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卡西尼(Cassini)计划

  迷人的土星环与其18颗卫星,其中泰坦(Titan)卫星为太阳系中最大卫星,深深吸引人想一窥究竟。特别是泰坦(Titan)卫星表面大气组成可能含有地球原始成份之物质,可以揭开地球形成奥秘。因此由美国航空暨太空总署(NASA)、欧洲太空总署(European Space Agency)、意大利太空总署(Italian Space Agency),共同组成卡西尼(Cassini)计划。

目的

探测土星环结构与相关性质
探测土星卫星组成与地质历史
探测土星大气组成结构与性质
探测土星磁场结构与性质
探测土星之泰坦卫星表面云雾组成与性质

发射

  土星探测船卡西尼号原本预定在格林威治时间10月13日上午八时五十五分 (台北时间10月13日下午四时五十五分) ,由美国空军泰坦四B火箭)于佛罗里达州卡拉维尔角发射升空,由于当天大气上层的风速状况有可能超出安全范围,因此延后到10月15日台北时间发射.因此需要将行动服务塔(mobiles serverice tower) 移回火箭附近,将Centaurt,rupper stage卸舱,重新开始发射过程.
在发射倒数计时时,喷射推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)测试平台曾发现一项不会影响发射的软件错误.将于15日再次尝试发射前修正.根据气象预报,10/15只有约20%机率不适合发射卡西尼号宇宙飞船四万英呎高空的风速应会减弱,并逐渐西移.当天会零星的云,气温约华氏78度,相对湿度93%,地面风速约 13-17节。

  最后土星探测船卡西尼号(Cassini Saturn orbiter)在台北时间1997年10月15日下午四时四十三分,由美国空军泰坦四B火箭(Titan IVB rocket)于佛罗里达州卡拉维尔角(Cape Canaveral Air Station,FL)发射升空展开开七年的旅行到达土星进行四年的探测任务.其间经过太阳系的金星、地球和木星后,预定于公元2OO4年七月飞抵土星。随后将对土星及其最大的卫星泰坦进行四年的探测任务。整个计画耗资三十四亿美元,是历来最花钱的太空探险计划。 卡西尼号将在1998年4月21日以及1999年6月20日到达金星附近,1999年8月16日转到地球附近,于2000年12月30日在木星周围飞行2004年6月25日抵达土星附近.卡西尼号将环绕土星74圈,飞越泰坦卫星45次。

探测

  土星探测船卡西尼号(Cassini Saturn orbiter)已经以每秒4.1公里相对于地球的速率开始它前往土星探测的旅程,预计未来两到三个月速度会减慢.藉由StellarReference Unit,已经如同旅行家宇宙飞船一样追踪了近百万颗星星以修正宇宙飞船的导向﹐卡西尼号宇宙飞船的Ultra-Stable oscillator能提供非常稳定的下链频率源(downlink frequency source)以供无线电科学探测﹐目前已激活并正常运作.深空转频器(Deep Space Transpnder)是在卡西尼号上接收地面控制人员命令的无线电接收器,也正常工作.由固态记录器所记录的发射资料陆续传回一些发射时锁上的装置如卡西尼电浆频谱仪Cassini Plasma Spectrometer),复合红外线光谱仪(Composite Infrared Spectrometer)与磁层影像仪器(Magnetosphere Imaging Instrument)都将打开。

  卡西尼号配备十二项科学实验仪器,有十六个欧洲国家和美国科学家共同参与,并携有由欧洲制造的惠更斯号,该船将登录泰坦卫星,科学家怀疑可能在泰坦上找到大片的液化沼.下周则将检查惠更斯号的探测装置.NASA的深空网络(Deep Space Network)以加州,澳洲与西班牙的34公尺碟型天线与卡西尼号通讯.根据Casini Deputy Program Manager Ronald Draper表示目前卡西尼号的表现极佳(Fabulous)!

环保

  土星探测船卡西尼号(Cassini Saturn orbiter),由于携带有三十三公斤高辐射性的钸一二三八燃料而引起反核人士抗议,「夏威夷郡绿党」和「佛罗里达州和平暨正义联盟」认为虽然以前宇宙飞船探测任务也使用钸作为动力,不过,卡西尼号此行所使用的钸最多。该两个环保团体与部份美国太空总署在职或离职员工担心如果卡西尼号发生意外,高辐射性的钸燃料会散落地球,造成人类与生态的伤害,因此要求法院阻止该项发射计划。不遇檀香山地方法院法官艾兹拉驳回此项请求,他认为如果延后卡西尼号发射,对太空总署和其它有关机构在经济上和科学上的伤害,大于以钸为动力的潜在风险。白宫的科技与科学政策办公室 (OSTP))则由Dr.John.Gibbons签署正式文件准许美国太空总署进行这项土星及其卫星的探测计划。

  太空总署提出研究结果左证,卡西尼号1999年再绕过地球时,它坠入地球大气层并逸出钸的机率小于百万分之一,而无人驾驶的泰坦四一B火箭如果爆炸,所释放出的钸和放射性物质也极微小。反对者要求改以太阳能为动力,但美国太空总署表示如果使用太阳能板,无法到达距离太阳约十四亿公里的土星.

  用来提供卡西尼号动力的是The RadioisotopeThemoelectric Generators (RTGs)与Radioisotope Heater Units 并可保持内部系统温暖,从阿波罗到伽利略任务都曾使用过,并历经从尼克松到布什时代的五名太空总署署长.藉由非武器级(non-weaponsgrade) 二氧化钸(plutonium dioxide) 自然辐射衰减所产生的热能,再经过固态热电转换器(solid.state thermoelectric converters)转成电力﹐RTGs可产生宇宙飞船所需的动力。

http://content.edu.tw


图片说明

上图:在台北时间1997年10月15日下午四时四十三分) ,由美国空军泰坦四B火箭(Titan IVB rocket)于佛罗里达州卡拉维尔角(Cape Canaveral Air Station,FL)发射升空展开开七年的旅行到达土星进行四年的探测任务。

中上图:这是画家想象Huygens探测船登录泰坦卫星表面之情形,背景为土星。

中下图:这是画家想象Huygens探测船进入泰坦卫星大气层之情形,背景为土星。

下图:“卡西尼”号探测器的飞行路线

 


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