Wellicht behoort de Amerikaanse/Europese Cassini-Huygens ruimtemissie tot één van de grootste successen uit de onbemande ruimtevaart. Op 15 oktober 1997 werd vanop de Cape Canaveral lanceerbasis de Cassini hoofdsonde samen met de kleinere Huygens lander gelanceerd door middel van een Amerikaanse Titan IV raket.
Na een complexe en lange reis arriveerden de twee tuigen op 1 juli 2004 bij de planeet Saturnus waarna het wetenschappelijke onderzoek begon van deze prachtige planeet met zijn manen. Op 25 december 2004 werd de Europese Huygens sonde losgekoppeld van de hoofdsonde om uiteindelijk op 14 januari 2005 als eerste tuig een zachte landing te maken op het oppervlak van de Saturnusmaan Titan. Ondertussen bevindt het Cassini ruimtetuig zich nog steeds in een baan om Saturnus en maakt het geregeld scheervluchten langs de manen Titan, Enceladus, Iapetus, Dione en Rhea. Zowel de Belgische industrie als enkele Belgische wetenschappers zijn nauw betrokken bij dit succesvolle project dat een totaal prijskaartje heeft van 3,2 miljard dollar.
Grootste en meest complexe ruimtetuig ooit
De Cassini-Huygens ruimtesonde is tot op heden nog steeds de grootste en meest complexe ruimtesonde die ooit ontwikkeld werd. In totaal hadden beide tuigen bij hun lancering een gewicht van 2,15 ton en 350 kilogram met daarbovenop nog eens 3,1 ton aan brandstof. Aan boord van de Cassini hoofdsonde bevinden zich 12 wetenschappelijke instrumenten. Het tuig zelf heeft een hoogte van 6,8 meter. Door de vele complexe instrumenten aan boord van Cassini bevinden zich voor meer dan 14 kilometer aan draden en 1.630 elektronische componenten. Momenteel bevindt de Cassini ruimtesonde zich op een afstand van 8,2 en 10,2 AE van de aarde. Door deze grote afstand duurt het tussen de 68 en 84 minuten eer signalen van het tuig onze planeet bereiken. Aangezien de Cassini ruimtesonde zich te ver van de zon bevindt om energie op te wekken met traditionele zonnepanelen werd het tuig voorzien van een radio-isotoop thermo-elektrische generator. Dit stuitte echter op grote bezwaren van milieugroeperingen aangezien een radioisotoop thermo-elektrische generator gebruik maakt van het verval van de hoog radioactieve stof plutonium. De Europese Huygens sonde werd ontwikkeld door de ESA en had zes instrumenten aan boord. Huygens werd gebouwd onder toezicht van de Franse hoofdcontractor Aérospatiale dat vandaag de dag onderdeel is van Thales Alenia Space. De belangrijkste onderdelen van deze lander zijn het hitteschild en de parachute die beide ontwikkeld werden door EADS Space Transportation en Martin-Baker Space Systems. Het Italiaanse ruimtevaartagentschap ASI ontwikkelde voor dit project de high-gain communicatie antenne en een revolutionaire compacte radar.
Instrumenten aan boord van de Cassini ruimtesonde:
-
Cassini Plasma Spectrometer (CAPS)
-
Cosmic Dust Analyzer (CDA)
-
Composite Infrared Spectrometer (CIRS)
-
Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS)
-
Imaging Science Subsystem (ISS)
-
Dual Technique Magnetometer (MAG)
-
Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI)
-
Radio Detection and Ranging Instrument (RADAR)
-
Radio and Plasma Wave Science instrument (RPWS)
-
Radio Science Subsystem (RSS)
-
Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS)
-
Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS)
Instrumenten aan boord van de Huygens lander:
-
Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI)
-
Doppler Wind Experiment (DWE)
-
Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR)
-
Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GC/MS)
-
Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP)
-
Surface-Science Package (SSP)
Vlucht en ontdekkingen
Nadat de Cassini-Huygens ruimtetuigen gelanceerd werden in oktober 1997, maakte het gevaarte op 26 april 1998 en 24 juni 1999 een zogenaamde “gravity-assist flyby” om op deze manier aan snelheid te winnen. Op 30 december 2000 kwam de Cassini-Huygens aan bij de planeet Jupiter waarna het 26 000 foto’s terugstuurde naar de aarde van de grootste planeet uit ons zonnestelsel. Voor wetenschappers was dit een unieke gelegenheid om deze planeet te onderzoeken aangezien Jupiter op dat moment ook al bestudeerd werd door de Amerikaanse Galileo sonde. Daardoor kon men de gasreus nu langs twee kanten onderzoeken. Uiteindelijk kwam de Cassini-Huygens op 11 juni 2004 aan bij de Saturnusmaan Phoebe en dit was de eerste keer sinds de passage van de Voyager 2 sonde dat wetenschappers de kans kregen deze maan opnieuw te onderzoeken. Op 1 juli 2004 vloog de Cassini-Huygens door de opening tussen de F en G ringen van het Saturnus ringenstelsel waarna het ruimtetuig als eerste sonde in een vaste baan terecht kwam om de planeet Saturnus. Cassini maakte een eerste scheervlucht langs de maan Titan om 2 juli 2004. Op 27 oktober 2004 vloog het tuig op een afstand van 1 200 kilometer boven het oppervlak van de maan. In 2005 maakte de Cassini ook de eerste twee scheervluchten langs de maan Enceladus. Op 12 maart 2008 vloog het tuig op een afstand van 50 over het oppervlak van Enceladus. Door deze scheervluchten en de vaste baan om Saturnus hebben wetenschappers de kans gekregen om deze gasreus met zijn manen continu te observeren. Zo ontdekte men in november 2006 een storm in het zuidpoolgebied van Saturnus en werden in 2004 drie nieuwe manen ontdekt. Daarnaast toonden radaropnamen van het oppervlak van Titan in juli 2006 de aanwezigheid aan van meren van methaan en ontdekte men geisers die vloeibaar water uitspuwen op de maan Enceladus.
Cassini Equinox Mission
Op 15 april 2008 ontving het Cassini ruimteproject bijkomend geld voor de verlenging van het project met twee jaar. Hierdoor zou Cassini 60 omwentelingen om Saturnus extra kunnen maken en zou het ruimtetuig 21 extra scheervluchten kunnen maken langs de Saturnusmaan Titan. Op 1 juli 2008 ging de 'Cassini Equinox Mission' officieel van start. Na deze eerste verlening werd aan NASA voorgesteld voor een tweede verlenging onder de naam 'Cassini Solstice Mission'. Deze tweede verlenging houdt in dat Cassini 155 extra omwentelingen rond Saturnus maakt, 54 extra scheervluchten langs de maan Titan en 11 extra scheervluchten langs de maan Enceladus. Indien alles verloopt zoals gepland zal de Cassini ruimtesonde in 2017 de atmosfeer van Satutrnus induiken waarna aan dit historisch project een eind zal komen.
Belgische wetenschappers en industrie betrokken bij Cassini-Huygens
De Belgische vestiging van Thales Alenia Space in Charleroi (het vroegere Alcatel ETCA) was tijdens de bouw van de Europese Huygens lander verantwoordelijk voor de ontwikkeling van belangrijke elektronica. Zo leverde het bedrijf voor ongeveer 20 kilogram Belgische elektronica aan de Huygens lander. Thales Alenia Space ETCA was naast het subsysteem voor de elektronische voeding ook verantwoordelijk voor het pyrotechnisch mechanisme voor de ontplooiing van de parachutes. Voor de realisatie van dit belangrijk onderdeel waren ongeveer 60.000 werkuren nodig. Zonder deze belangrijke apparatuur was de Huygens nooit met succes geland op het oppervlak van de maan Titan. Samtech, dat gevestigd is in Luik, testte dankzij computer modelling de afscheiding van de Huygens lander van de hoofdsonde. Het von Karmen Institute for Fluid Dynamics (VKI) uit Sint-Genesius-Rode voerde voor de ESA simulaties uit om de parameters te onderzoeken van de doortocht van de Huygens lnader door de atmosfeer van Titan.
Naast de industriële bijdragen is België ook op andere manieren betrokken bij dit project. Zo zijn Véronique Dehant van de Koninklijke Sterrenwacht van België en Jean-Claude Gérard van het Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planetaire van de ULg nauw betrokken bij de Cassini-Huygens missie. Véronique Dahant werd door de ESA gevraagd om de gegevens te analyseren die afkomstig zijn van de Huygens lander in verband met de geodesie van de Saturnusmaan Titan. Jean-Claude Gérard is één van de onderzoekers voor de Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) aan boord van de Cassini hoofdsonde dat ultraviolet licht meet in het Saturnussysteem. Op deze manier kan men meer te weten komen over ondermeer de atmosferische samenstelling of over de aard en evolutie van het ringenstelsel. Gérard is daarnaast ook verantwoordelijk voor de analyse van de gegevens over poollicht op Saturnus. Het Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planetaire van de Luikse universiteit is wereldwijd gekend om zijn onderzoek naar poollicht in magnetosferen dat men in het verleden uitvoerig heeft kunnen bestuderen bij de Aarde en Jupiter. Zo ontdekte men een derde soort aurora Saturnus dat noch op aarde, noch op Jupiter voorkomt. Dergelijk onderzoek is van zeer groot belang aangezien poollicht het bewijs is dat een planeet over een atmosfeer en magnetisch veld beschikt.
