“卡西尼”號(hào)探測器，在茫茫宇宙默默地飛行了20年，向地球傳送了海量的數(shù)據(jù)成果，收獲豐盛，鞠躬盡瘁，最后按指令隕落土星，完成了壯烈的告別！
“卡西尼（Cassini）”號(hào)攜帶有“惠更斯”探測器，稱“卡西尼—惠更斯”。它是以意大利出生的法國天文學(xué)家卡西尼的名字命名的深空探測器。（圖，卡西尼號(hào)土星探測器）
深空探測有兩種：一種是探測器飛越天體周圍進(jìn)行探測，一掠而過，得到有限的數(shù)據(jù)成果；另一種是一圈一圈環(huán)繞目標(biāo)天體飛行，長期探測，獲得豐富的數(shù)據(jù)成果。美國“卡西尼”號(hào)屬后者，是美國家航空航天局（NASA）、歐洲航天局和意大利航天局合作的深空探測旗艦項(xiàng)目，任務(wù)是對(duì)土星及大氣、光環(huán)、衛(wèi)星和磁場等進(jìn)行考察。（圖，無數(shù)微天體組成的土星環(huán)）
“卡西尼”號(hào)的任務(wù)相當(dāng)復(fù)雜，考察的信息量極其龐大，單是拍攝的圖片就不下50萬幅。這使得它攜帶的儀器設(shè)備多達(dá)30種，五花八門，能耗大，重量空前，全重6.4噸，成為人類有史以來建造且發(fā)射的最大最復(fù)雜的太空探測器。
因此，如果正常發(fā)射并使它能有（在7年間）飛到土星的速度，燃料需要70噸以上，但至今還沒有那么大的火箭。于是逼迫它另尋出路——借行星的引力加快速度。
——智慧曲線。 根據(jù)引力助推原理，科學(xué)家們?yōu)椤翱ㄎ髂帷碧?hào)設(shè)計(jì)了一條奇特的飛行曲線：它沒有直奔土星而去，卻先是向地球公轉(zhuǎn)軌道的內(nèi)側(cè)飛去，由于發(fā)射方向和地球公轉(zhuǎn)方向一致，地球給了它一個(gè)加速。當(dāng)它“南轅北轍”繞過4150萬公里（KM）外的金星，在金星重力場借力獲得加速度后，再飛向外側(cè)，兩次精確地穿越霍曼轉(zhuǎn)移軌道。之后它繞太陽一圈，再次掠過金星時(shí)，獲得金星第2次引力加速；然后繞回來，圍繞地球繞了好幾圈，又從地球獲得引力加速，這才告別地球，奔向寒冷而漆黑的外行星際空間。
在距木星約1000萬公里處掠過時(shí)，“卡西尼”號(hào)獲得了強(qiáng)大推力。
木星實(shí)在太大了。體積是地球的1300多倍，質(zhì)量是地球的318倍。整個(gè)太陽系總質(zhì)量，太陽占99%，余下1% 中木星占了一半還多，剩下才是地球等所有天體的。木星強(qiáng)大的引力，使許多小天體改變了飛行方向而沒有砸向地球，木星就是地球的保護(hù)者?；蛘哒f，沒有木星，地球上可能沒有高等生命，沒有人類。
如果合適，對(duì)木星繞飛的航天器，可以在它強(qiáng)有力的助推下飛離太陽系（美國旅行者1號(hào)就是這樣做的）。因此，對(duì)于飛往土星的“卡西尼”號(hào)，木星的加力不可或缺。
最后，“卡西尼”才把船頭對(duì)準(zhǔn)土星，飛向最終目的地。這個(gè)行程達(dá)到了35.2億公里，是地球土星間實(shí)際距離的2.5倍以上。它的飛行軌跡是一條旋轉(zhuǎn)的曲線，是若干條雙曲線截線的組合，就像田螺背上的螺旋紋。
——尷尬的出發(fā)。 尷尬的是核能供電。“卡西尼”攜帶大量儀器，要在太空工作數(shù)十年，電能從哪里來？ 飛行器上通常配置太陽能電池，但土日距離10倍于地日距離，太陽能板沒法做得無限大。在那么遠(yuǎn)的地方靠太陽充電？不可能。而火箭的固體燃料不能用在儀器上。因此，惟一可行的能源是核能，即由放射線能累積成熱能，熱能轉(zhuǎn)變成電能。這種供電設(shè)備叫“放射性熱電發(fā)生器”。
帶放射性元素的電池卻是環(huán)保大忌。對(duì)此，環(huán)保人士一直在嘀嘀咕咕，還引起了歐洲綠色環(huán)保組織強(qiáng)烈抗議。但沒有“熱電發(fā)生器”，“卡西尼”的計(jì)算機(jī)就沒有能源，不可能維持許多年的考察。熱電發(fā)生器結(jié)構(gòu)精巧，供電可靠，目前還沒有什么方法代替它。于是，上演了戲劇性一幕——科學(xué)家們背著抗議者，偷偷摸摸地將“卡西尼”打發(fā)出去。
——飛行步驟。 經(jīng)過精心安排，1997年10月15日，“卡西尼”號(hào)從美國的卡納維拉爾角發(fā)射升空，以12.4公里/秒的速度（略高于11.2公里的第二宇宙速度）擺脫地球引力飛向太空。1998年4月，它在距金星284公里處飛掠，獲得加速。接著繞過太陽，于1999年6月在距金星600公里處再次掠過，再獲加速。同年8月，在距地球1171公里處飛越，被地球再次加速。第2次離開地球，“卡西尼”號(hào)飛往太陽系的外層行星軌道。
2000年1月，它成功穿越荊棘叢生的小行星帶。同年12月，它在距木星約1千萬公里處飛掠，獲得了木星的加速。此時(shí)它的速度超過了每秒30公里（達(dá)到37—41公里/秒）——遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何炮彈、子彈的速度，是導(dǎo)致恐龍滅絕的那個(gè)撞擊地球的小天體的飛行速度。之后，它才朝土星飛去。（圖，卡西尼2004年拍攝的土星）
2004年5月18日，土星引力首次超過來自太陽的引力，“卡西尼”進(jìn)入土星系。同年7月1日，“卡西尼”進(jìn)入土星軌道，啟動(dòng)了長達(dá)96分鐘的減速火箭，防止被土星重力場“捕獲”而直墜土星，這最后一次關(guān)鍵性減速，使“卡西尼”成為土星的第一顆人造衛(wèi)星。
“卡西尼”在這漫長的7年飛行過程中定位精準(zhǔn)，向幾顆行星借力的時(shí)間、位置都計(jì)算得是非常精確?！皟H僅7年時(shí)間，‘卡西尼’就飛到土星。這么復(fù)雜的加速、飛行路線，就決定在發(fā)射的一瞬間，發(fā)射的方向和力量都要計(jì)算得準(zhǔn)確無誤。這真是科學(xué)的成功?！崩罡偨淌谠@樣發(fā)出感慨。（圖，土星紅巨風(fēng)）
——復(fù)雜的探測任務(wù)：尋找土星生命線索，調(diào)查土星云、大氣層、土星環(huán)及衛(wèi)星的表面地貌狀況。“卡西尼”號(hào)在2004年—2017年的13年中，圍繞土星運(yùn)行幾百周，無數(shù)次“親近”土星的9顆衛(wèi)星。其中，對(duì)土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六（也叫“泰坦”星）的探測顯得很重要。“卡西尼”上百次飛經(jīng)土衛(wèi)六約950公里的上空。（圖，土衛(wèi)六“泰坦”）
研究土星的大氣活動(dòng)。土星直徑13萬KM是地球直徑的10倍，質(zhì)量是地球的95倍，體積是地球的745倍。個(gè)子很大，可自轉(zhuǎn)一周才10余小時(shí)，速度異常快，這使它變成了扁橢形。土星的赤道半徑和極半徑之比是10：9，這種比例在太陽系大行星中獨(dú)一無二。
快速旋轉(zhuǎn)的另一種結(jié)果，是土星大氣環(huán)流非常激烈。土星上的大白斑（與木星上的大紅斑類似）即大氣旋，直徑比地球還大。大白斑已有400年歷史了，為什么能持久？“卡西尼”對(duì)大白斑等大氣活動(dòng)進(jìn)行考察，研究土星大氣的化學(xué)成分。（圖，土星北極云層）
研究土星磁場。土星的磁極極其怪異，其方向和土星南北極方向幾乎垂直，這在太陽系中絕無僅有。且土星磁場強(qiáng)度十倍于地球。研究土星磁特征及起源，對(duì)地球的影響等。
還要間接研究土星內(nèi)部結(jié)構(gòu)。長時(shí)間觀察表象可以得到關(guān)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。
有一項(xiàng)任務(wù)引人注目，就是觀察環(huán)繞土星的多層、多帶的環(huán)。上個(gè)世紀(jì)50年代“大體積行星普遍存在環(huán)結(jié)構(gòu)”的假說后來被證實(shí)。太陽系四大行星（木星、土星、天王星和海王星）全有環(huán)，環(huán)結(jié)構(gòu)的形成和演化成為研究的課題。（圖，土星彩色環(huán)）
土星的光環(huán)又寬又大，之雄偉其他行星無法比。人們對(duì)這個(gè)環(huán)了解很少，但根據(jù)環(huán)動(dòng)力學(xué)，它是個(gè)年輕的結(jié)構(gòu)，比土星要年輕得多，而且很可能也是短命的。李競教授說“土星環(huán)不是永久存在的，它將怎樣演變、將以什么方式瓦解，都要通過近距離觀察來了解，這對(duì)研究同類行星的環(huán)的形成及演化都具有價(jià)值。”
尋找氮。在太陽系各大行星及其衛(wèi)星中，只有地球和土衛(wèi)六大氣中富含氮。推測早期地球上存在大量類似甲烷的碳?xì)浠衔?。土衛(wèi)六上可能冷藏著很多化合物，有些類似化合物也許在生命誕生之前就存在于地球上。（待下）
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