Spennende landing

Esas instrumentkapsel Huygens er fraktet til Saturn som passasjer på den amerikanske romsonden Cassini.

Denne siste av en generasjon store, kompliserte og kostbare oppdagere ble skutt opp 15. oktober 1997.

Den gikk inn i en bane rundt ringplaneten 1. juli 2004 etter gravitasjonshjelp-passeringer av Venus (april 1998 og juni 1999), Jorden (august 1999) og Jupiter (desember 2000).

I løpet av fire år skal Cassini på 76 omløp minst 52 ganger fly forbi syv av Saturns 33 kjente måner. Titan er av spesiell interesse fordi den store månen er solsystemets eneste med en tett atmosfære. Den første av ca. 45 passeringer fant sted 26. oktober i en minste avstand av bare 1174 km. Neste Titan-passering skjer 13. desember, men i bortimot dobbelt passeringsavstand.

På egen hånd

Huygens har "sovet" på mesteparten av den 3,5 milliarder kilometer lange reisen fra Jorden til Saturn. Bare hver sjette måned har instrumenter og utstyr gjennomgått tre timers rutinekontroll.

Etter at Cassini er nøye innrettet mot Titan, blir Huygens frakoblet ved hjelp av en fjærmekanisme tidlig på morgenen norsk tid 25. desember. Samtidig settes kapselen i rotasjon (omkring 7 omdreininger i minuttet) for stabilitetens skyld. To dager etter frakoblingen vil Cassini foreta en unnvikende manøver for å hindre at den følger Huygens inn i Titan-atmosfæren. Men manøveren er viktig også fordi den vil etablere en nødvendig relativ posisjon mellom Huygens og Cassini for radiokommunikasjon under instrumentkapselens nedfart.

Møtet med atmosfæren

Huygens vil bli "vekket" omkring 4 timer og 23 minutter før fremkomsten til Titan, som markeres når kapselen møter de ytterste lag av atmosfæren i en høyde av 1270 km 14. januar. Hastigheten er 6,1 km/s, altså nesten 22.000 km/h, vinkelen i forhold til den lokale horisonten 65 pluss/minus 3 grader.

Største oppbremsning skjer i en høyde mellom 300 og 250 km, når hastigheten er 20 M (20 ganger lydens i Titan-atmosfæren). Temperaturen på varmeskjoldet kan komme godt over 1500 grader.

Når hastigheten er redusert til 1,5 M i høydesjiktet mellom 180 og 150 km, vil en liten pilotskjerm bli satt ut fra toppdekselet rundt instrumentkapselen. Etter 2,5 sekunder trekker pilotskjermen av toppdekselet og frigjør dermed en 8,3 meters hovedskjerm. I høydesjiktet mellom 170 og 145 km er synkehastigheten nede i ca. 95 m/s. Etter 32,5 sekunder slippes frontdekselet med varmeskjoldet, slik at det nå kun er selve instrumentkapselen som henger under hovedskjermen.

15 minutter etter pilotskjermen ble satt ut, i høydesjiktet mellom 125 og 105 km, er beregnet synkehastighet omkring 35 m/s. Nå slippes hovedskjermen, og den trekker ut en 3 meters stabiliseringsskjerm. Atmosfæretettheten blir etter hvert så stor at denne skjermen alene reduserer synkehastigheten til 5-6 m/s. Og dette er da hastigheten instrumentkapselen etter all sannsynlighet vil treffe overflaten med. Beregnet tid for hele nedfarten er maksimalt 2,5 timer.

Seks instrumenter

Under nedfarten vil seks instrumenter være i operasjon, styrt av et sekvensur den første tiden, de siste 10-20 kilometerne av en radar høydemåler.

Av de seks instrumentene vil et kamera og spektralt radiometer ta bilder og måle temperaturen i Titan-atmosfæren og på månens overflate. Et annet instrument skal skaffe opplysninger om atmosfærens struktur og fysiske egenskaper. En gasskromatograf og et massespektrometer skal måle kjemisk sammensetning av gasser og svevende partikler i atmosfæren.

Et fjerde instrument skal ved pyrolyse av oppsamlede aerosoler skaffe ytterligere opplysninger om skyer og svevende partikler. En gruppe instrumenter skal granske overflatematerialets fysiske egenskaper, mens registrering av Doppler-skiftet i radiosignalene fra kapselen vil gi informasjon om vindene i månens atmosfære.

Datastrøm

Det har vært antydet at Titan kunne ha sjøer av flytende etan, men radarbilde-utsnittene som ble oversendt fra Cassini etter passeringen 26. oktober støtter ikke en slik antakelse.

Hvis Huygens likevel skulle lande i en sjø, vil væskens egenskaper bli registrert i de få minuttene kapselen er i stand til å holde seg flytende. På fast grunn er det håp om at sending kan opprettholdes i 30 minutter før batteriene er utladet og Cassini forsvinner over horisonten.

Data skal overføres til Cassini med kapselens to mikrobølge S-bånd sendere og tilhørende antenner. Begge systemer vil være i virksomhet, men for det ene vil datastrømmen bli omkring seks sekunder forsinket for å unngå tap i tilfelle korte kommunikasjonsavbrudd.

Cassini vil avslutte datainnsamlingen omkring klokken 14.44, og sonden bli deretter dreid mot Jorden for videreformidling. Nasas JPL i California skal begynne å motta data ca. klokken 16.14.