由歐洲宇航局和美國宇航局聯合發射的「卡西尼」號無人探測器，已經在太空中飛行了將近20年，它終於將在明天結束其傳奇一生，燃料耗盡，墜入土星大氣層。
即使在粉身碎骨前，「卡西尼」號仍會對其進行採樣分析並將數據發回地球，直到最後一秒鐘。儘管如此，科學家們應該不會看到「卡西尼」被燒毀的場面。在此之前，土星大氣的湍流就會將它的天線震歪，無法再對準地球。
正是「卡西尼」和它的同伴，「惠更斯」號土星著陸器給地球傳送回了迄今為止最詳盡的土星的資料。
▲真實看到的土星環
卡西尼與惠更斯
1655年，荷蘭科學家惠更斯利用當時解析度最高的望遠鏡，發現伽利略看到的土星「耳朵」其實是土星的光環，他還發現了土星的最大衛星——土衛六。
▲惠更斯對土星環的描述
20年後，在義大利出生的法國天文學家卡西尼發現土星光環中存在一條暗縫，現在將其稱為卡西尼環縫。
當十多年前，美國國家航天局、歐洲航天局和義大利航天局準備聯合開展一個項目，發射探測器對土星空間進行探測時，科學家們一致決定，軌道器的名字以發現土星環中存在縫隙的天文學家「卡西尼」命名，著陸器的名字則以發現土衛六的天文學家「惠更斯」命名。
第一次為人們送來了其他星體的聲音
土星的質量約是地球的95倍，直徑約是地球的9.5倍，如果把土星比作一個橄欖球大小，那麼地球大約就相當於1元錢硬幣。土星與地球距離遙遠，當土星和地球在太陽同側時，距離9天文單位，13.5億公裡；土星與地球異側時相距11天文單位，16.5億公裡。平均距離為10天文單位，15億公裡。而土星軌道與地球軌道的平均距離為12億8千萬公裡。
▲「先驅者11」號拍到的土星
為了探測土星及其周邊的衛星，重六噸的「卡西尼」帶著「惠更斯」在1997年10月15日離開地球，並在2004年7月1日進入環繞土星運行的軌道。
為支持預計的11年任務時長，「卡西尼」一口氣帶了三個放射性同位素熱電機（RTG）供電，預計可提供電力一直到2030年。這總共99千克的二氧化鈽-238外加18臺各類型光學和電磁儀器，使其成為迄今為止造過的發射質量最大的深空探測器（5712千克）。
▲卡西尼發射組組裝圖，全稱卡西尼·惠更斯號，長6.7米，寬4米，質量5.7噸
作為一個無人探測器，它不是一個小傢伙，如何把它送入距離約14億千米之外的土星附近呢？
像「卡西尼」這樣升空的飛船，在飛行過程中也不是全程需要燃料，因為它已經掙脫了地球的引力。它在前往土星的過程中藉助其它行星的引力、彈弓效應時才需要開啟發動機。發動機主要是進行軌道的調整，而不是進行飛行器的推進。這個過程中已經設計好了路線，期間會有一些其它大的行星經過它的路線，也會帶著它前進，給它提供助力。
為了抵達土星，「卡西尼」的前進道路可謂坎坷，一開始卡西尼號是對著金星發射的，想通過行星的引力獲得更高的加速度，但是太陽的引力過於強大，所以第一次借力成功後沒多久便被已經在太陽拉回了軌道內側，所以就有空中飛行了第二次借力。這次主要是將軌道調回地球，然後藉由地球的引力將它拋向木星。木星的引力非常強大，幾乎所有外行星探測器都要靠木星借力。
▲從1997年10月15日至近2004年7月4日，卡西尼-惠更斯號借力的路線圖
自抵達土星軌道以來，卡西尼號就一直兢兢業業地進行探測，環繞土星共計290圈。（註：1次繞轉或1次軌道，指圍繞土星繞轉一次，從0開始計數。一次軌道的開始，以飛行器距離土星最遠的位置開始算起）
「惠更斯」著陸在土衛六表面後拍攝了第一張彩色照片，它在著陸傳輸了90分鐘數據後，因電池能量耗盡而停止工作。正是這唯一的一張地表照片，為人類揭示了一個真實的土衛六，一個有著液體甲烷河流，煙霧瀰漫的橙色星球。「惠更斯」的麥克風更捕捉到了土衛六上的聲音，這亦是人類第一次聽到來自其他星體的聲音。
▲惠更斯的降落過程
「卡西尼」對土星衛星的觀測更具有科學價值。2006年7月21日，「卡西尼」的雷達成像照片中首次發現土衛六的北半球存在直徑約為100千米的碳氫化合物湖泊，這是首次在地球以外的星體發現湖泊。
2007年3月13日，噴氣推進實驗室正式宣布土衛六北半球存在碳氫化合物湖泊群，至少其中一個湖泊的面積要大於北美五大湖中最大的蘇必利爾湖。隨著甲烷-液氧引擎慢慢步入火箭飛船推進主流，富含液體和氣體甲烷的「泰坦」頗有一種未來太空「加油站」的感覺。
▲土衛六上的碳氫化合物湖泊群
不過對於大部分天文學家來說，土衛六的甲烷遠沒有「卡西尼」對另一個土星衛星的新發現來的勁爆。2005年「卡西尼」首次近距離觀測土衛二，「卡西尼」的雷達成像系統拍攝到土衛二南極冰層裂縫劇烈的冰晶噴射，這使得土衛二成為太陽系第四顆被證實存在火山活動的天體。（其餘三顆分別是地球、海衛一和木衛一）此發現為土衛二是土星E環主要物質來源的猜想提供了關鍵證據。
▲表層由冰層完全覆蓋的土衛二，此照片由「卡西尼」的高清相機拍攝
就在幾個月前，NASA宣布土衛二具備孕育生命的所有條件，被人們稱為太陽系最有可能存在生命的星球之一。這是因為探測器在對土衛二的噴射羽流進行了採樣和分析後，發現了氫氣和二氧化碳，從而證明可能具備孕育微生物的條件。未來不排除NASA發射探測器直接登上土衛二進行探測，以確認這顆星球的海洋環境是否存在生命的可能。
永別了，卡西尼
從今年4月26日開始，「卡西尼」要22次穿越土星與最內緣土星環之間只有2400公裡的縫隙，並在第23次穿越時一頭扎進土星上層大氣，為自己漫長的探測旅程畫上句號。這樣做的目的是為了避免「卡西尼」上可能攜帶的微生物或者能量系統中的輻射汙染土衛六或土衛二。
▲及其珍貴的一張照片，從土星上看地球。
不過JPL不打算讓如此傳奇的「卡西尼」簡單地墜入土星大氣，從來沒有那個探測器能如此近距離接觸土星，所以「卡西尼」全程都要盡力把自己的高頻天線對準地球，發送近距離獲取的關於土星大氣的所有數據，直到化作土星上空絢麗的流星。
「卡西尼」20年的任務行將結束，屆時並不會出現爆炸的火球，而是它所發出的信號會逐漸衰弱，直至消失在茫茫的宇宙中……
▲NASA將其命名為地球的微笑。這張圖除了有土星的所有衛星外，還有金星、火星、地球
永別了，卡西尼，謝謝你給人類留下了最好的禮物！
編輯：沈小莎
本帳號文章除註明外均為原創，未經授權請勿轉載！長按下方二維碼可關注「文匯教育」。