14 января 2005 года зонд «Гюйгенс» благополучно приземлился на спутник Сатурна Титан. Это уникальное событие – первая и пока единственная посадка в Солнечной системе за пределами внутренней области и, кроме того, первая посадка на спутник, не принадлежащий Земле.
Зонд создали и эксплуатировали представители Европейского космического агентства. Эта разработка являлась частью миссии «Кассини-Гюйгенс», запущенной НАСА 15 октября 1997 года. Миссию назвали в честь голландского астронома XVII века Христиана Гюйгенса, открывшего Титан в 1655 году.
25 декабря 2004 года «Гюйгенс» отделился от аппарата «Кассини» и примерно через три недели приземлился на Титан в районе Адири. Посадка осуществлена на сушу, хотя при проектировании предусматривалась возможность падения на жидкую поверхность, например, реки или углеводородные озера, видны из космоса на Титане.
Краткое описание миссии «Гюйгенс»
«Гюйгенс» был направлен для изучения спутника Сатурна Титана. Задача заключалась в проникновении в его атмосферу, посадке на поверхность и проведении исследований. Перед посадкой оставалось неизвестным, что ожидает здесь: горы, равнины, океан или озеро. Последующие снимки «Кассини» дали предположение о том, что местом посадки может быть берег.
Зонд «Гюйгенс» разработали для выживания удара и передачи данных несколько минут на поверхности, а возможно, и посадки в океан. Батарея имела небольшой срок службы и позволяла работать около 30 минут с поверхности.
Зонд представлял собой основную часть, предназначенную для посадки, и орбитальный блок поддержки. Система включала тепловой экран, электронику слежения и парашют для управляемого спуска. Главной целью миссии стало посадление на парашюте через атмосферу Титана. Радиосвязь работала во время спуска и в первые несколько минут пребывания на поверхности.
Гюйгенс передавал данные «Кассини», который затем посылал информацию на Землю. Батарей хватило на 153 минуты, что совпадает с запланированной продолжительностью миссии. Несколько радиотелескопов на Земле, в том числе телескоп Роберта Берда в Грин-Бэнк, улавливали сигнал Гюйгенса при помощи передовых методов.
Посадка на Титан
В 02:00 UTC 25 декабря 2004 года «Гюйгенс» отделился от аппарата «Кассини». По информации ЕКА, в 10:13 UTC 14 января 2005 года (по времени SpaceCraft Event Time, SCET) «Гюйгенс» вошел в атмосферу Титана.
Первое необработанное изображение, полученное во время спуска, демонстрирует сложную сеть дренажных каналов, пересекающих сушу и ведящих к береговой линии светлого ландшафта у темного моря. Снимок сделан с высоты 16,2 км с разрешением около 40 метров на пиксель с помощью спускаемого имиджера/спектрального радиометра — одного из двух приборов НАСА на зонде.
Гюйгенс приземлился на спутнике около 12:43 по UTC с такой же скоростью, как мяч падает на Землю с высоты около метра. Удар создал кратер глубиной 12 сантиметров, после чего аппарат отскочил от плоской поверхности и проскользнул на расстояние 30-40 сантиметров. Трение о поверхность замедлило его, и остановившись, он пять раз качнулся вперед-назад.
Датчики «Гюйгенса» фиксировали слабые колебания ещё два секунды. Через десять секунд после приземления зонд стоял неподвижно. Команда миссии оценила, что облако пыли, вероятно, органических аэрозолей, поднятое «Гюйгенсом» при столкновении, держалось в атмосфере около четырёх секунд.
В точке приземления температура составляла -179,3 градуса Цельсия, а давление – 1,4484 атмосферы. Термометры показали быстрое покидание тепла аппаратом «Гюйгенс». Земля, вероятнее всего, была влажной, и на изображении виден свет, отраженный от капли росы при падении в поле зрения камеры. Также было определено содержание метана 5 ± 1 % и относительная влажность метана 50 % вблизи поверхности.
Представить себе поверхность другого естественного спутника.
Место посадки Гюйгенса характеризуется фрагментами водяного льда на оранжевой поверхности, покрытой этановой вуалью. Первые аэрофотоснимки Титана, сделанные Гюйгенсом, показали наличие обширных жидких «зеркал».
Данные с материнского зонда «Кассини» подтвердили существование постоянных жидких углеводородных озер в полярных областях. В 2012 году обнаружили долгоживущие тропические углеводородные озера, включая район Шангри-Ла, где сел Гюйгенс. Это озеро примерно в половину Большого соленого озера штата Юта и имеет глубину не менее метра.
Исследования предполагали, что поверхность образована глинистым материалом с тонкой корой и однородной структурой под ней. Позже анализ показал, что текстура поверхности могла быть искажена смещением ледяного фрагмента во время посадки Гюйгенса. Сейчас поверхность лучше всего описывают как песок из затвердевших гранул водяного льда.
Снимки, сделанные после посадки, и предыдущий снимок демонстрируют равнину с галькой, которая могла образоваться из углеводородами покрытого водяного льда. Округлые формы указывают на влияние жидкостей. Камни отсортированы по размеру, слоистые, словно лежат на дне ручья в темном слое более мелкого материала.
Крупные гальки размером более 15 см отсутствуют, в то время как галька размером менее 5 см встречается редко. Это указывает на то, что крупные камешки не могут опуститься на дно озера, а мелкие быстро уносятся с поверхности.
Будущие исследования Титана
После получения первых результатов миссии «Кассини-Гюйгенс» интерес к исследованию Титана возрос. Космические агентства изучали различные предложения по последующим миссиям. В 2006 году НАСА рассматривало возможность исследования крупнейших озер Титана с помощью плавучей посадочной платформы под названием Titan Mare Explorer в течение 3-6 месяцев. Запуск планировался на 2016 год, но в 2012 году агентство выбрало миссию InSight для изучения Марса.
В рамках проекта Titan Saturn System Mission (TSSM), предполагавшего совместную миссию НАСА и ЕКА по изучению Титана и Энцелада, вновь была предложена плавучая платформа для исследования Титана. Проект включал орбитальный аппарат, воздушный шар и водный десантный аппарат TiME для изучения морей. В феврале 2009 года приоритет был передан миссии Europa Jupiter System Mission (позже ставшей Europa Clipper).
В 2012 году ученый из Университета Айдахо Джейсон Барнс предложил миссию под названием «Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance» (AVIATR). Предполагалось, что в атмосфере Титана будет летать беспилотный или управляемый дрон. Проект не получил одобрения от НАСА.
В 2012 году испанская компания SENER и Центр астробиологии Мадрида создали проект водного зонда для исследования озера Титан под названием TALISE. Проект не получил одобрения Европейского космического агентства.
В 2015 году Институт перспективных концепций НАСА профинансировал исследование по созданию подводной лодки для изучения морей Титана. В 2019 году была утверждена новая миссия к Титану — Dragonfly. Основным аппаратом станет беспилотник, точнее, роторный лендер с радиоизотопным термоэлектрическим генератором. Дрон будет летать с маневренностью, используя низкую гравитацию и высокую плотность атмосферы. Полет дрона отложится до 2028 года из-за неопределенности бюджета, объявил НАСА в декабре прошлого года.