Begleiten Sie Cassini auf seinem letzten Tauchgang in Saturn mit Mobile Apps

An diesem Freitag, dem 15. September 2017, wird die lange und erfolgreiche Cassini-Huygens-Mission zum Saturn und seinen Monden zu einem Ende kommen, wenn das Raumschiff in die Wolkenwolken des Saturns eintaucht. Die NASA tut dies, weil das gealterte Raumfahrzeug seine Manövrierdüsen-Treibstoffvorräte fast erschöpft hat. Die Agentur möchte nicht das Risiko eingehen, dass Cassini in den Saturnmond Enceladus stürzen und diesen möglichen Tiegel des Lebens mit Erdkeimen oder den 73 lbs verseuchen könnte. (33 Kilogramm) Plutonium im Stromgenerator des Raumfahrzeugs.

In dieser Ausgabe von Mobile Astronomy werden wir Software und Apps wie SkySafari 5 verwenden, um mit dem Raumfahrzeug durch seine 20-jährige Reise zu reisen und das Saturn-System zu erkunden. Sie werden sehen, was Cassini gesehen hat - vom Start über Gravitations-assistierende planetarische Vorbeiflüge und Saturn-Mond-Begegnungen bis zum Ende der Mission - und lernen, zu sehen, wann die letzten Signale der Mission auf der Erde ankommen werden.

Mit Cassini fliegen

Die SkySafari 5 App für Android und iOS ist ein großartiges Werkzeug, um Cassini auf seinem Weg zu begleiten, den Raum um ihn herum zu erkunden, während er Saturn während seiner verschiedenen wissenschaftlichen Studienphasen erforschte. Um die Erfahrung mit einer Gruppe zu teilen, verbinden Sie den Bildschirm der App mit einem großen Display und genießen Sie die schönen grafischen Renderings zusammen. Und Sie können jetzt die gesamte 20-jährige Mission der Sonde sehen, am Freitag in Echtzeit mitverfolgen oder sie später wiederholen. [Cassinis Saturn Crash 2017: Wie man sein "Grand Finale" sieht]

Beginnen Sie mit der Eingabe von "Cassini" in das Suchmenü der App. Mehrere Objekte im Sonnensystem verwenden diesen Namen, einschließlich eines Asteroiden und mehrerer Krater auf dem Mond und Mars. Wählen Sie einfach das Satelliten-Symbol in der Liste. Sie werden auf eine Informationsseite geführt, die Sie über die Geschichte und die Entdeckungen der Mission und darüber, wo Cassini sich befindet, informiert.

Mitte September 2017 wird die App zeigen, dass das Raumfahrzeug bei Saturn im Sternbild Ophiuchus liegt, was aber nicht immer der Fall war. Mit den Zeitsteuerungen der App (die durch Antippen des Symbols "Zeit" aufgerufen werden) können Sie den Start der Sonde am 15. Oktober 1997 von Cape Canaveral, Florida, aus wiederholen und den gesamten Weg bis hierher verfolgen. Um genug Geschwindigkeit zu erreichen, um Saturn zu erreichen, hat Cassini eine Reihe von Gravitations-assistierenden Vorbeiflügen durchgeführt, und Sie können sie auch in der App wiedergeben. Hier ist wie.

Setzen Sie das Datum der App auf Jetzt, und suchen Sie nach Cassini. Sobald Sie auf dem Cassini-Informationsbildschirm sind, tippen Sie auf das Orbit-Symbol. Die App schaltet das Tageslicht- und Horizontpanorama aus und fliegt Sie zu einem Punkt im Weltraum 20 Meter (65 Fuß) vom Raumfahrzeug. (Mit den nach oben und nach unten weisenden Pfeilsymbolen, die unten rechts und links vom Display angezeigt werden, können Sie das variieren.) Sie können schwenken und sehen, dass Sie sich in der Nähe von Saturn befinden. Wenn der Bildschirm durch farbige Linien überladen ist, ist die Option Planet Orbits anzeigen aktiviert. Ich ziehe es vor, dies auszuschalten und nur die Option Mondorbahnen anzeigen zu aktivieren. (Hinweis: Um zu Ihrem Anzeigeort zurückzukehren und die Tages- und Horizontansicht jederzeit wiederherzustellen, tippen Sie auf das Erdsymbol, das auf dem Bildschirm unten in der Mitte angezeigt wird.)

Wenn Sie Saturn nicht durch Panning finden können, verwenden Sie einfach das Suchmenü erneut. Wählen Sie unter der Liste Sonne und Planeten Saturn aus. Tippen Sie dann auf das Symbol Mitte. Drücken oder zoomen Sie das Display auf Saturn und die Monde im Display. Jetzt können Sie auf das Symbol Zeit tippen, um das Zeitfluss-Kontrollfeld aufzurufen. Von dort können Sie die App vorwärts laufen, um zu sehen, wie Cassini in den Saturn eintaucht.

Aber fangen wir am Anfang an - Launch Day, 15. Oktober 1997.

Tippen Sie in der Zeitsteuerung unten in der Mitte der App auf das Jahr. Es wird unterstrichen. Durch Antippen der inneren Pfeilsymbole wird das Jahr vorwärts und rückwärts angezeigt. (Die äußeren Zeiten fließen kontinuierlich.) Stellen Sie das Jahr auf 1997 ein. Wählen Sie dann den Monat und stellen Sie ihn auf Oktober ein, stellen Sie den Tag auf den 15. ein und stellen Sie 6 Uhr für die Zeit ein. (Wenn die App Sie zurück zum Saturn bringt, fahren Sie einfach die Stunde vor, bis Sie wieder auf der Erde sind.) Wählen Sie Erde und tippen Sie auf das Symbol Mitte.

Jetzt können Sie die gesamte Mission ab dem Start mit dem Pfeil, der die Zeit weitergibt, wiedergeben. Die Geschwindigkeit der Wiedergabe hängt davon ab, welche Zeiteinheit ausgewählt ist. Für die besten Ergebnisse empfehle ich die Verwendung der Minuteneinheit. Im Laufe der Zeit zieht das Raumfahrzeug von der Erde weg. Innerhalb eines Tages wird der Mond erscheinen und seine elliptische Bahnlinie wird merklich schrumpfen. Dann werden die Dinge für eine Weile ein wenig langweilig werden; Weltraummissionen sind lang und meist ereignislos! Lass uns weiterspringen. Tippen Sie auf den Schrittpfeil, um den Zeitfluss anzuhalten. [Cassini schnappt neue Ansichten von Saturns Hexagon (Video)]

Die nächsten Meilensteine ​​der Mission waren die Gravitations-assistierenden Vorbeiflüge der Venus am 26. April 1998 und am 24. Juni 1999. Um sie zu sehen, suche und wähle Venus; Tippen Sie dann auf "Mitte". Legen Sie das Datum manuell auf einen Tag vor dem Vorbeiflug fest; Wählen Sie dann Minuten oder Stunden und Schritt- oder Durchflusszeit vor. Bei der ersten Begegnung wird die Venus größer werden und sich in der Phase reduzieren (wie viel vom Planeten erleuchtet ist), wenn Sie um den Planeten herumschwingen, und dann wird sie schnell zurückgehen. Während des Vorbeiflugs am 24. Juni 1999 näherte sich Cassini Venus von der dunklen Seite.

Zwei Monate später flog Cassini an der Erde vorbei, um einen weiteren Schub zu bekommen. Legen Sie das App-Datum kurz vor dem 18. August 1999 fest und wählen Sie die Erde aus und zentrieren Sie sie. Wenn Sie in der App die Zeit verstreichen lassen, nähert sich das Raumfahrzeug einer vollständig erleuchteten Erde und schwingt dann um es herum, wobei das innere Sonnensystem zurückbleibt.

Für sein letztes planetares Rendezvous vor Saturn hat Cassini Jupiter umrundet und einige interessante Entdeckungen über Jupiters Wolken und ihr dunkles Ringsystem gemacht, als es vorbeizog. In der App wählen und zentrieren Sie Jupiter, und stellen Sie das Datum auf Mitte Dezember 2000 ein. Jupiter und die Monde sollten mit dem entfernten Saturn in der Mitte in der Mitte erscheinen.Der Jupiter-Vorbeiflug fand am 30. Dezember 2000 statt, aber Cassini kam dem Planeten nicht näher als Jupiters Hauptmonden. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, zoome die App, um das Display mit den Umlaufbahnen der Jupitermonde zu füllen, und gehe dann durch den Vorbeiflug.

Um die Ankunft der Sonde bei Saturn zu sehen, lassen Sie die App am Jupiter-Vorbeiflug-Datum und wählen und zentrieren Sie Saturn. Jetzt können Sie den Tag als Zeiteinheit und Durchflusszeit auswählen. Saturn wird allmählich wachsen, während seine Monde um ihn herum tanzen, deren Geschwindigkeit durch ihre Umlaufbahn vom Ringplaneten bestimmt wird. Am 1. Juli 2004 ging Cassini in die Umlaufbahn um Saturn. Lass die App darüber laufen und beobachte dann, wie sich die Wissenschaftsorbahnen in den nächsten Jahren dem Saturn nähern und von ihm abgehen. Zuerst sind die Bahnen länger, mit größeren Apoapsen (die maximalen Entfernungen vom Planeten). Später sind die Bahnen kürzer und näher. Während einiger Perioden bleibt das Raumfahrzeug in der gleichen Ebene wie der Ring und die umlaufenden Monde. Ein anderes Mal erhebt es sich daraus.

In der App können Sie weitere Missionsmeilensteine ​​reproduzieren, beispielsweise die ersten nahen Vorbeiflüge verschiedener Monde. Zum Beispiel fand am 2. Juli 2004 ein naher Vorbeiflug des Saturnmondes Titan statt. Verwenden Sie die gleiche Technik des Auswählens und Zentrierens des Mondes; dann spiel mit der Zeit. Am Abend des 19. Juli 2013 richtete Cassini seine Kameras auf die Erde und nutzte die Masse des Saturn, um das grelle Licht der Sonne zu verbergen und ein Gruppenfoto der Erde sowie Mars und Venus zu schießen. Probieren Sie es in der App aus! [Saturns Moons: Fakten über die Satelliten des Ringed Planet]

Nachdem die primären Missionsziele von Cassini mehr als erfüllt waren, entschieden die Missionswissenschaftler, dass das Raumschiff vor dem Ende der Mission einige risikoreichere Bewegungen durchführen würde. Zwischen dem 30. November 2016 und dem 22. April 2016 wurde Cassini der Befehl gegeben, eine Reihe von Ring-Weide-Orbits durchzuführen, die das Raumschiff alle sieben Tage über die Pole des Planeten trugen. Ab dem 26. April 2017 wurde Cassini zum ersten Mal zwischen den Planeten und den Ringen zum Messen der Masse der Ringe geschickt. Sie können diese Orbits in SkySafari 5 wiedergeben. Versuchen Sie, die Minuten so einzustellen, dass der Zeitverlauf verlangsamt wird, wenn sich das Raumfahrzeug dem Saturn nähert.

Um den letzten Bogen von Cassini zu sehen, setze die App auf den 8. September 2017. Der nächste Abschnitt wird den Zeitplan für das Ende der Mission behandeln. Sie können in der App mitlesen. [Cassinis "Grand Finale" bei Saturn: Plan der NASA in Bildern]

Ende der Missionszeit

Auf seiner letzten Flugbahn wird Cassini von jenseits des Saturn nach oben schwingen und dann von oben auf den Planeten hinabsteigen, während er sich ungefähr in Richtung der Erde bewegt. Dadurch kann Cassini Signale direkt zur Erde senden und sicherstellen, dass das Raumfahrzeug auf der der Erde zugewandten Seite in die Saturnatmosphäre eintritt. Um die Gesundheit des Satelliten in der oberen Atmosphäre des Saturn zu verlängern und Daten so lange wie möglich aufzuzeichnen und zu übertragen, erfolgt der letzte Tauchgang in einem sehr flachen Winkel, der steil genug ist, um das Risiko zu vermeiden, dass Cassini von den Wolkenhügeln springt. Laut der Cassini Grand Finale Website des NASA Jet Propulsion Laboratory wird das Ende der Mission des Raumschiffs wie folgt verlaufen:

Nach einem letzten Tauchgang durch die Lücke zwischen Saturn und den Ringen am Freitag, den 8. September, schwang sich Cassini heraus, um Titan einen "Abschiedskuss" zu geben, der um 15:04 Uhr nur 119.049 km über der Oberfläche des Titan lag. EDT (1904 GMT) am Montag, den 11. September. Das Manöver nutzte die Schwerkraft des Titans, um die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs in Vorbereitung auf seinen Tauchgang in den Saturn zu verändern. In den folgenden 29 Stunden reist Cassini von Saturn zum äußersten Punkt und sendet die Titan-Vorbeiflugdaten zurück. Es wird etwa 83 Minuten dauern, bis die Signale die Erde erreichen. Von diesem Punkt an nähert sich das Raumfahrzeug dem Saturn.

Am Donnerstag, den 14. September um 15:58 Uhr EDT (1958 GMT), Cassinis Kameras werden ihre endgültigen Aufnahmen machen, und etwa eine halbe Stunde später wird das Raumfahrzeug seine Antenne in Richtung Erde ausrichten und einen Funk-Downlink zurück zur Erde einrichten, der bis zum Ende der Mission etwa 14,5 Stunden dauert. Spät am Donnerstagabend werden die riesigen Funkempfänger des Deep Space Network (DSN) Canberra, Australien, die Kommunikation mit Cassini übernehmen, da Nordamerika während des letzten Tauchgangs von Saturn abgewendet wird. (Sie können dies selbst sehen, indem Sie Ihre Astronomie-Sky-Charting-App verwenden, wenn Sie den Orbit-Modus verlassen.)

Gegen 1:08 Uhr EDT (0508 GMT) am Freitag, dem 15. September, wird Cassinis Annäherung an den Saturn ihn näher bringen als die Orbitalentfernung von Enceladus, aber gemessen von einer Position hoch über der Ringebene. Um 03:14 Uhr EDT (0714 GMT) wird sich das Raumfahrzeug neu orientieren, so dass das Ionen- und Neutral-Massenspektrometer (INMS) während des letzten Tauchgangs die Saturn-Atmosphäre abtastet. Von diesem Zeitpunkt an werden diese Daten mit Hilfe des DSN in Echtzeit an die Erde übertragen.

Um 3:22 Uhr EDT (0722 GMT) wird Cassini bis in den radialen Abstand des äußersten F-Rings absinken. Ein paar Stunden später, um 6:31 Uhr EDT (1031 GMT), sollte Cassini beginnen, Saturns Atmosphäre zu begegnen. Um die Stabilität zu erhalten, werden seine Triebwerke 10 Prozent ihrer Kapazität befeuern. Ungefähr eine Minute später werden die Triebwerke auf 100 Prozent ansteigen, um Cassini in den Saturn zu stürzen. An dieser Stelle sendet uns die High-Gain-Antenne kein Signal mehr. Aber hier auf der Erde werden wir 83 Minuten warten müssen, bis die letzten Übertragungen aufhören. Cassini wird für immer verloren sein.

Zeuge der Signalverlust

Sie können die Kommunikation des DSN mit Cassini auf Ihrem PC oder Mobilgerät überwachen, indem Sie zu //eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html navigieren. Hier sehen Sie ein animiertes grafisches Display, das die Antennen des Systems in Madrid zeigt. Goldstone, Kalifornien; und Canberra, Australien.Antennen, die Signale senden und / oder empfangen, werden durch eine Aufwärts- oder Abwärts-Wanderwellengrafik und eine Markierung darüber angezeigt, welche Missionen kommunizieren. Durch Klicken auf den abgekürzten Namen - wie MSL (Mars Science Laboratory, alias Curiosity Rover), NHPC (New Horizons Pluto) oder CAS (Cassini) - werden die Missionsdetails angezeigt.

Die Signale von Cassini werden voraussichtlich am 15. September um 7:55 Uhr EDT (1155 GMT) enden, aber die Kommunikation wird mehrere Stunden vor dieser Zeit laufen. Sobald die Signale von Cassini verloren gehen, wird der CAS-Downlink zum DSN verstummen.

Darüber hinausgehen

Eine weitere Möglichkeit, SkySafari 5 zu verwenden, besteht darin, Saturn zu wählen und zu umkreisen und dann nach Cassini zu suchen und seinen Fortschritt auf dem Planeten zu verfolgen. Mit dieser Methode können Sie die Form der Orbits, die das Raumschiff fertigte, klarer sehen.

Das kostenlose NASA-Programm Eyes on the Solar System, erhältlich unter //eyes.nasa.gov, ist ein großartiges Desktop-Visualisierungstool für Cassini und andere NASA-Missionen. Die App funktioniert für Mac und PC und rendert die Objekte Raumschiff und Sonnensystem in einer interaktiven 3D-Ansicht für den Zeitraum 1950 bis 2050. Ein Modul, das für das Ende der Cassini-Mission entworfen wurde, bietet schnelle Links zu Meilensteinen und lässt Sie durch die Missionszeitplan. Sie können auch aus verschiedenen Blickwinkeln wählen.

Nach Cassinis fatalem Tauchgang können wir erwarten, dass viele neue Erkenntnisse aus zukünftigen Analysen der Missionsdaten veröffentlicht werden. Während für Saturn keine neuen Missionen geplant sind, werden wir ein gewaltiges Erbe an Bildern und Entdeckungen von jedem beliebten Ringplaneten haben. Derzeit erscheint Saturn als ein mittelhelles, gelbliches Objekt, das nach Sonnenuntergang am südwestlichen Himmel liegt. Von jetzt bis Ende November wird es langsam in Richtung des Sonnenuntergangs wandern. Finde in den nächsten paar Monaten eine Gelegenheit, Saturn in einem Hinterhof-Teleskop zu betrachten, und nimm dir einen Moment Zeit, um darüber nachzudenken, was die Menschen dort draußen erreicht haben.

In einer zukünftigen Ausgabe von Mobile Astronomy werden wir einige Sternbeobachtungsziele im Herbst beleuchten, drahtlose Fernrohrfernbedienungen abdecken und mehr. In der Zwischenzeit, schau weiter!