnych tworzyw sztucznych na skutek reakcji sieciowania z udziałem ugrupowań epoksydowych.

Na Ziemi łączność z sondą utrzymywana jest przy użyciu sieci Deep Space Network z antenami o średnicy 34 m i 70 m rozmieszczonymi w trzech kompleksach - w okolicy Madrytu w Hiszpanii, Canberry w Australii i Goldstone (w pobliżu Barstow) w Kalifornii. Podczas typowego dnia misji, od czasu wejścia na orbitę wokół Saturna, sonda spędza 15 h na wykonywaniu obserwacji i następnie 9 h na transmisję na Ziemię danych w ilości od około 1 Gbit do 4 Gbit.

Termostat to urządzenie lub element urządzenia utrzymujące ("-stat") zadaną temperaturę ("termo-") poprzez aktywne działanie. Czasami nazwa rozciągana jest też na urządzenia o charakterze biernym utrzymujące temperaturę dzięki dobrej izolacji cieplnej np. termos lub naczynie Dewara lub wykorzystujące zjawiska przebiegające w określonych temperaturach np. łaźnia wodna.
Siła ciągu (ciąg) – siła będąca wynikiem działania silnika pojazdu, obiektu pływającego lub latającego. Siła ciągu jest siłą reakcji powstaje zgodnie z III zasadą dynamiki w wyniku oddziaływania układu napędowego pojazdu z innymi ciałami.

Systemy sterowania

Command and Data Subsystem (CDS) jest głównym systemem sterującym sondy. CDS odpowiedzialny jest za odbiór i przetwarzanie instrukcji przesyłanych z Ziemi, zbieranie i formatowanie danych ze wszystkich instrumentów naukowych i systemów inżynieryjnych sondy oraz zarządza procedurami rozpoznającymi nieprawidłowości w funkcjonowaniu sondy i zapewniającymi ochronę przed ich skutkami.

Teleskop kosmiczny Chandra (ang. Chandra X-ray Observatory, CXO) – teleskop kosmiczny pracujący w zakresie promieni rentgenowskich wyniesiony na orbitę przez prom kosmiczny Columbia 23 lipca 1999 roku podczas misji STS-93.
Jowisz – piąta w kolejności oddalenia od Słońca i największa planeta Układu Słonecznego. Posiada wiele księżyców (odkryto 63) oraz system pierścieni. Jowisz wraz z Saturnem, Uranem i Neptunem to planety gazowe, czasem nazywane również planetami jowiszowymi.

W skład CDS wchodzą dwa 16-bitowe komputery (Engineering Flight Computers, EFCs) IBM 1750A. Każdy komputer posiada 8,2 Mbit pamięci RAM, 131 kbit pamięci PROM i wydajność 1,28 MIPS. Połączenie EFC ze wszystkimi instrumentami i systemami sondy zapewniają dwie (główna i rezerwowa) szyny danych MIL-STD-1553B. Każdy instrument i system inżynieryjny posiada własny interfejs (Bus Interface Unit - BIU) służący do odbioru instrukcji z komputera EFC i wysyłania pakietów danych. CDS jest w stanie zbierać dane z szybkością 430 000 bitów na sekundę.

Izotopy – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).
Strumień ciepła – prędkość przepływu ciepła. Może być wyrażony przez stosunek elementarnej ilości ciepła dQ do czasu trwania wymiany tej ilości ciepła dt (czasu trwania przepływu elementarnej ilości ciepła), czyli jest to pochodna po czasie ilości ciepła przepływającego przez przekrój poprzeczny przegrody. Wyraża się wzorem

Do magazynowania danych na pokładzie sondy służą dwa półprzewodnikowe rejestratory danych (Solid State Recorders, SSRs) wykorzystujące moduły DRAM. Całkowita pojemność każdego rejestratora wynosi 2,56 Gbit. Po odjęciu części pamięci przeznaczonej na dane korekcyjne, każdy z rejestratorów mógł magazynować na początku misji 2 Gbit danych. Pojemność ta w trakcie misji stopniowo spada ze względu na uszkodzenia przez promieniowanie i po 15 latach od startu ma wynosić przynajmniej 1,8 Gbit. Poza magazynowaniem danych naukowych i telemetrycznych rejestratory służą też do przechowywania kopii oprogramowania sterującego dla systemów CDS, AACS i instrumentów sondy. Rejestratory zostały skonstruowane w zakładach koncernu TRW Inc..

Polideukes (Saturn XXXIV) – księżyc Saturna, odkryty 24 października 2004 roku na zdjęciach przesłanych przez sondę Cassini. Jego nazwa pochodzi od imienia Polideukesa, który był herosem i bliźniaczym bratem Kastora w mitologii greckiej.
Termopara (termoogniwo, termoelement, ogniwo termoelektryczne) - czujnik temperatury wykorzystujący zjawisko Seebecka. Składa się z połączenia dwóch różnych metali.

Attitude and Articulation Control Subsystem (AACS) jest systemem odpowiedzialnym za kontrolę położenia sondy w przestrzeni. Do jego zadań należą w szczególności orientacja anten w kierunku Ziemi podczas sesji łączności, ustawienie instrumentów naukowych podczas prowadzonych obserwacji, kontrola położenia ruchomej dyszy silnika głównego podczas manewrów. AACS odpowiadał też za stabilizację sondy podczas manewru odłączenia próbnika Huygens i orientację anteny głównej podczas lądowania próbnika na Tytanie.

Lepkość (tarcie wewnętrzne) - właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).
Pamięć dynamiczna, DRAM (ang. Dynamic Random Access Memory) – rodzaj ulotnej pamięci półprzewodnikowej o dostępie swobodnym, której bity są reprezentowane przez stan naładowania kondensatorów. Poszczególne jej elementy zbudowane są z tranzystorów MOS, z których jeden pełni funkcję kondensatora, a drugi elementu separującego.

W skład AACS wchodzą zdwojone komputery (AACS Flight Computers, AFCs) i szyny danych o tej samej konstrukcji jak w systemie CDS. Do określenia położenia sondy w przestrzeni wykorzystywany jest zestaw czujników. W ich skład wchodzą podwójne szukacze gwiazd (Stellar Reference Units), szukacze Słońca, żyroskopowe systemy bezwładnościowe (Inertial Reference Units) i pojedynczy przyspieszeniomierz. Główną rolę w tym systemie pełnią Stellar Reference Units, które porównują pozycje czterech bądź pięciu najjaśniejszych gwiazd w polu widzenia z pokładowym katalogiem ok. 3 700 gwiazd.

Meteoroidy – drobne okruchy skalne (mniejsze od planetoid), poruszające się po orbitach wokół Słońca. Meteoroidy mają zwykle masę od 10-9 kg do 103 kg (choć najczęściej nie przekracza ona 10-6 kg). Wpadające w atmosferę Ziemi meteoroidy wywołują zjawiska meteorów. Te z meteoroidów, które dotrą do powierzchni Ziemi (nie ulegną odparowaniu w atmosferze), określamy nazwą meteorytów.
Ortogonalność (z gr. ortho – proste, gonia – kąt) – uogólnienie pojęcia prostopadłości znanego z geometrii euklidesowej na przestrzenie z określonym iloczynem skalarnym (przestrzenie unitarne).

Zmiany położenia sondy w przestrzeni dokonuje się za pośrednictwem zespołu kół reakcyjnych (Reaction Wheel Assemblies, RWAs), każde o momencie pędu większym od 36 N·m·s, oraz systemu sterowania reakcyjnego (Reaction Control System, RCS) składającego się z silników korekcyjnych modułu napędowego. Trzy główne koła reakcyjne (RWA-1, 2 i 3) znajdują się na dolnym module wyposażenia. Zapasowe koło reakcyjne (RWA-4) umieszczone jest na ruchomej platformie na górnym module wyposażenia i może być przestawiane na pozycje równoległe do kół głównych. Koła reakcyjne są w stanie utrzymywać orientację sondy w przestrzeni z dokładnością do 40 mikroradianów.

Hel (He, łac. helium) – pierwiastek chemiczny, z grupy gazów szlachetnych w układzie okresowym. Jest po wodorze drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie, jednak na Ziemi występuje wyłącznie w śladowych ilościach (4·10-7% w górnych warstwach atmosfery).
Kevlar (PPTA, poli(tereftalano-1,4-fenylodiamid) lub poli(p-fenylotereftalanoamid), -[-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n- ) - polimer z grupy poliamidów, a dokładniej aramidów, z którego przędzie się włókna sztuczne o bardzo wysokiej odporności mechanicznej na rozciąganie.

W lipcu 2003 r. z powodu postępującej degradacji funkcjonowania koła RWA-3 zostało ono zastąpione przez RWA-4.

Instrumenty naukowe

Instrumenty ISS, VIMS, CIRC i UVIS oraz dwa szukacze gwiazd (Stellar Reference Units) zostały umieszczone na palecie dla instrumentów teledetekcyjnych (remote-sensing pallet). Instrumenty INMS, CAPS oraz MIMI CHEMS i MIMI LEMMS znajdują się na palecie dla instrumentów badających cząstki i pola (particles-and-ﬁelds pallet). Pozostałe instrumenty są przymocowane w różnych miejscach do górnego moduł wyposażenia sondy.

Okultacja (zakrycie) - zjawisko astronomiczne, widome przejście pobliskiego ciała niebieskiego przed innym ciałem niebieskim. W wyniku okultacji ciało znajdujące się dalej od obserwatora staje się na pewien czas niewidoczne dla niego.
Konwekcja – proces przekazywania ciepła związany z makroskopowym ruchem materii w płynie; gazie, cieczy bądź plazmie, np. powietrzu, wodzie, plazmie gwiazdowej. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym.

Spektrometr CIRC

Analizator pyłu CDA

Detektor MIMI INCA

Detektor MIMI LEMMS

Spektrometr CAPS

Spektrogaf UVIS

Spektrometr masowy INMS

Odbiornik RPWS

Stan instrumentów sondy

Zasilanie spektrometru plazmy CAPS zostało wyłączone 14 czerwca 2011 r., po analizie danych telemetrycznych, które wykazały, że instrument ten był odpowiedzialny za serię skoków napięcia w układach elektrycznych sondy.

23 grudnia 2011 r. doszło do awarii ultrastabilnego oscylatora (USO) w systemie telekomunikacyjnym sondy. Jego funkcję przejął oscylator zapasowy o mniejszej stabilności. Brak USO wpłynie negatywnie na rezultaty eksperymentów okultacji radiowej.

Półprzewodniki - najczęściej substancje krystaliczne, których konduktywność (przewodnictwo właściwe) może być zmieniana w szerokim zakresie (np. 10-8 do 106 S/m (simensa na metr)) poprzez domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlenie badź inne czynniki. Przewodnictwo typowego półprzewodnika plasuje się między przewodnictwem metali i dielektryków.
Gejzer – rodzaj gorącego źródła, które gwałtownie wyrzuca słup wody i pary wodnej o temperaturze wrzenia. Woda z gejzerów ogrzewana jest zalegającą kilka kilometrów pod ziemią magmą w procesie hydrotermalnym. Wybuchy gejzerów są dość regularne, ale dla każdego źródła odstępy pomiędzy kolejnymi wybuchami są inne. Woda może być wyrzucana na wysokość nawet 30-70 m.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)