卡西尼号的借力

卡西尼号的功绩有哪些？

在探测期间，“卡西尼”号探测器不但为我们拍摄了许多土星极其美丽光环的照片，通过飞行中与许多颗土星的卫星擦肩，还向我们展示了土星卫星绝不亚于日本“隼鸟”号探测器曾探测的系川小行星的奇特风貌。关于“卡西尼“土星探测器的探测，最值得一提的便是2005年1月它在土卫六”泰坦“星表面的着陆。

“泰坦”星有很厚的大气层，但通过观测发现它被大气覆盖的表面似乎有河流及湖泊存在。

由于“泰坦”星的表面温度为零下180摄氏度，因此在这颗卫星上肯定不会存在液态水。

如果在这样的温度环境下存在液体的话，则应该是甲烷或乙烷。难道在“泰坦”星上会有甲烷或乙烷降雨并形成河流及湖泊吗？虽然这个谜团尚未解开，但可以确定的是“泰坦”星和地球的环境完全不同。

2004年11月，“惠更斯”号着陆器脱离“卡西尼”号探测器飞向土卫六，穿过其云层，在土卫六上软着陆，然后将探测到的数据通过环土星飞行的卡西尼号轨道器传回地球。

“卡西尼”号进入土星轨道后的任务是：环绕土星飞行74圈，就地考察土星大气、大气环流动态，并多次飞临土星的多颗卫星，其中飞掠土卫六近旁45次，用雷达透过其云气层绘制土卫六表面结构图，预计可发回近距离探测土星、土星环和土卫家族的图像50万幅。

“惠更斯”号将成为第一个在一颗大行星的卫星上着陆的探测器。它将在2.5小时的降落过程中，用所带仪器分析土卫六的大气成分，测量风速和探测大气层内的悬浮粒子，并在着陆后维持工作状态1小时，揭示土卫六上是否有水冰冻结的海洋和是否存在某种形态的生命，它所收集到的数据和拍摄的图像通过卡西尼号探测器传回地球。总之，土星及其卫星是否有生命的痕迹，还需要经过科学探测后，用获得的第一手证据说话。

“卡西尼”号

卡西尼号的总体评价

“卡西尼”号在这次漫长的7年飞行过程中定位精准，所进入的土星轨道非常接近原计划轨道。这么复杂的加速、飞行路线，就决定在开始发射的那一瞬间，发射的方向和力量都要计算得准确无误，而且向金星、地球、木星借力的时间、位置都要一次性计算完成，科学家的精准计算真是令人感慨！这里，还要感谢人类的一份幸运，因为太空中随便哪个不期而遇的小石块都可能把卡西尼撞得粉碎。

土星探测器卡西尼号为什么会选择自毁？

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。明日（北京时间9月15日傍晚），卡西尼号将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。 这艘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（Grand Finale）。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。

不过，由于距离遥远，当NASA接受到最后信号时，卡西尼号实际已经消失83分钟了。

为何要自我焚毁？其实，卡西尼号在2008年就达到了设计寿命，如今，迟暮的飞船行将“油尽灯枯”。为了避免失去动力的飞船撞向土星的卫星，破坏后续的探测任务，NASA决定令其“自杀殉道”。其中，土卫二和土卫六具备生命存在的条件，是重点保护对象。

1997年10月15日，卡西尼号从美国的卡纳维拉角发射升空，携带着欧洲空间局的土卫登陆探测器“惠更斯”号。

从地球到土星，卡西尼号飞了7年。它借用引力弹弓效应，先后两次掠经金星（1998年4月和1999年6月）、一次掠经地球（1999年8月）、一次掠经木星（2000年12月），最终抵达土星。

土星距离地球的最近距离约为13亿公里，而卡西尼号采取的这段迂回路线长达35亿公里。不过，这样借力飞行，并未更加耗时，且大大节省了燃料。

北京时间2004年7月1日12时，卡西尼号进入土星轨道。土星的公转周期是地球的29倍，也就是说，终其一生，卡西尼号差不多了陪伴了土星“半年”。此时此刻，土星北半球的冬天正开始消退。

2008年，完成了第一期4年任务后，科学家们给卡西尼号安排了第二期2年任务：观察土星抵达昼夜等分点，阳光照向土星环侧面时，土星和土星环的变化。这之后，卡西尼号的服役期又延长了7年，继续探索土卫二和土卫六。

土卫二（Enceladus）是一颗被冰雪覆盖的“冰月”，冰层下隐藏着流动的海洋。2015年，卡西尼号从冰层裂缝中喷射出来的羽流里检测到二氧化碳和大量氢气。科学家认为，这是冰层下的温软海洋和海底岩层之间的水热反应所致。水热反应可以为深海微生物提供能量。

氢气和二氧化碳可以合成甲烷。科学家们已经发现，地球的深海里存在独特的热泉生态系统。在太阳照不到的地方，甲烷也能养活海底热泉附近的微生物。

“泰坦”（Titan）是希腊神话中的巨人族，冠以泰坦之名的土卫六是土星最大的卫星，也是太阳系中第二大的卫星，仅此于木卫三。土卫六也是太阳系已知的唯一一颗拥有真正大气层的卫星。

科学家们一直想要知道，土卫六稠密的大气层下藏着什么？冰雪、海洋，甚至是生命？卡西尼号并非人类派来的第一个访客。目前已飞到太阳风边缘的“旅行者1号”和“旅行者2号”，都曾是匆匆过客。

2004年10月24日，卡西尼号传回了首批土卫六照片和数据。2004年12月23日，卡西尼号释放惠更斯号。2005年1月14日，惠更斯号成功登陆土卫六。

卡西尼号和惠更斯号一起，揭开了土卫六大气层下的真面目：这是一个在气候和地理上最接近地球的世界，存在关于生命的伏笔。

土卫六的地表温度约为零下179摄氏度，没有水只有冰，却有着“甲烷海”和“甲烷河”，下着“甲烷雨”，天上飘着“甲烷云”。

而这些“甲烷河”流经深深的峡谷，汇入“甲烷海”，冲刷出鹅卵石一般的冰块。

土卫六的赤道地区，充满了贫瘠的沙丘，与纳比米亚和撒哈拉地区的地貌相似，由来自大气层的有机物构成。此外，土卫六上还有疑似有火山的存在。如果那真是火山，那喷射的将不是岩浆，而是泥泞的沸水。

9月11日，卡西尼号在11.9万公里外飞掠土卫六，这是卡西尼号距离土卫六最近的一次，也是最后一次。借助土卫六的引力，卡西尼号直奔土星大气层而去，迎接最终命运。

土星探测器卡西尼号明日将＂自杀＂是真的吗？

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。明日（北京时间9月15日傍晚），卡西尼号将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。 这艘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（Grand Finale）。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。

不过，由于距离遥远，当NASA接受到最后信号时，卡西尼号实际已经消失83分钟了。

为何要自我焚毁？其实，卡西尼号在2008年就达到了设计寿命，如今，迟暮的飞船行将“油尽灯枯”。为了避免失去动力的飞船撞向土星的卫星，破坏后续的探测任务，NASA决定令其“自杀殉道”。其中，土卫二和土卫六具备生命存在的条件，是重点保护对象。

1997年10月15日，卡西尼号从美国的卡纳维拉角发射升空，携带着欧洲空间局的土卫登陆探测器“惠更斯”号。

从地球到土星，卡西尼号飞了7年。它借用引力弹弓效应，先后两次掠经金星（1998年4月和1999年6月）、一次掠经地球（1999年8月）、一次掠经木星（2000年12月），最终抵达土星。

土星距离地球的最近距离约为13亿公里，而卡西尼号采取的这段迂回路线长达35亿公里。不过，这样借力飞行，并未更加耗时，且大大节省了燃料。

北京时间2004年7月1日12时，卡西尼号进入土星轨道。土星的公转周期是地球的29倍，也就是说，终其一生，卡西尼号差不多了陪伴了土星“半年”。此时此刻，土星北半球的冬天正开始消退。

2008年，完成了第一期4年任务后，科学家们给卡西尼号安排了第二期2年任务：观察土星抵达昼夜等分点，阳光照向土星环侧面时，土星和土星环的变化。这之后，卡西尼号的服役期又延长了7年，继续探索土卫二和土卫六。

土卫二（Enceladus）是一颗被冰雪覆盖的“冰月”，冰层下隐藏着流动的海洋。2015年，卡西尼号从冰层裂缝中喷射出来的羽流里检测到二氧化碳和大量氢气。科学家认为，这是冰层下的温软海洋和海底岩层之间的水热反应所致。水热反应可以为深海微生物提供能量。

氢气和二氧化碳可以合成甲烷。科学家们已经发现，地球的深海里存在独特的热泉生态系统。在太阳照不到的地方，甲烷也能养活海底热泉附近的微生物。

“泰坦”（Titan）是希腊神话中的巨人族，冠以泰坦之名的土卫六是土星最大的卫星，也是太阳系中第二大的卫星，仅此于木卫三。土卫六也是太阳系已知的唯一一颗拥有真正大气层的卫星。

科学家们一直想要知道，土卫六稠密的大气层下藏着什么？冰雪、海洋，甚至是生命？卡西尼号并非人类派来的第一个访客。目前已飞到太阳风边缘的“旅行者1号”和“旅行者2号”，都曾是匆匆过客。

2004年10月24日，卡西尼号传回了首批土卫六照片和数据。2004年12月23日，卡西尼号释放惠更斯号。2005年1月14日，惠更斯号成功登陆土卫六。

卡西尼号和惠更斯号一起，揭开了土卫六大气层下的真面目：这是一个在气候和地理上最接近地球的世界，存在关于生命的伏笔。

土卫六的地表温度约为零下179摄氏度，没有水只有冰，却有着“甲烷海”和“甲烷河”，下着“甲烷雨”，天上飘着“甲烷云”。

而这些“甲烷河”流经深深的峡谷，汇入“甲烷海”，冲刷出鹅卵石一般的冰块。

土卫六的赤道地区，充满了贫瘠的沙丘，与纳比米亚和撒哈拉地区的地貌相似，由来自大气层的有机物构成。此外，土卫六上还有疑似有火山的存在。如果那真是火山，那喷射的将不是岩浆，而是泥泞的沸水。

9月11日，卡西尼号在11.9万公里外飞掠土卫六，这是卡西尼号距离土卫六最近的一次，也是最后一次。借助土卫六的引力，卡西尼号直奔土星大气层而去，迎接最终命运。

与土星相伴13年，卡西尼号的主要任务就是拍拍拍。NASA官网上展示着卡西尼号拍摄所有的39万多张照片。

卡西尼号眼中的土星、土星环和土星月亮们是怎样的呢？让我们回顾一下其中的“名人堂”作品。

卡西尼号相机拍摄的一些照片揭示了哪些秘密？

NASA卡西尼号兢兢业业地守护土星长达十几年，它拍摄了许多精彩照片，为人类揭示了不少意想不到的秘密。卡西尼号在1997年10月15日从美国卡纳维拉尔角发射，途经金星和木星，花了七年时间才到达土星。2004年它与土星首次邂逅时拍摄了这张自然色彩图。这张图仅由两张原始照片合成，拍摄时卡西尼号与土星相距2820万公里，图像比例为每像素169公里。摄于2004年5月7日。

这张图片从左到右显示了土星C环的外部和B环的内部。光环的分布模式是，从较“脏”的颗粒（显示为红色）到较干净的冰冻颗粒（青绿色）。土星的光环系统从内向外分别是D环、C环、B环、A环、F环、G环和E环，它们按被发现的顺序命名。此图使用紫外成像光谱仪拍摄，其像素大约是旅行者2号获得的紫外线数据的100倍。摄于2004年6月30日。

欧洲航天局惠更斯探测器随着卡西尼号来到土星，并成功着陆在土卫六上。这张图片中的可见物体初步被认为是岩石或冰块，不过更接近卵石的尺寸。土卫六地表比预期更暗，其中包含了由水和碳氢化合物构成的混合物。这些物体底部存在侵蚀的迹象，这说明此前可能存在河流活动。这张图片展现了土卫六表面的实际颜色。摄于2005年1月14日。

这张图展现了漫长岁月和重力扭转的杰作——土卫二坑坑洼洼的地表以及持续的地质活动。这张拼接图主要覆盖土卫二的南半球，并经过色彩增强处理。南极地区的主要特征是“蓝色”裂缝，周围环绕着连续不断的山谷和山脊。

土卫七这张令人惊叹的假色图展现了它充满坑坑洼洼和褶皱的诡异地表。色彩差异对应着地表物质的不同构成。自然色下，土卫七的色调明显略带红色。这张图把红色进行淡化处理，并增强其他色调，这让土卫七表面的细微变化更加明显。摄于2005年9月26日。

土卫二表面喷射出大量由冰粒、水汽和微量有机化合物构成的物质。共有八个地方存在这种喷射流，这些地方均位于土卫二南极地区的“虎纹”裂缝。这张假色图合成了三张清晰的滤光图，并对图像进行特殊处理，以凸显喷柱。摄于2005年11月27日。

这张图展现了土星北极地区的极光和下方大气层，它们呈现为两种不同波长的红外光。能量粒子撞击上层的大气层，从而引发极光。极光以四微米（人眼可见波长的六倍）的波长发出明亮的蓝色。图片经过合成处理。图中的极光摄于2006年11月10日，红色大气层摄于2008年6月15日。

这张假色拼接图展现了土卫八的整个半球。在许多区域，面向赤道的斜坡和陨石坑底部覆盖着由氰化物、水合矿物质和其他含碳矿物质构成的黑色物质。土卫八仿佛拥有双重人格，拥有着明暗对照的特殊地貌，这些物质的分布和颜色的变化将是理解其地貌形成原因的关键线索。摄于2007年9月10日。

土星B环边缘的垂直凸起结构在光环上投下了长长的阴影。这些结构高达2.5公里， 与A环、B环和C环的高度（通常仅高10米）差别很大。科学家认为，大型天体或小卫星是造成这一现象的原因。它们会影响飞掠而过的物质，使颗粒以一种“飞溅”的方式向上凸起。这样的图片只有在土星出现昼夜平分点时（每15个地球年）才可能拍到。摄于2009年7月26日。

土星的卫星比地球多得多——多达62个。土卫六最庞大，质量占据了所有卫星的96%。还有六个较小的卫星也在卫星群中占主导地位。剩余55个均为迷你小卫星。这张图中的土卫五是六个较小卫星之一。对比之下，左下角的土卫十一显得格外渺小。背景是土星以及部分光环。摄于2010年3月24日。

这张实色图中，一场巨大的风暴搅动着土星北半球的大气层。图片拍摄于2011年2月25日，也就是在风暴开始大约12周后拍摄的。这时的风暴已经赶上自己的足迹，足足环绕土星一圈。这是卡西尼号记录过的规模最庞大、也最剧烈的一场风暴。

这张图中同时捕捉了土星的五个卫星。土卫十（直径179公里）位于最左侧。土卫十七（81公里）在A环和狭窄的F环之间环绕土星运行，位于图片中央。带着明亮反光的土卫二（直径504公里）在图片的中上方。土星的第二大卫星土卫五（直径1528公里）位于图片右侧，只露出半边脸。土卫五的旁边是较小的土卫一（直径396公里）。摄于2011年9月12日。

卡西尼号位于土星阴影时拍摄了这张照片。镜头转向土星和太阳，因此土星和光环处在背光状态。相较低相位视角，这种特殊的高相位构图有助于科学家更容易地研究光环和大气层。照片摄于2012年10月17日。拍摄时组合使用红外、红色和紫色光谱滤光镜，以生成这种色彩增强效果。卡西尼号上次拍到类似照片是在2006年9月。

这张假色图中，土星北极风暴的旋转漩涡好像被绿色叶子包围的深红色玫瑰。风眼直径是2000公里，速度高达每小时531公里。这张图片是卡西尼号拍摄的首张太阳照射下的土星北极图。2004年它抵达土星时，北半球正是冬季，北极一片黑暗。1981年，旅行者2号也拍摄到阳光照射下的北极图片，但无法观测到详尽细节，因此我们无从得知这场风暴持续了多久。摄于2012年11月27日。

这张罕见图片中，卡西尼号同时拍摄了地球和土星光环。箭头所指的小蓝点就是距离土星14.4亿公里的地球。地球在外太阳系中被拍摄，这是第三次。预先知道外太阳系中的探测器正在拍摄地球，则是首次。当时可是引发世界各地的人们争相庆祝。摄于2013年7月19日。

拍摄时，卡西尼号身处土星的阴影中。这一拼接图包括了土星及其内环，还有七颗卫星以及背景中的地球。由于阳光被土星遮蔽，卡西尼号才能够拍摄到这种独特的视角。

这是卡西尼号拍摄的最后一批照片之一。它在土星系统中安家了13年，如今它的使命已经终结。它让人类观察到十多年来土星、一群卫星、光环和磁气圈的各种变化。这是短期探索任务无法做到的。2004年当卡西尼号抵达土星时，土星的北半球正处于黑暗中，刚要逐渐告别冬季。在任务结束时，整片北极正沐浴在夏季的持续阳光中。摄于2017年9月11日。（惜辰）

卡西尼号的怪异航行路线

根据引力助推原理，科学家们为“卡西尼”号设计了一条通往土星的智慧曲线，这条智慧曲线的奇特之处在于：首先是它没有直接向土星飞去，而是先向内跑到了金星上空；其次是它围绕地球绕了好几个圈子，才把目的地对准土星，整个行程达到了35.2亿千米，是地球与土星的实际距离的2.5倍以上。它的飞行轨迹是一条旋转的曲线，是若干条双曲线截线的组合，看起来就像田螺背上的螺旋。 第一次金星引力助推时间：1998年4月26日

助推高度：337千米

助推前速度：37.2千米/秒

助推后速度：40.9千米/秒

引力助推速度：3.7千米/秒

金星第二次引力助推时间：1999年6月24日

助推高度：598千米

助推前速度：39.2千米/秒

助推后速度：42.3千米/秒

引力助推速度：3.1千米/秒

（以下是逆太阳引力场方向飞行，速度渐慢）

地球引力助推时间：1999年8月18日

助推高度：1166千米

助推前速度：35千米/秒

助推后速度：39.1千米/秒

引力助推速度：4.1千米/秒

木星引力助推时间：2000年12月30日

助推高度：1000万千米

助推前速度：11.6千米/秒

助推后速度：13.7千米/秒

引力助推速度：2.1千米/秒

入轨土星轨道时间：2004年7月1日 1997年10月15日，“卡西尼”号发射升空，以12.4千米/秒的速度摆脱地球引力向太空飞去。但“卡西尼”号却没有对准远离太阳的土星轨道，而是“南辕北辙”，向地球公转轨道的内侧飞去，原来它是去金星借力去了。金星是距地球最近的行星，平均距离约4150万千米，作为探测器借力的第一站最为合适。

“卡西尼”号的发射时间也是经过精心安排的，以便它在合适的时候、以适当的角度与金星会合，借到金星的引力。“卡西尼”号发射后要通过霍曼转移轨道恰好飞越金星上空，而它飞越时金星又要恰好处于太阳的东北方向(从地球上看去)，以便“卡西尼”号借力后顺势向太阳系外侧飞去。 在科学家的精密计算里，也许这样还不够支撑“卡西尼”号到达外行星，于是，“卡西尼”号下一个借力目标是地球和木星。因此，在第二次借力前，要计算好金星与地球之间的霍曼转移轨道，同时还要一并计算此后“卡西尼”号从地球到木星的霍曼转移轨道。这样才能不差分毫地从金星到地球再到木星进行连贯借力。

第二次飞掠金星后，经过两个月的时间，“卡西尼”号在1999年8月18日飞掠地球，在获得了地球的引力加速后，最终告别地球，独自奔向了寒冷而漆黑的外行星际空间。2000年1月，它成功穿越荆棘丛生的小行星带。 2004年5月18日，来自土星的引力首次超过来自太阳的引力，“卡西尼”号正式进入土星系； 2004年7月1日，“卡西尼”号开始了进入土星轨道扣人心弦的“最后一跳”：为了不被土星重力场“捕获”而直坠土星，它启动了减速火箭，进行了最后一次关键性减速，时间长达96.4分钟。随后，“卡西尼”号成功进入预定轨道，成为土星的第一颗人造卫星。

“卡西尼”号在这次漫长的7年飞行过程中定位精准，所进入的土星轨道非常接近原计划轨道。这么复杂的加速、飞行路线，就决定在开始发射的那一瞬间，发射的方向和力量都要计算得准确无误，而且向金星、地球、木星借力的时间、位置都要一次性计算完成，科学家的精准计算真是令人感慨！这里，还要感谢人类的一份幸运，因为太空中随便哪个不期而遇的小石块都可能把卡西尼撞得粉碎。

卡西尼号从升空到到达土星轨道,共穿越了哪些行星的轨道?

卡西尼号(Cassini)是卡西尼—惠更斯号的一个组成部分。卡西尼—惠更斯号是美国国家航空航天局、欧洲航天局和意大利航天局的一个合作项目，主要任务是对土星系进行空间探测。卡西尼号探测器以意大利出生的法国天文学家卡西尼的名字命名，其任务是环绕土星飞行，对土星及其大气、光环、卫星和磁场进行深入考察。

卡西尼

Giovanni Domenico Cassini

“卡西尼号”的土星之旅

“卡西尼号”太空探测器在经过6年8个月、35亿千米的漫长太空旅行之后，已于北京时间2004年7月1日12时12分按计划顺利进入环绕土星转动的轨道，开始对土星大气、光环和卫星进行历时4年的科学考察。

35亿千米的征程

380多年前，意大利科学家伽利略在人类历史上第一次把望远镜对准了天空中的星星，把古老的天文学推进到了一个全新的时代。伽利略在用望远镜观测土星的时候，发现土星的圆面两侧有好像人耳朵一样的东西。1659年，荷兰科学家惠更斯在经过更精细的观测之后确定，土星的这两个像耳朵一样的东西，实际上是连在一起的，是一个环绕土星的扁平圆环。

卡西尼出生在意大利，后到法国，担任巴黎天文台首任台长。1675年，他在对土星光环进行观测时，发现在这个光环的中间有一条黑暗的缝隙，把光环分为内外两部分。后来，天文学家就把这条缝隙称为卡西尼环缝。

1989年10月18日，美国和欧洲合作发射了“伽利略号”太空探测器。1995年12月7日，“伽利略号”进入绕木星飞行的轨道，开始对木星和木星的四颗大卫星进行科学研究。当年，正是伽利略用望远镜发现了这四颗木星卫星。把太空探测器取名为“伽利略号”，就是为了纪念伽利略的这一发现。

受到“伽利略号”成功的鼓舞，美国和欧洲进一步合作，又研制了一个飞向土星的太空探测器，并且为了纪念卡西尼当年发现土星光环的环缝，就把这颗太空探测器取名为“卡西尼号”。

参加“卡西尼号”土星探测计划的国家一共有17个，它是人类进入空间时代以来最激动人心的大型国际合作课题之一。“卡西尼号”直径3米，高7米，重6.4吨，携带了27种最先进的科学仪器设备。“卡西尼号”还携带了一个专门用于探测土星最大卫星土卫六的探测器，取名为“惠更斯号”。

“卡西尼号”在北京时间1997年10月15日16时43分发射升空。如果仅仅依靠火箭的推力直接飞向土星，并要求它像现在这样在7年之内飞到土星，那么使用的燃料决不能少于70吨。然而，人类至今还不能制造可以携带这么多燃料的火箭。因此，“卡西尼号”采用了与“伽利略号”类似的办法，借用行星的引力来加快速度。

“卡西尼号”发射后，首先于1998年4月在距金星284千米处飞掠，利用金星引力获得加速。之后，它绕太阳一圈，于1999年6月再次在距金星600千米处飞掠，获得金星引力的第二次加速。同年8月，“卡西尼号”在距地球1171千米处飞掠，被地球引力再次加速。

“卡西尼号”第二次离开地球后，才飞往太阳系的外层。2000年12月，它在距木星约1000万千米处飞掠，获得了木星引力的加速。这时，它的速度超过了每秒30千米。然后，它才向目的地土星飞去。

土星离开地球的距离，最近时不到13亿千米，最远时也不超过16亿千米，然而“卡西尼号”由于采用了上述迂回的飞行路线，飞往土星的行程长达35亿千米。不过，磨刀不误砍柴功，飞行的时间并没有因此增加，而燃料却大大节省了。

进入环绕土星轨道

北京时间2004年7月1日上午，“卡西尼号”已经来到了土星近旁。这时候的“卡西尼号”，离开我们的距离超过15亿千米，以至于它与地球之间的无线电通信联系，尽管无线电波以光速传播，可是单程就要花84分钟。于是，对于在“卡西尼号”发生的事情，就有了两个时间，一个是在“卡西尼号”上的时钟记录下来的一件事情真正发生的时间，另一个则是我们地球上的时钟记录下来的我们“看到”这件事情发生的时间，后一时间比前一时间晚84分钟。

下面，我们还是以地球上“看到”事情发生的时间为准，而且，我们采用北京时间来表示地球时间。

“卡西尼号”的任务之一就是对土星的光环进行探测。尽管它初来乍到，然而入轨过程本身，就是在预期4年的探测运行中一个绝好的与土星距离最近的机会，它与土星表面云层顶部的距离最近时只有大约2万千米。科学家自然不会放过这个机会开展对土星光环的探测，因此在它入轨的过程中安排了两次穿越土星光环。

整个入轨过程，包括两次穿越光环，每一个步骤，都是预先经过精密计算设定的，由电脑控制着所有事情有条不紊地进行。

“卡西尼号”是从F环和G环之间的缝隙穿越土星光环的。这道环缝是土星光环中最宽的一道环缝，宽达3万千米。环缝中，仍然可能弥漫着一些微粒。“卡西尼号”从环缝中穿过，如果有微粒撞击到它的要害部位或者携带的科学仪器，将有可能造成非常坏的后果。为此，“卡西尼号”在穿越土星光环之前，首先调整姿态，转身180度，把原来位于尾部朝向地球的直径4米的盘状天线，转到前进方向，成为对付环缝中微粒的“盾牌”。

9时11分，“卡西尼号”调整姿态；10时08分，它开始从光环下面穿越光环；10时11分，它到达光环上方，穿环成功。然后，它再把身子转回来，让发动机的喷气管朝向前方，以便点火后形成减速阻力。10时21分，“卡西尼号”再次转身成功；10时36分，发动机点火，“卡西尼号”开始减速。在土星引力的作用下，减速后的“卡西尼号”转过一个大弯，逐渐进入预定的运行轨道。

12时12分，“卡西尼号”的发动机熄火。这时，它已由原来的飞向土星的路线完全转到环绕土星运行的轨道。然后，它开始对土星和土星光环进行近距离的探测，包括用磁力计测量土星磁场的强度和方向，检测穿越光环时所碰到的微粒大小和光环厚度，以及估测光环的组成、温度和结构。

13时32分，“卡西尼号”再次调整姿态；13时58分，它再次穿越光环，从光环上方回到光环下方。然后，它把盘状天线转到朝向地球方向，进入正常运行状态。

全面探测土星家族

“卡西尼号”在环绕土星运行的4年中，将近距离地纵览土星全貌，对土星和它众多的卫星进行全面考察。

“卡西尼号”从2004年1月起，就开始拍摄土星家族全面、完整的照片和电影。“卡西尼号”携带的照相机，比哈勃太空望远镜上的同类照相机性能更好。

在临近入轨之前，6月11日，它对土卫九进行了探测，拍摄了这颗卫星极其清晰的照片。土卫九是土星距离最远的一颗卫星，半径110千米，科学家猜想它是被土星俘获的一颗小行星。“卡西尼号”在离开它2000千米处经过，对它的质量和密度进行了测量。

2005年2月17日，“卡西尼号”将在离开土卫二1179千米处经过，而同年3月9日，距离更近到499千米。土卫二半径250千米，表面非常明亮，几乎能反射百分之百的阳光。科学家怀疑它的表面是光滑的冰层，“卡西尼号”将探测它的磁场，以判断它的表层下面是否有含盐分的水存在。

2005年4～9月，“卡西尼号”的轨道将从土星赤道面改变到与这一平面成22度夹角，居高临下对土星光环和大气进行测量，进一步探测光环结构、组成光环的物质粒子和土星大气物理特性。

2005年9～11月，“卡西尼号”将逐个接近土卫四、土卫五、土卫七和土卫三，分别对它们进行观测。土卫四半径560千米，土卫五半径870千米，它们的外表很像我们的月亮，密布环形山。土卫七位于土卫六与土卫八之间，形状不规则，最长处直径175千米，很像一颗小行星。土卫三半径530千米，密度和水一样，很可能是一个冰球。

2006年7月到2007年7月，“卡西尼号”将系统地监视和拍摄土星、土星光环、土星磁层的图像。2007年7～9月，它将再次拍摄土星及其家族的电影，并在9月10日到离开土卫八约1000千米处对土卫八进行观测。土卫八半径为720千米，其表面一面颜色很暗，另一面却接近白色，很为奇特。

2007年10月到2008年7月，“卡西尼号”将逐步地进一步增大轨道与土星赤道平面的夹角，最后达到75?郾6度。这样，“卡西尼号”就能更好地观测土星的光环，测量远离土星赤道平面处的磁场和粒子、监视土星的两极地区和观测土星极光现象。其间，在2007年12月3日和2008年3月12日，它将两次接近土卫十一，分别在离开土卫十一6190千米和995千米处对这颗卫星进行观测。

组成

卡西尼号等离子体分光计(CAPS) ：用于探测土星的电离层和磁场。

宇宙尘埃分析仪(CDA) ：用于探测土星附近的宇宙尘埃。

复合红外分光计(CIRS) ：用于测量被测物体的温度和成分。

离子和中性粒子质谱仪(INMS) ：用于探测土星附近的离子和中性粒子。

成像科学子系统(ISS) ：用于拍摄照片。

双重技术磁场强度计(MAG)

磁场成像仪(MIMI)

无线电探测和测距仪(RADAR)

无线电波和等离子体波科学仪器(RPWS)

无线电科学子系统(RSS)

紫外成像摄谱仪(UVIS)

可见光和红外线测绘分光计(VIMS)

卡西尼(Giovanni Domenico Cassini, 1625–1712):天文学家1625年6月8日生于意大利佩里纳尔多,1712年9月14日卒于法国巴黎,1666年他测定火星自转周期为24小时40分(误差约3分);1668年公布第一个木星历表,1679年发现土星光环中间有一条暗缝.1683年起,他系统观测和研究了黄道光.

“卡西尼号”怎样进行跨世纪土星观测？

人类探测土星的使命，交给了“卡西尼号”土星探测器。1997年10月15日，美国成功发射了“卡西尼号”大型行星探测器，这是20世纪人类耗资最大的空间计划之一。

由于土星距离地球非常遥远，有8.2~10.2天文单位(1个天文单位约合1.5亿千米)，所以，即使使用当时推力最大的火箭，也无法把质量为6.4吨的“卡西尼号”加速到直飞土星的速度。

于是，科学家巧妙地为“卡西尼号”设计了借助金星、地球和木星之间的引力，接力加速奔向土星的旅程。这样一来，“卡西尼号”的行程将增加到32亿千米，历时7年。1998年4月，“卡西尼号”绕过金星，在金星引力的作用下，加速并改变方向；1999年6月，它再次飞过金星，利用金星引力进一步加速，向地球奔来；1999年8月，“卡西尼号”掠过地球，借助地球引力加速飞向木星；2001年1月，“卡西尼号”从木星那里进行最后一次借力加速后，直奔土星。

“卡西尼号”于2004年7月到达了土星。“卡西尼号”实际上由2部分组成：载有12台科学探测仪器的轨道器和携带6台科学仪器的“惠更斯”子探测器。轨道器将围绕土星进行历时4年的全面的科学探测。

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