На снимке космического аппарата Кассини показан Сатурн и его кольца сквозь оптическую дымку/солнечный блик на объективе камеры. Снимок в естественном цвете сделан 23 июня 2013 года.

Сквозь кольца

Звуки и красочная спектрограмма представляют собой данные, собранные прибором RPWS (радио и плазма) на борту космического аппарата Кассини 28 мая 2017 года, во время пересечения кольца D Сатурна. Это был первый из четырех проходов по внутреннему краю кольца D, во время завершающей стадии миссии, состоящей из 22 витков Гранд-Финала. Во время этого пересечения аппарат был ориентирован так, что его большая антенна использовалась в качестве экрана для защиты оборудования от возможных ударов частиц колец. Три антенны RPWS длиной 10 метров подвергались воздействию среды во время прохождения. Когда крошечные частицы пыли ударялись о борт Кассини и антенны RPWS они испарялись, создавая крошечные облака плазмы или электрически возбужденный газ. Эти крошечные микровзрывы создавали небольшой электрический импульс, который регистрированы антенны. Это и было отражено на спектрограмме красным и оранжевым во время пересечения кольца D Сатурна в 14:23 по оси X. По оси X показано время, расстояние от центра планеты в ее радиусах и широта Сатурна относительно космического аппарата. Пролет кольца D показал, что оно содержит более крупные частицы по сравнению с другими слабыми кольцами, но при этом их плотность меньше.

Пересечение кольца D Сатурна

Обзор в ложных цветах с борта космического аппарата Кассини демонстрирует кольца за освещенным горизонтом Сатурна. Вдоль края планеты слева просматривается тонкая, как бы оторванная от атмосферы, дымка. Этот туман истончается справа. В течение последних 5 орбит миссии Гранд-Финала Кассини будет проходить сквозь верхнюю часть атмосферы, прежде чем совершить полное погружение в Сатурн 15 сентября 2017 г. Область, сквозь которую Кассини будет пролетать на этих последних орбитах, пролегает значительно выше дымки, видимой здесь. Фактически, даже когда Кассини будет падать на Сатурн, контакт с космическим аппаратом, как ожидается, будет потерян еще до того как он достигнет этой дымки. Снимки для панорамы получены узкоугольной камерой Кассини 16 июля 2017 года с расстояния в 1,25 млн км от Сатурна. Разрешение 7 км на пиксель.

Взгляд на горизонт Сатурна

Космический аппарат Кассини отслеживал высокие широты возле южного полюса Сатурна, чтобы провести наблюдения за "танцами света", южными огнями или по научному была цель зарегистрировать южное полярное сияние. Эти световые сполохи на полюсах планеты создаются заряженными частицами, стекающими вниз к границе атмосферы, заставляя светиться атмосферные газы. Темная область в верхней части этой сцены - ночная сторона Сатурна. Полярное сияние перемещалось слева на право, изогнувшись вокруг планеты, по мере вращения Сатурна в течении 70 минут пока велось наблюдение. Цель этого наблюдения состояла в том, чтобы наблюдать сезонные изменения яркости сияний и сравнивать с одновременными наблюдениями с помощью инфракрасных и ультрафиолетовых спектрометров Кассини. Снимки для анимации сделаны в видимом диапазоне узкоугольной камерой Кассини 20 июля 2017 года с расстояния в 1 млн км от Сатурна.

Южное полярное сияние на Сатурне

    11 августа Cassini прошел в 195000 км от Титана, из-за чего высота перицентра КА уменьшилась на 1200 км. Поэтому в пяти последних пролетах КА «чиркал» по самой кромке атмосферы на высоте от 1710 км до 1630 км, и для поддержания ориентации использовались не маховики, а ЖРД малой тяги. Точные данные о высоте каждого из пролетов опубликованы не были; известно лишь, что рекордно низким был третий из них - 27 августа. Эти пять витков послужили репетициями финального входа Cassini в атмосферу.

Пересечение плоскости колец Сатурна. Используя широкоугольную камеру, космический аппарат Кассини сделал 21 снимок в течение примерно 4 минут во время пролета сквозь щель в кольцах 20 августа 2017 года. Здесь можно увидеть все основные кольца, но из-за низкого угла обзора кольца кажутся чрезвычайно искажёнными. Перспектива смещается с освещённой стороны плоскости колец на неосвещенную.

Кольца Сатурна

    При пересечении плоскости колец со скоростью от 33.6 км/с до 35.0 км/с Cassini, как правило, ориентировался остронаправленной антенной вперед по вектору скорости, чтобы защитить более «чувствительные» части от пылевых частиц. При «нырках» в кольцо D на 276-м и 277-м витках, однако, пыли оказалось мало, и на 281-м было решено этого не делать; аппарат благополучно прошел через самый нижний участок кольца и не пострадал. Большую часть пролетов Cassini отрабатывал в автономном режиме с последующим «донесением» о результатах, но на витках 273,274,275,278,280 и 284 вел прямую передачу на Землю во время пересечения плоскости колец.
    Уже в первом пролете камера ISS произвела съемку Сатурна с разрешением в 10 раз лучше, чем за все предыдущие 13 лет. Съемки планеты, колец и спутников и зондирование их спектрометрами VIMS, CIRS и UVIS в различных комбинациях осуществлялись на всех последующих витках. В кольцах особый интерес представляли различные краевые эффекты, возмущения и малые нестабильности, известные под условным наименованием «пропеллеры». Их называли в честь великих летчиков XX века - Блерио, Сантос-Дюмон, Эрхарт.

Космический аппарат Кассини запечатлел Диону наполовину в тени и наполовину в свете. Протяженные каньоны прорезают ледяной ландшафт этой луны. Изменения яркости на поверхности намекают на различия в составе, а также в размере и форме пород на поверхности Дионы. Кассини провел более 10 лет в системе Сатурна, изучая Диону (1112 км в диаметре) и многие другие спутники планеты гиганта, для понимания процесса формирования и их эволюции. Во время съемки Диона была далеко от Сатурна. Север сверху и повернут на 59 градусов вправо. Изображение снято в видимом свете узкоугольной камерой космического аппарата Кассини 22 июня 2017 г. с расстояния в 360 000 км от Дионы. Разрешение снимка 2,2 км на пиксель.

Последний взгляд на Диону

    Из спутников чаще всего наблюдались Титан и Энцелад, особенно его южная полярная область с гейзерами, но нашлось время для съемки Дионы на 280-м витке и для совсем малых спутников. Крохотный Бебхионн - двойной объект диаметром всего 6 км, уходящий в апоцентре на 25 млн км от Сатурна, - был отснят на витках 272, 273, 276, 280 и 282. Вдвое более крупный 14-километровый Кивиук, у которого также подозревают бинарную природу, фотографировали 28 июля, 9 и 16 августа, а Трюмр - 23 августа и 3-4 сентября. Кроме того, 6 июня провели спектрометрирование звезды 8 Ориона при затмении ее спутником Тетис (Тефия).

Анимация из кадров последнего наблюдения за гейзерами и шлейфами Энцелада. Изображения для анимации получены в диапазоне 14 часов, пока камеры Кассини проводили наблюдения активности на ледяной луне. Перспектива постепенно смещается. Анимация начинается с того, что часть поверхности освещена отраженным светом от Сатурна и переходит в полностью на неосвещенный ландшафт. Примерно в середине анимации время экспозиции кадров меняется, для того чтобы сделать видимыми слабые затененные детали. Снимки для анимации получены 28 августа 2017 года узкоугольной камерой Кассини, расстояние до Энцелада во время съемки менялось с 1,1 млн км до 868 000 км. Разрешение изображения 7-5 км на пиксель соответственно.

Прощальный обзор гейзеров Энцелада

    10 и 16 августа камера ISS пронаблюдала Нептун, оказавшийся на небе рядом с Кивиуком. Это означало, что Cassini сумел отснять восемь из девяти планет (включая Плутон, но исключая Меркурий).
    Радиокомплекс использовался для определения характеристик гравитационного поля Сатурна и для просвечивания колец, а анализатор космической пыли CDA пытался «поймать» их вещество. Прибор RADAR осуществлял их сканирование с разрешением от 4 км до 100 м на 276-м и 277-м витках, а также изучал атмосферу Сатурна: на 288-м витке в пассивном режиме, а на 290-м и 292-м - в активном. Ученых интересовали концентрации аммиака в атмосфере ниже слоя аммиачных облаков как свидетельство погоды Сатурна.

Панорама северного полушария Сатурна с тонкими многоцветными полосами облаков. Обзор показывает терминатор Сатурна, область между днем и ночью (внизу слева). Вдоль этой границы Солнце освещает облака под небольшим углом, делая контрастной вертикальную структуру облаков. Соответственно более высокие облака отбрасывают тени на более низкие. Снимки, полученные узкоугольной камерой Кассини с использованием красного, зеленого и синего спектрального фильтра объединены для создания изображения с естественными цветами. Съемка велась 31 августа 2017 года с расстояния в 1,1 млн км от Сатурна. Разрешение изображения 6 км на пиксель.

Сказочные вихри в атмосфере Сатурна

    292-й виток, он же 22-й в серии Grand Finale, начался прохождением апоцентра 5 сентября в 18:47 UTC бортового времени. 9 сентября в 00:09-00:14 аппарат последовательно прошел плоскость колец и перицентр орбиты и спустя 13 часов начал передачу на Землю полученной информации.

Панорамный вид на кольца Сатурна космический аппарат Кассини сделал 9 сентября 2017 года, всего через несколько минут после того, как он прошел их насквозь. На панораме можно рассмотреть все основные кольца планеты гиганта, но из-за низкого угла съемки кольца выглядят чрезвычайно искаженными. Кольцо С с его яркими "плато" расположилось слева; кольцо B - затененная область, простирающаяся от центра снизу кверху справа; кольцо А расположилось справа. Обзор демонстрирует неосвещенную сторону колец, но солнечный свет просачивается с другой стороны, подсвечивая вид.

Кольца Сатурна

    11 сентября, ближе к концу витка, Cassini испытал притяжение Титана. Пролет был из числа далеких - в 19:04 UTC аппарат прошел в 119049 км над поверхностью спутника, - но гравитационное воздействие Титана уменьшило скорость КА на 29 м/с, в результате чего перицентр орбиты погрузился внутрь атмосферы Сатурна.
    293-й виток начался 12 сентября в 05:27 UTC бортового времени. В последние двое суток аппарат провел съемки Титана и Энцелада, заходящего за северный горизонт Сатурна, планеты и отдельных деталей ее колец, в том числе уплотнения с условным именем Пегги на внешнем краю кольца А, которое, возможно, представляет собой формирующий малый спутник. Наконец, спектрометр VIMS и остальные оптические инструменты пронаблюдали район предстоящего падения Cassini. Последний снимок был сделан 14 сентября в 19:58 UTC.

Когда космический аппарат Кассини в последний раз чиркнул по верхней атмосфере Сатурна, был сделан этот прощальный снимок Титана. Интерес к тайнам Титана был основным мотивирующим фактором для возвращения к Сатурну после миссий Вояджеров в 1980х годах. Снимок получен узкоугольной камерой Кассини 13 сентября 2017 года, и это один из последних снимков отправленных на Землю. Обзор сделан в естественном цвете (почти так, как Вояджер увидел Титан ранее), но с небольшим улучшением. К красному, зеленому и синему спектральному фильтру добавлен фильтр на 938 нм, благодаря которому можно частично смотреть сквозь оранжевую дымку. Съемка велась с расстояния 774 000 км от Титана. Разрешение 5 км на пиксель.

Последний взгляд на Титан

Прощальный портрет активной луны Энцелад. Луна медленно скрывается за гигантской планетой. Снимок сделан 13 сентября 2017 года. Изображение также входит в анимацию представленную ниже, которая охватывает 40 минут жизни космического аппарата. Изображения, сделанные с использованием красного, зеленого и синего спектрального фильтра были объединены для получения естественных цветов. Съемка велась узкоугольной камерой Кассини с расстояния в 1,3 млн км от Энцелада и 1 млн км от Сатурна. Разрешение изображения для Энцелада составляет 8 км на пиксель.

Энцелад скрывается за облаками!

    В 21:45 UTC по времени прихода сигнала на Землю, что соответствовало 20:22 бортового времени, начался последний 14.5-часовой сеанс связи. Cassini передавал информацию на частоте 8.43 ГГц со скоростью 66360 бит/с, освобождая в течение 11 часов от записанных данных свое твердотельное запоминающее устройство. До станции Сети дальней связи в Голдстоуне сигнал КА доходил с уровнем мощности -128.06 дБ, то есть 1.56-1019 Вт. Последние фотографии были приняты и в необработанном виде оперативно размещены на сайте проекта Cassini.

Снимок от 13 сентября 2017 года с использованием красного фильтра широкоугольной камеры космического аппарата Кассини. Съемка велась на расстоянии 1,1 млн км от Сатурна.

Финальный снимок колец Сатурна

Один из последних кадров с борта Кассини показывает нам маленькую луну Дафнис и волны, которые он поднимает по краям щели Килера в кольцах Сатурна. Снимок сделан 13 сентября 2017 года в видимом свете широкоугольной камерой Кассини с расстояния в 782 000 км от Сатурна.

Прощай луна Дафнис!

Одиночный "пропеллер" в кольце A попал в кадр 13 сентября 2017 года, это образование создано маленькой луной встроенной в кольцо. Сцена сделана в видимом свете широкоугольной камерой космического аппарата Кассии с расстояния в 676 000 км от Сатурна.

Одинокий пропеллер в кольцах Сатурна

Перед началом падения на Сатурн, космический аппарат Кассини развернулся, чтобы кинуть последний взгляд на Пандору, маленькую луну Сатурна рядом с кольцом F. В течение своей миссии Кассини помог ученым понять, что Пандора играет меньшую роль, чем изначально думали в формировании узкого кольца F. Когда Кассини прибыл в систему Сатурна, многие думали, что Пандора и Прометей работают вместе, пасут и удерживают кольцо F между собой, ограничивая его и формируя его необычные плетения. Однако данные Кассини показали, что именно Прометей, а не Пандора ограничивают большую часть кольца F, чему способствуют особые характеристики его орбиты. Прометей делает кольцо устойчивым, в отличии от Пандоры, которая наоборот возмущает орбиты частиц кольца. Обзор демонстрирует освещенную сторону кольца и сделан в 28 градусах над плоскостью колец.

Одинокий Прометей

Данный монохромный снимок - это последнее изображение, сделанное камерами космического аппарата Кассини. Показана ночная сторона планеты, освещенная отраженным светом от колец. Это место, в котором космический аппарат через несколько часов войдет в атмосферу планеты. Снимок сделан 14 сентября 2017 года в 19:59 UTC в видимом свете широкоугольной камерой Кассини с расстояния в 634 000 км от Сатурна.

Последний кадр Кассини: место падения на Сатурн

    Закончив сброс данных, 15 сентября в 07:14 бортового времени КА начал пятиминутный разворот в такое положение, чтобы масс-спектрометр ионов и нейтральных атомов INMS находился на передней части КА по направлению полета и мог непосредственно измерять состав верхней атмосферы Сатурна и его изменения по высоте. На Земле эстафету приняла 70-метровая антенна DSS-43 под Канберрой, способная поддерживать прием на скорости 124426 бит/с. Cassini, однако, тут же переконфигурировал борт, чтобы в последние три с половиной часа научная информация уходила на Землю со скоростью 27650 бит/с в почти реальном масштабе времени - спустя всего несколько секунд после получения ее на борту. Передача велась в X- и S-диапазоне с приемом на 70-метровую и - в порядке резервирования - на одну из 34-метровых антенн в Австралии. Кроме того, допплеровские наблюдения вела станция Нью-Норсия Европейского космического агентства.

Мозаика последних изображений с борта Кассини показывает местоположение, где космический аппарат Кассини вошел в атмосферу Сатурна 15 сентября 2017 года.

Место падения Кассини

    Инструкции аппарату на заключительный этап полета были просты. Cassini подходит к планете со стороны северного полушария. Точка входа в атмосферу находится на дневной стороне в 10° севернее экватора. Аппарат должен вести измерения восемью из 12 приборов (масс-спектрометр INMS, спектрометры CIRS и UVIS, магнитосферные и плазменные инструменты MIMI, RPWS, MAG, датчик космической пыли CDA и высокостабильный генератор радиокомплекса) и передавать данные до последнего. Такую возможность обеспечат бортовые ЖРД тягой 0.5 Н, поддерживающие ориентацию остронаправленной антенны на Землю в пределах +/-0.1° от заданной за счет выдачи коротких импульсов.
    Баллистики прогнозировали, что Cassini почувствует воздействие разреженной верхней атмосферы Сатурна на высоте 1915 км над вершинами облаков и над уровнем давления 1 атм. Как и все такие границы, она была в известной мере условной. При полете вне атмосферы двигателям достаточно срабатывать раз в несколько минут, компенсируя лишь легкий разворачивающий момент от поля тяготения планеты. С ростом плотности газовой оболочки и скоростного напора разворачивающий момент и частота срабатывания должны расти. За условную точку входа приняли тот момент, когда скважность - доля времени, в течение которого работают ЖРД, - достигнет 10%.
    Чтобы справиться с воздействием атмосферы на выступающие элементы конструкции Cassini, прежде всего на 11-метровую штангу магнитометра, ЖРД будут постепенно увеличивать скважность от 10% до 100%. Этот этап займет примерно минуту, за которую земной аппарат спустится по пологой траектории до отметки 1500 км. Здесь возмущающие моменты от набегающего потока станут сильнее, чем стабилизирующие импульсы непрерывно работающих двигателей. Аппарат начнет разворачиваться, переходя в неуправляемое кувыркание, - и Земля уйдет с оси его антенны. Еще секунд через тридцать земной зонд начнет разрушаться, и пару минут спустя атмосфера планеты поглотит его обломки.
    Последний опубликованный прогноз гласил, что Cassini начнет вход в атмосферу 15 сентября в 03:31 PDT (10:31 UTC) по бортовому времени и потеряет ориентацию минутой позже. Через 83 мин 27 сек после этого, в 04:55:16 PDT (11:55:16 UTC), последний сигнал КА достигнет Земли, и она перестанет слышать Cassini.
    В целом этот прогноз сбылся: аппарат смог противостоять атмосфере Сатурна в течение 91 секунды, причем в последние 20 двигатели работали на 100% своих возможностей. Полезный сигнал в X-диапазоне с научной информацией прервался в 11:55:39, а в S-диапазоне - в 11:55:47. По телеметрическим данным было видно, что в эти последние 8 сек Cassini начал медленно разворачиваться назад. Затем из принимаемого на Земле сигнала пропала телеметрия и осталась лишь несущая частота, но через 24 секунды перестала поступать и она. Зарывшись в атмосферу Сатурна на высоте 1391 км при скорости 34.449 км/с, земной аппарат прекратил свое существование.
    «Это последняя глава удивительной миссии, но в то же время и новое начало, - провозгласил, заместитель администратора NASA д-р Томас Цурбухен (Thomas Zurbuchen). - Открытие Cassini океанических миров на Титане и Энцеладе изменило все и до основания потрясло наши представления об удивительных местах для поиска жизни за пределами Земли».

Руководитель группы управления Cassini Джули Вебстер

ЗАВЕРШЕНИЕ МИССИИ КАССИНИ

    «Пусть Cassini ушел от нас, но его научный дар оставит нас в работе на много лет, -пообещала научный руководитель проекта от JPL д-р Линда Спилкер (Linda J. Spilker). -Мы только слегка потерли поверхность того, что мы можем узнать из горы данных, которую он прислал нам за свою жизнь».

Менеджер проекта Cassini в JPL Эрл Мейз во время завершения миссии

ЗАВЕРШЕНИЕ МИССИИ КАССИНИ

    «Группа управления Cassini сделала абсолютно звездную работу, чтобы привести КА к его достойному концу, - отметил менеджер проекта Эрл Мейз (Earl Н. Maize). -От разработки траектории семь лет назад до навигации в течение 22 душераздирающих нырков между Сатурном и его кольцами, именно эта фантастическая группа ученых и инженеров придумала должный конец для великого проекта».

Рея на фоне Титана. Напоминание о прошлом!

ЗАВЕРШЕНИЕ МИССИИ КАССИНИ

    За 20 лет полета Cassini преодолел 7.9 млрд км, получил и исполнил 2.5 млн команд в рамках 101 этапа полетной программы, провел 360 маневров и коррекций (* Из 492 запланированных. Поэтому номер последней орбитальной коррекции ОШ-472 превышает общее количество.), открыл шесть спутников Сатурна, сделал и передал на Землю 453048 снимков, а всего 635 Гбайт научной информации, на основании которой к дню окончания экспедиции было опубликовано 3948 научных статей.