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卡西尼-惠更斯號(hào)，一個(gè)你肯定熟悉的名字，它是第一個(gè)也算目前最后一個(gè)土星環(huán)繞探測(cè)器，同時(shí)也是世界上質(zhì)量最大的成功的探測(cè)器。如果你熱愛(ài)航天，那么你一定曾看過(guò)短片《卡西尼號(hào)之終章》。

卡西尼-惠更斯號(hào)的歷程要從20世紀(jì)70年代開(kāi)始說(shuō)起。這時(shí)候，旅行者號(hào)探測(cè)器仍在研制中，NASA已經(jīng)開(kāi)始著手研究可行的軌道探測(cè)任務(wù)。1977年，旅行者一、二號(hào)發(fā)射，在旅途中，它們?yōu)槲覀兘议_(kāi)了木星、土星等氣態(tài)行星的面紗，土衛(wèi)六作為太陽(yáng)系第二大的衛(wèi)星，具有濃厚的大氣和甲烷海洋，是科學(xué)研究的焦點(diǎn)，旅行者一號(hào)為了近距離接觸土衛(wèi)六，甚至放棄了飛掠天王星和海王星的機(jī)會(huì)。但由于土衛(wèi)六大氣十分濃厚，不能觀測(cè)到其表面的任何細(xì)節(jié)。

1981年4月12日，航天飛機(jī)投入使用。同時(shí)期，世界上各種土星和土衛(wèi)六探測(cè)方案被廣泛研究，比如：攜帶氧化劑的熱氣球，到達(dá)土衛(wèi)六后點(diǎn)燃周?chē)募淄?；也或者是氣球，可以在土衛(wèi)六探測(cè)和金星探測(cè)中使用。最后，NASA選擇與ESA合作，在設(shè)想中：因?yàn)镋SA從來(lái)沒(méi)有研制過(guò)進(jìn)入大氣層的探測(cè)器，所以由NASA研制土衛(wèi)六探測(cè)器，而ESA研制軌道器。（有趣的是，最后的結(jié)果恰恰相反）

人們對(duì)于正在飛行的伽利略號(hào)抱有很大期望，而且希望卡西尼-惠更斯號(hào)也采用大致的探測(cè)思路，最后甚至希望使用備份的伽利略號(hào)，但在太陽(yáng)系探測(cè)委員會(huì)的報(bào)告中卻表示不太可能重新使用伽利略號(hào)探測(cè)器。

卡西尼-惠更斯號(hào)的誕生

ESA于1982年發(fā)布了最初的項(xiàng)目建議征集書(shū)，6年后才選擇了卡西尼號(hào)。在旅行者二號(hào)專欄提到過(guò)，在20世紀(jì)80年代，由于經(jīng)費(fèi)緊張，NASA在1978年到1989年間完全沒(méi)有開(kāi)展任何深空探測(cè)任務(wù)，航天飛機(jī)失事后，美國(guó)的深空探測(cè)更是全面停滯。深空測(cè)控站幾乎停擺，深空探測(cè)陷入泥沼。最后，1989年麥哲倫和伽利略號(hào)升空，才最后給美國(guó)深空探測(cè)事業(yè)重新注入了信心。麥哲倫號(hào)根據(jù)金星大氣濃厚的特點(diǎn)，研制了金星成像雷達(dá)，這為卡西尼號(hào)之后的土衛(wèi)六成像雷達(dá)打下基礎(chǔ)，同時(shí)大型在軌探測(cè)器伽利略號(hào)也為卡西尼號(hào)日后的探測(cè)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。剛開(kāi)始，卡西尼號(hào)決定使用兩個(gè)掃描平臺(tái)（類似于旅行者），但不斷攀升的成本和不斷下降的經(jīng)費(fèi)迫使所有儀器只能被固定安裝。更因?yàn)橘だ蕴?hào)的高增益天線故障和經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，旗艦級(jí)（即使用單一大型全面的探測(cè)器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間探測(cè)）探測(cè)器逐漸落后，NASA管理部門(mén)認(rèn)為一個(gè)大型探測(cè)器出現(xiàn)故障所造成的經(jīng)濟(jì)損失是無(wú)法承擔(dān)的，比如伽利略號(hào)的一個(gè)天線故障就導(dǎo)致科學(xué)產(chǎn)出大幅度下降，NASA提出了沿用至今的“更快、更省、更好”的任務(wù)理念，使用小型的探測(cè)器而產(chǎn)出一流的科學(xué)成果，深度撞擊號(hào)、信使號(hào)則是經(jīng)典的例子，而起源號(hào)卻因?yàn)椤案?、更省、更好”的任?wù)理念導(dǎo)致測(cè)試不全面，導(dǎo)致任務(wù)失敗。當(dāng)然，旗艦級(jí)任務(wù)在冷戰(zhàn)時(shí)期卻是優(yōu)于小型探測(cè)任務(wù)的，那時(shí)候有充足的資金和狂熱的想法，一次大型任務(wù)就能讓自己快速進(jìn)步。在各種原因的支配下，卡西尼號(hào)成為最后的旗艦級(jí)探測(cè)器。為了節(jié)省成本，NASA也是煞費(fèi)苦心。1992年4月，NASA取消了卡西尼號(hào)使用水手II型探測(cè)平臺(tái)的想法，取消了掃描平臺(tái)。另外，NASA將大部分飛行軟件的全面開(kāi)發(fā)推遲到發(fā)射之后（卡西尼號(hào)最終的土星探測(cè)計(jì)劃最終在發(fā)射之后才定下來(lái)），而且這種方式可以讓團(tuán)隊(duì)在飛行中學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，增加任務(wù)的靈活性。1993年，預(yù)算進(jìn)一步縮減到9.76億美元，為了分?jǐn)偝杀荆琋ASA開(kāi)始廣泛的國(guó)際合作，與意大利航天局（ASI）簽訂了協(xié)議。最終，卡西尼-惠更斯號(hào)在一次次的預(yù)算縮減和美國(guó)國(guó)會(huì)的撤銷(xiāo)提案中存活下來(lái)。任務(wù)的最終成本大約為33億美元，ESA提供了5億美元的資金，而ASI也提供了1.6億美元的資金用于天線組件、大部分射頻系統(tǒng)和半部成像雷達(dá)等。經(jīng)最終批準(zhǔn)，卡西尼-惠更斯號(hào)將于1997年10月發(fā)射。

卡西尼-惠更斯號(hào)的構(gòu)造

卡西尼-惠更斯號(hào)重5650千克，其中燃料占3噸，惠更斯號(hào)占320千克?？ㄎ髂?惠更斯號(hào)高6.8米，分為下儀器艙，長(zhǎng)推進(jìn)艙和上儀器艙三層。下推進(jìn)艙有兩臺(tái)20世紀(jì)60年代的的主發(fā)動(dòng)機(jī)—R4-D，單臺(tái)推力445牛，在白沙試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行超過(guò)200分鐘的試車(chē)，這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)互為備份，能在10分鐘內(nèi)自動(dòng)切換，同時(shí)有25度的矢量角度。噴嘴覆蓋了一層耐火陶瓷，由于其極其脆弱，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝了保護(hù)罩，能夠多次開(kāi)合，特殊情況下也可拋棄。RCS部分，安裝了16臺(tái)0.1N和8臺(tái)1N的發(fā)動(dòng)機(jī)。

科學(xué)探測(cè)部分共12臺(tái)儀器，共362千克。包括相機(jī)、合成紅外光譜儀、雙通道紫外成像光譜儀、磁強(qiáng)計(jì)、射頻和等離子體波實(shí)驗(yàn)、塵埃分析儀、土衛(wèi)六成像雷達(dá)等。

設(shè)計(jì)最為困難而又最關(guān)鍵的組件是卡西尼頭頂?shù)墓潭ǜ咴鲆嫣炀€，它的直徑有4米，由ASI提供，是空間應(yīng)用中最大的非展開(kāi)天線。天線由碳復(fù)合鋁蜂窩材料制成，重量?jī)H100kg。天線的設(shè)計(jì)尤為困難，既要在飛掠金星、經(jīng)過(guò)近拱點(diǎn)時(shí)承受180攝氏度的高溫，又要在土星-200攝氏度的低溫環(huán)境下工作；既要在離太陽(yáng)近時(shí)充當(dāng)“遮陽(yáng)傘”，又要在穿越土星環(huán)時(shí)作為“擋箭牌”使用。

惠更斯號(hào)，是第一個(gè)在外太陽(yáng)系著陸的探測(cè)器，也可能是迄今為止搭載儀器最多的行星大氣探測(cè)器。使用的部件由ESA的各成員國(guó)和美國(guó)提供。

惠更斯號(hào)質(zhì)量為320千克，與卡西尼號(hào)連接的支撐系統(tǒng)重30千克，搭載了一個(gè)79千克的熱防護(hù)罩?；莞固?hào)在巡航和下降期間采用自旋穩(wěn)定的方式，這使得其儀器有360度的觀測(cè)視角，且惠更斯號(hào)還安裝了36個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片還有在分離裝置上安裝螺旋導(dǎo)軌以保證自旋。

惠更斯號(hào)安裝了三套降落傘，第一套傘為引導(dǎo)傘，直徑2.59米，把直徑8.3米的主傘拉開(kāi)。在大約15分鐘之后，由于土衛(wèi)六越來(lái)越濃厚的大氣和較低的重力，8.3米的主傘讓下降速度過(guò)慢，于是主傘拉開(kāi)了直徑3.03米的穩(wěn)定減速傘來(lái)讓惠更斯號(hào)更快到達(dá)地表。整個(gè)下降過(guò)程預(yù)計(jì)不超過(guò)2.5小時(shí)，而惠更斯的電池有1.8千瓦時(shí)的電量，能夠保證任務(wù)持續(xù)153分鐘且有適度的余量。為了保溫，惠更斯號(hào)還安裝了35個(gè)放射性同位素加熱器。

惠更斯號(hào)裝備了儀器以確定土衛(wèi)六大氣的成分、結(jié)構(gòu)、溫度和風(fēng)。考慮倒土衛(wèi)六上還可能有甲烷海洋，惠更斯號(hào)也有濺落在液體甲烷中的可能性。設(shè)計(jì)人員讓惠更斯號(hào)能濺落之后仍然能夠漂浮幾分鐘，相機(jī)也在液面之上。探測(cè)器底部的儀器會(huì)直接與液體甲烷接觸。探測(cè)器搭載了氣體色譜儀和質(zhì)譜儀、多傳感器光學(xué)儀器、多普勒風(fēng)實(shí)驗(yàn)、表面科學(xué)包等儀器。雖然探測(cè)器沒(méi)有能夠直接測(cè)量土衛(wèi)六表面液體成分的科學(xué)儀器，但也能通過(guò)光學(xué)折射計(jì)測(cè)量液體表面的折射率。

發(fā)射，踏上征程！

卡西尼號(hào)的發(fā)射窗口從1997年10月6日持續(xù)到11月4日。由于航天飛機(jī)的失事，使用航天飛機(jī)來(lái)發(fā)射卡西尼-惠更斯號(hào)已經(jīng)是不可能的事情，所以發(fā)射卡西尼-惠更斯號(hào)的任務(wù)局交給了美國(guó)20世紀(jì)80到90年代最為強(qiáng)勁的火箭——大力神IV火箭，同時(shí)這也是該枚火箭第一次執(zhí)行行星探測(cè)任務(wù)，這是一次冒險(xiǎn)的發(fā)射，2月23日，升級(jí)版的大力神IVB火箭才進(jìn)行第一次飛行試驗(yàn)，卡西尼-惠更斯號(hào)將成為它的第二個(gè)有效載荷。與此同時(shí)，天體力學(xué)專家正在忙于設(shè)計(jì)土星巡航軌道。每次飛掠土衛(wèi)六的過(guò)程中必須要三次飛掠土衛(wèi)而、多次飛掠其他衛(wèi)星，且每次飛掠都要提供大多數(shù)其他冰態(tài)行星的非目標(biāo)飛掠。

在最后的起飛時(shí)刻，火箭還是出現(xiàn)了一些小故障——火箭有一點(diǎn)小泄露，且整流罩冷空氣循環(huán)空調(diào)設(shè)置錯(cuò)誤，導(dǎo)致了惠更斯的隔熱層被破壞，最后惠更斯號(hào)被取出、拆解和清理，發(fā)射被推遲。當(dāng)火箭和載荷全部準(zhǔn)備就緒后，為了避免高空風(fēng)對(duì)發(fā)射的影響，發(fā)射又被推遲了兩次。

UTC時(shí)間1997年10月15日8時(shí)43分，卡納維拉爾角的黎明前，卡西尼惠更斯號(hào)從LC-40發(fā)射臺(tái)起飛.，為了防止RTG落入非洲，火箭起初有一個(gè)方位角。8時(shí)56分，半人馬座上面級(jí)分離。在起飛后11分鐘，半人馬座上面級(jí)進(jìn)入高達(dá)大約200千米，傾角28.63度的近地軌道。19分鐘之后，半人馬座再次進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)7分15秒的逃逸點(diǎn)火。雖然造成了短時(shí)間的遙測(cè)丟失，但半人馬座還是順利進(jìn)入金星轉(zhuǎn)移軌道。在半人馬座將位置調(diào)整好、使卡西尼號(hào)的天線對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)作為遮陽(yáng)傘后。9時(shí)26分，卡西尼-惠更斯號(hào)正式分離，正式向土星出發(fā)。

漫長(zhǎng)的巡航

發(fā)射后八天，卡西尼號(hào)展開(kāi)了朗穆?tīng)柼结樀膽冶酆偷入x子體波探測(cè)儀的導(dǎo)線天線。11月9日，卡西尼號(hào)開(kāi)展了一次軌道修正。由于這次很精確，修正的Dv僅有2.7米每秒，節(jié)省了大量燃料。1998年3月24日，卡西尼號(hào)進(jìn)入了短暫的安全模式，在36小時(shí)后恢復(fù)正常。

4月26日，卡西尼號(hào)第一次飛掠金星，13時(shí)44分41秒到達(dá)最近點(diǎn)，最近點(diǎn)的星下點(diǎn)位于金星的北半球，高度為284千米，以最高11.8千米每秒的相對(duì)速度通過(guò)金星。這次飛掠改變了卡西尼號(hào)的傾角使卡西尼號(hào)的速度增加了7.1千米每秒，軌道偏轉(zhuǎn)為71.3度，遠(yuǎn)地點(diǎn)上升到1.58AU，進(jìn)入了一個(gè)接近金星一周年共振軌道的軌道。由于取消掃描平臺(tái)、節(jié)省成本，近距離飛掠時(shí)大多數(shù)科學(xué)儀器正在休眠。

由于在第一次飛掠金星之后，卡西尼軌道的近拱點(diǎn)和遠(yuǎn)拱點(diǎn)均有上升，而且半長(zhǎng)軸發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，這使得卡西尼號(hào)的軌道更加接近與金星軌道相切。這樣的情況下再次飛掠金星就不會(huì)獲得較大的速度增益，就不能到達(dá)地球和木星了。所以為了增大軌道偏心率，在離開(kāi)金星后，1998年12月3日，卡西尼號(hào)到達(dá)了太陽(yáng)遠(yuǎn)拱點(diǎn)，開(kāi)展了一次長(zhǎng)達(dá)88分鐘的軌道機(jī)動(dòng)，速度增量為450米每秒，這使得卡西尼號(hào)能夠再次回到金星。

1999年6月24日，卡西尼號(hào)第二次飛掠金星，20時(shí)29分55秒到達(dá)最近點(diǎn)，最近距離為603千米，星下點(diǎn)位于金星南半球，最大相對(duì)速度為13.6千米每秒，軌道偏轉(zhuǎn)為41.6度。這次飛掠使卡西尼號(hào)的日心速度增加了6.7千米每秒，遠(yuǎn)拱點(diǎn)提升到2.6AU。與第一次飛掠金星不同的是，卡西尼號(hào)的科學(xué)儀器均被激活，相機(jī)系統(tǒng)拍攝了24幅圖像序列用于校準(zhǔn)。

在飛掠金星之后，卡西尼號(hào)仍進(jìn)行了四次軌道修正，以非常保守穩(wěn)重的軌道巡航著，把卡西尼號(hào)飛掠地球高度低于1000千米的可能性降到百萬(wàn)分之一，以最大程度的確保裝載钚的RTG不會(huì)進(jìn)入地球大氣。在飛掠地球前三天，卡西尼號(hào)的磁強(qiáng)計(jì)懸臂才展開(kāi)，在地球磁層中進(jìn)行校準(zhǔn)。

第二次飛掠金星之后，卡西尼號(hào)在土星的探測(cè)方案才最終確定下來(lái)。主任務(wù)期間要環(huán)繞土星74圈，在950~2500千米的距離內(nèi)飛掠44次土衛(wèi)六，還有3次與土衛(wèi)二的目標(biāo)飛掠等等。

1999年8月18日，卡西尼號(hào)飛掠地球，3時(shí)28分26秒到達(dá)最近點(diǎn)，最近距離為1172千米，星下點(diǎn)位于地球南半球，最大相對(duì)速度為19千米每秒，軌道偏轉(zhuǎn)為19.7度。這次飛掠使卡西尼號(hào)的日心速度增加了5.5千米每秒，遠(yuǎn)拱點(diǎn)提升到7.2AU，位于土星和木星軌道之間。

在經(jīng)過(guò)地球陰影之后，卡西尼號(hào)被澳大利亞天文愛(ài)好者發(fā)現(xiàn)，飛掠過(guò)程中九臺(tái)儀器被激活，進(jìn)行校準(zhǔn)工作，等離子波實(shí)驗(yàn)記錄了閃電爆發(fā)產(chǎn)生的振動(dòng)?？ㄎ髂崽?hào)還在距離月球375000千米的地方對(duì)月球進(jìn)行成像。

離開(kāi)地球13天后，卡西尼號(hào)進(jìn)行了一次軌道修正，2000年1月1日，在卡西尼號(hào)離開(kāi)地球，奔向木星的過(guò)程中，21世紀(jì)的序幕拉開(kāi)了。

2000年2月，惠更斯號(hào)和卡西尼號(hào)開(kāi)展了第一次無(wú)線連接測(cè)試。ESA工作人員生成模擬惠更斯探測(cè)器的多普勒頻移、衰減等信號(hào)，NASA則將信號(hào)發(fā)送給卡西尼號(hào)。這時(shí)候問(wèn)題出現(xiàn)了，卡西尼號(hào)的接收機(jī)無(wú)法鎖定惠更斯號(hào)的信號(hào)，導(dǎo)致大部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失——卡西尼號(hào)的接收機(jī)寬帶太窄，不能適應(yīng)惠更斯號(hào)和卡西尼號(hào)相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒頻移的整個(gè)范圍，這會(huì)嚴(yán)重威脅惠更斯號(hào)產(chǎn)出的科學(xué)研究成果。但在研究和測(cè)試過(guò)程中，一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題。一種可行的方案是選擇在卡西尼號(hào)研究好土衛(wèi)六的風(fēng)向后再釋放惠更斯號(hào)探測(cè)器，這將減少多普勒頻移的峰值。這時(shí)，卡西尼號(hào)已經(jīng)悄然穿過(guò)了小行星帶。

5月，空間溫度已經(jīng)降低到不需要再使用高增益天線來(lái)充當(dāng)遮陽(yáng)傘的地步，這時(shí)候卡西尼號(hào)把所有通信都切換到高增益天線。

2000年年底，卡西尼號(hào)即將飛掠木星。這時(shí)候，伽利略號(hào)探測(cè)器將與卡西尼號(hào)開(kāi)展一次聯(lián)合探測(cè)。伽利略號(hào)在木星磁層內(nèi)，卡西尼號(hào)在木星磁層外，它們會(huì)共同研究木星磁層，聯(lián)合探測(cè)任務(wù)將于10月正式開(kāi)始，同時(shí)卡西尼號(hào)對(duì)木星的探測(cè)任務(wù)也從10月開(kāi)始。

12月15日，卡西尼號(hào)的姿態(tài)控制意外的從動(dòng)量輪切換為推力器。一個(gè)動(dòng)量輪承受著更大的摩擦，吸收了更大的電流，如果按照預(yù)期執(zhí)行任務(wù)的話，將會(huì)消耗更多的燃料。由于這次故障，卡西尼號(hào)無(wú)法按照原計(jì)劃確定木衛(wèi)六的自轉(zhuǎn)周期，也失去對(duì)木星環(huán)和其他木衛(wèi)的觀測(cè)機(jī)會(huì)。

2000年12月30日10時(shí)05分，卡西尼號(hào)到達(dá)木星近點(diǎn)，高度約為972萬(wàn)千米，相對(duì)速度為11.6千米每秒。這次飛掠使卡西尼號(hào)的速度增加了2.22千米每秒，遠(yuǎn)拱點(diǎn)提升至9.28AU。

在飛掠過(guò)程中，卡西尼號(hào)拍攝了超過(guò)500張木衛(wèi)一的圖像，進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間了火山監(jiān)測(cè)，并發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)巨大的煙柱。復(fù)合紅外光譜儀分析的木星大氣中碳?xì)浠衔镫S著深度和緯度變化的情況。在卡西尼號(hào)遠(yuǎn)離木星后，卡西尼號(hào)仍與哈勃望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合開(kāi)展了木星極光的探測(cè)工作。2001年2月28日，卡西尼號(hào)進(jìn)行了一次軌道修正。

再離開(kāi)木星奔向土星的過(guò)程之中，卡西尼號(hào)的活躍度一直較低，為了防止灰塵和氧化物在發(fā)動(dòng)機(jī)管道中聚集，卡西尼號(hào)安排了許多次小型軌道修正以沖刷管道。

雖說(shuō)卡西尼號(hào)的活躍度較低，但還是有一些比較有意思的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在先驅(qū)者號(hào)探測(cè)過(guò)程中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)先驅(qū)者號(hào)有一個(gè)極小的向太陽(yáng)系外的加速度，一直都無(wú)法解釋。而卡西尼號(hào)在2001年11月到2002年1月開(kāi)展了探測(cè)穿過(guò)太陽(yáng)系引力波的實(shí)驗(yàn)，精確的定位和跟蹤使得科學(xué)家們能夠確定RTG的熱輻射引起的非常微小的加速度的量級(jí)約為10的-15次方m/s2。引起先驅(qū)者異常最有可能的原因是錯(cuò)誤的RTG輻射加速度模型。

2002年，在卡西尼號(hào)合日期間，一個(gè)專門(mén)為此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了深空網(wǎng)天線向卡西尼號(hào)發(fā)送了兩個(gè)無(wú)線電載波，而卡西尼號(hào)則作出回應(yīng)。根據(jù)相對(duì)論，太陽(yáng)的引力會(huì)使太陽(yáng)周?chē)目臻g扭曲，電磁信號(hào)往返的時(shí)間和距離有所延長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)證明了此理論的誤差在十萬(wàn)分之一之內(nèi)，是迄今為止最為準(zhǔn)確的。

為了應(yīng)對(duì)卡西尼號(hào)的接收機(jī)無(wú)法鎖定惠更斯號(hào)的信號(hào)的問(wèn)題，科學(xué)家們將惠更斯號(hào)著陸土衛(wèi)六的時(shí)間推遲了近兩個(gè)月，在惠更斯號(hào)著陸時(shí)，卡西尼號(hào)與惠更斯的相對(duì)速度得到減少，使得多普勒頻移現(xiàn)象減輕，卡西尼號(hào)得以與惠更斯號(hào)聯(lián)系。

2003年12月，卡西尼號(hào)對(duì)土星開(kāi)展系統(tǒng)性探測(cè)。2004年6月11日，卡西尼號(hào)以2068千米的距離飛掠了土衛(wèi)九，土衛(wèi)九被認(rèn)為可能是一個(gè)被捕獲的半人馬小行星，在通過(guò)觀測(cè)土衛(wèi)九的質(zhì)量和體積后，土衛(wèi)九的平均密度僅比水大百分之60，這說(shuō)明土衛(wèi)九是冰和巖石的多孔混合物。比土衛(wèi)六內(nèi)的冰態(tài)衛(wèi)星密度大，進(jìn)一步說(shuō)明了土衛(wèi)九是被土星捕獲的。

6月30日午夜，卡西尼號(hào)將它自身調(diào)轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，把高增益天線作為防塵罩，隨即，遙測(cè)信號(hào)被切斷，它以22千米每秒的速度穿越了G環(huán)和F環(huán)的間隙。

為了保持與地球的下行鏈路，卡西尼號(hào)沒(méi)有在最佳位置開(kāi)始點(diǎn)火，而是在此之前30分鐘，這還可以以特別有利的幾何構(gòu)型近距離觀測(cè)土星環(huán)，這在主任務(wù)中是不存在的。1時(shí)12分，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，隨后在2時(shí)28分來(lái)到離土星云層上線19800千米的最近點(diǎn)，最終探測(cè)器減速622千米每秒，進(jìn)入傾角16.8°的大橢圓軌道。

在來(lái)到遠(yuǎn)共點(diǎn)后，8月23日卡西尼號(hào)進(jìn)行了一次速度增量393米每秒的點(diǎn)火，把近拱點(diǎn)抬升至300000千米。

入軌探測(cè)

首先值得關(guān)注的是惠更斯號(hào)的著陸任務(wù)，在開(kāi)展最后的檢查后，12月16日，一次點(diǎn)火把卡西尼號(hào)送入了與土衛(wèi)六相撞的軌道，12月25日，惠更斯號(hào)分離，并以7.5圈每分鐘的頻率旋轉(zhuǎn)。12月28日，卡西尼號(hào)偏置點(diǎn)火，這讓卡西尼號(hào)不會(huì)落入土衛(wèi)六大氣中，而是在惠更斯號(hào)進(jìn)入大氣時(shí)同時(shí)經(jīng)過(guò)土衛(wèi)六上方。

在2005年1月15日9時(shí)05分，惠更斯號(hào)距離土衛(wèi)六地面1270千米，這作為進(jìn)入土衛(wèi)六大氣的標(biāo)記，此時(shí)飛行速度為6022米每秒。本來(lái)卡西尼號(hào)希望拍攝惠更斯號(hào)進(jìn)入大氣時(shí)的火球，可為了保持信號(hào)聯(lián)系并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，地面望遠(yuǎn)鏡也沒(méi)有拍到過(guò)于微弱的火球。過(guò)了約4.5分鐘，惠更斯號(hào)的速度降到約400米每秒。在高度為155千米時(shí)，直徑2.59米的引導(dǎo)傘打開(kāi)，拉開(kāi)了直徑8.3米的主傘，隨后丟棄了熱防護(hù)罩。在周?chē)鷼饬髌椒€(wěn)后，惠更斯號(hào)開(kāi)始探測(cè)，并開(kāi)始與卡西尼號(hào)聯(lián)系。氣相色譜儀開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，拍下照片，又用氣溶膠熱解器采集樣品。

為了加快下落速度，惠更斯號(hào)丟棄了主傘，并換成直徑3.03米的降落傘以在電池耗盡前到達(dá)土衛(wèi)六表面。這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)奇怪的問(wèn)題，惠更斯號(hào)在下降中逐漸停止自旋，最后竟然以10圈每分鐘的速度反向自旋?；莞固?hào)繼續(xù)拍下圖像，周?chē)际强床磺宓撵F。雷達(dá)高度計(jì)同時(shí)作為氣象雷達(dá)使用，但并未發(fā)現(xiàn)任何帶雨水的云。

11時(shí)12分，卡西尼號(hào)以60003千米的高度飛掠土衛(wèi)六。而惠更斯號(hào)則在離地表700米的高度打開(kāi)了探照燈，最后在11時(shí)38分以4.54米每秒的垂直速度著陸在土衛(wèi)六表面。

雖然比較期待能看到土衛(wèi)六上的甲烷海，但惠更斯號(hào)恰好著陸在陸地上，全景相機(jī)中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)甲烷海的蹤跡，因此為濺落而設(shè)計(jì)的儀器的數(shù)據(jù)不是那么有意義。惠更斯號(hào)在土衛(wèi)六上探測(cè)到了氰、苯和CO2。

看似順利的任務(wù)卻出現(xiàn)了一個(gè)尷尬的故障，上行序列中漏掉了接通卡西尼號(hào)遙測(cè)A通道超穩(wěn)振蕩器指令，導(dǎo)致A通道的所有數(shù)據(jù)丟失且無(wú)法恢復(fù)。在任務(wù)完成后的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槊绹?guó)政府的《國(guó)際武器貿(mào)易條例》，使得美國(guó)與歐洲的科學(xué)家缺乏協(xié)調(diào)，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

其次值得關(guān)注的是土衛(wèi)六探測(cè)，卡西尼號(hào)在整個(gè)任務(wù)中飛掠土衛(wèi)六共127次，為了保證探測(cè)器安全，卡西尼號(hào)的飛掠最近點(diǎn)根據(jù)季節(jié)變化在950千米和1050千米之間變化。在飛掠期間，卡西尼號(hào)多次對(duì)土衛(wèi)六展開(kāi)雷達(dá)成像。

土衛(wèi)二的間歇泉也同樣值得關(guān)注。2005年7月14日，卡西尼號(hào)飛掠土衛(wèi)二，它的質(zhì)譜儀指向前方，神奇的是，它檢測(cè)到了一個(gè)來(lái)自水分子的強(qiáng)烈信號(hào)，經(jīng)過(guò)探測(cè)水分子的分布情況，所有的結(jié)果都顯示出一個(gè)類似于彗星的過(guò)程，這次交會(huì)為土衛(wèi)二存在間歇泉提供了一個(gè)有力的證據(jù)。

12月26日，卡西尼號(hào)向土衛(wèi)二的背光面成像，發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)二羽流存在的直接證據(jù)。

此后，卡西尼號(hào)近距離飛掠土衛(wèi)二，最近的距離甚至達(dá)到了25千米，也成功穿梭了羽流。

最后的旗艦

在卡西尼號(hào)主任務(wù)結(jié)束后，卡西尼號(hào)仍處于良好的工作狀態(tài)，剩余大量的推進(jìn)劑，因此開(kāi)展了擴(kuò)展任務(wù)——春分任務(wù)。

春分任務(wù)結(jié)束后，卡西尼號(hào)仍有余力進(jìn)行探測(cè)，于是開(kāi)展第二次擴(kuò)展任務(wù)——夏至任務(wù)，但卡西尼號(hào)不得撞擊土衛(wèi)六和土衛(wèi)二。

2017年9月11日，卡西尼號(hào)以87000千米的高度最后飛掠一次土衛(wèi)六，隨后進(jìn)入了再入土星大氣層的軌道。

“現(xiàn)在，卡西尼號(hào)還要挑戰(zhàn)一場(chǎng)勇敢者的游戲”

“卡西尼的終章是一場(chǎng)全新的旅程”

“在它軌道的盡頭，卡西尼將投入于土星的最后較量，艱難的保持把天線指向地球，以此來(lái)傳遞最后的告別”

“土星的天空，是旅途的終點(diǎn)”

“卡西尼號(hào)將融入它最終的歸宿——土星”

——卡西尼號(hào)之終章

2017年9月15日，任務(wù)結(jié)束