Cassini-Huygens fue una misión de investigación espacial colaborativa de NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Italiana (ASI) con el objetivo de estudiar el planeta Saturno, sus satélites naturales y su sistema de anillos.
La nave espacial de clase insignia constaba de la sonda Cassini de NASA y el módulo de descenso Huygens (ESA), siendo este último que aterrizó en la luna Titán.
Cassini fue la cuarta sonda espacial en visitar Saturno y la primera en entrar en su órbita, donde permaneció desde 2004 hasta 2017. Las dos naves tomaron sus nombres de los astrónomos Giovanni Cassini para el orbitador y Christiaan Huygens para el módulo de descenso.
Visión general thumbnail|200px|Lanzamiento de la misión Cassini-Huygens El lanzamiento tuvo lugar el 15 de octubre de 1997 de la estación de Cabo Cañaveral con un cohete Titan IVB/Centaur de dos etapas y entró en órbita alrededor de Saturno el 1 de julio de 2004. El 25 de diciembre de 2004 la sonda se separó de la nave aproximadamente a las 02:00 UTC. La sonda alcanzó la mayor luna de Saturno, Titán, el 14 de enero de 2005, momento en el que descendió a su superficie para recoger información científica.
Inicialmente estaba previsto que el orbitador Cassini sobrevolase Saturno y sus lunas durante cuatro años, y que la sonda Huygens penetrase en la atmósfera de Titán y aterrizase en su superficie. thumbnail|300px|derecha|Concepción artística de la sonda Cassini en su maniobra de inserción en órbita alrededor de SaturnoLa misión Cassini-Huygens fue el resultado de la colaboración entre tres agencias espaciales y la contribución de veintisiete países para su desarrollo. El orbitador Cassini fue construido por la NASA/JPL. La sonda Huygens la realizó la Agencia Espacial Europea (ESA), mientras que la Agencia Espacial Italiana se encargó de proporcionar la antena de comunicación de alta ganancia de la Cassini. El coste total de la misión fue de 3260 millones de dólares, de los cuales EE.UU. aportó 2600 millones, la Agencia Espacial Europea 500 millones y la Agencia Espacial Italiana 160 millones.
El 26 de abril de 2017 Cassini se adentró en el espacio entre Saturno y sus anillos, cumpliendo su última misión antes de desintegrarse el 15 de septiembre del mismo año. Fue la primera sonda espacial en adentrarse entre el planeta y los anillos.«Nave Cassini: por primera vez una sonda se mete entre Saturno y sus anillos.» Clarín.Los últimos días de la nave Cassini.«La sonda Cassini se aproxima a su ‘Gran Final’ en Saturno.» El País.
Debido al cercano agotamiento del combustible de la sonda, que la dejaría sin posibilidad de control, se planificó su destrucción para evitar que eventualmente ocasionara una contaminación biológica (o radiactiva, ya que Cassini contenía un RTG) en Titán o Encélado (satélites naturales con altas probabilidades de albergar vida). El viernes 15 de septiembre de 2017, se internó en Saturno, y quedó destruida en las capas superiores de la atmósfera.Sonda Cassini será destruida en Saturno.'Cassini' se despide de Saturno con un 'suicidio' controlado.Seis días para la gran final de Cassini.
Objetivos
Los principales objetivos de la nave Cassini eran: Determinar la estructura tridimensional y el comportamiento dinámico de los anillos de Saturno Determinar la composición de la superficie de los satélites y la historia geológica de cada objeto Determinar la naturaleza y el origen del material oscuro de la superficie de Jápeto Medir la estructura tridimensional y el comportamiento dinámico de la magnetosfera Estudiar el comportamiento dinámico de la atmósfera de Saturno Estudiar la variabilidad atmosférica de Titán Realizar la cartografía detallada de la superficie de Titán
Descubrimientos
Júpiter
El 30 de diciembre de 2000 Cassini llegó al punto en el que se encontraría más próxima a Júpiter. La nave obtuvo imágenes y aportó información de ondas, movimientos de nubes y anillos del gigantesco planeta. Los resultados de la investigación se publicaron en marzo de 2003.
Teoría de la relatividad
La teoría de la relatividad de Albert Einstein fue ratificada en 2003 por los científicos que estudiaron fotografías y otra información proporcionada por la sonda Cassini.
Lunas
Tras descubrir los primeros días de junio de 2004 dos nuevos satélites de Saturno, Metone y Palene, Cassini sobrevoló la luna Febe (Phoebe) el día 11 del mismo mes. Febe orbita Saturno en dirección contraria al resto de satélites. Parece ser que esta luna podría tener agua bajo su superficie.
Imágenes de los anillos y Titán
Tras penetrar en el área de influencia de Saturno, la sonda obtuvo las primeras imágenes de los anillos del planeta y de su luna más grande, Titán. Se observó que la superficie de Titán lucía como lo hacía la Tierra en su era primitiva, pues era totalmente árida y con piedras lisas por todo el paisaje.
Órbita a Saturno
El 28 de junio de 2004 la sonda comenzó a investigar la rotación del planeta y el 1 de julio de ese mismo año se convirtió en el primer vehículo en orbitar este lejano objeto y acercarse a sus anillos (más adelante se descubriría un nuevo anillo).
Vuelos sobre Titán y fotografías de Mimas
El 2 de julio de 2004 Cassini se encontró con Titán y obtuvo más imágenes que servirían para demostrar la existencia de metano en el satélite. En agosto obtuvo fotografías de otro satélite, Mimas. En octubre de ese año comenzarían las 45 pasadas sobre Titán de su misión primaria que aportarían imágenes sobre la superficie del satélite.
Desprendimiento de la sonda Huygens
Cassini se separó el 25 de diciembre de 2004 de la sonda Huygens y esta entró en la atmósfera de Titán el 14 de enero de 2005.
Encélado Durante estas primeras pasadas de 2005 se detectó, al encontrarse Cassini con la luna Encélado, que esta tenía un débil campo electromagnético y una atmósfera significativa. También se descubrieron géiseres que lanzan chorros de partículas de hielo y vapor de agua, posiblemente de un océano ubicado a kilómetros de profundidad.
Los anillos
El 1 de mayo de 2005 Cassini detectó un nuevo satélite entre los anillos, que por ese periodo comenzó a investigar exhaustivamente; volando tras ellos y detectando en estos iones de oxígeno (un hecho inesperado). Este satélite genera ondas como efecto gravitacional en los anillos.
Superficie de Encélado
Tras descubrir en el último periodo de 2005 actividad volcánica (actividad que solo poseen Ío, la Tierra y quizá Tritón en el sistema solar), Cassini hizo un nuevo descubrimiento en marzo de 2006: en Encélado hay grandes cantidades de agua (posiblemente helada) que es expulsada a la atmósfera de forma parecida a un géiser.
Diseño de la nave thumbnail|300px|Animación de la Cassini-Huygens
La nave Cassini era relativamente sencilla pero una de las mayores construidas para la exploración espacial. Solamente las dos naves del proyecto Phobos, enviadas a Marte por la Unión Soviética, eran más pesadas. Contenía 1630 circuitos interconectados, 22000 conexiones por cable y más de 14 kilómetros de cableado. Su estructura principal consistía en un cilindro y un decágono. La nave medía más de 6.8 metros de longitud y más de 4 metros de diámetro. En la parte superior se montó una gran antena parabólica de 4 metros de diámetro.
La nave tenía tres módulos: Un módulo de equipamiento menor, que contenía los equipos electrónicos, un módulo de propulsión que contenía los sistemas de propulsión y un módulo de equipamiento inferior con los RTG, los cohetes, motores, etc. En un lado del cilindro llevaba los instrumentos ópticos, el magnetómetro montado en un brazo de 11m y otros instrumentos científicos. La masa de la nave era de 3867kg, de los cuales 2125kg eran de propelente y 687 de instrumental. La electricidad era producida por 3 generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG), cada uno de los cuales usaba 10.9kg de plutonio 238 convirtiendo el calor generado en electricidad. Cada generador producía 300 vatios de potencia a una tensión de 30 voltios. Los RTG alimentaban todos los equipamientos de la nave de manera continua. Tras 11 años, la potencia se redujo a 210 vatios por generador. El cableado en la nave se usaba para las interconexiones entre equipos, y solamente transmitía señales eléctricas.
Los motores proporcionaban, por una parte, apoyo mecánico y, por otra, servían para alinear los equipamientos. Se usaron motores para la separación de la nave del vehículo de lanzamiento, el despliegue del brazo del magnetómetro, la orientación de los cohetes de maniobra, la regulación de las persianas y las unidades de calentadores de radioisótopos. El control de temperatura era necesario para mantener caliente la nave. Se usó la antena de alta ganancia para dar sombra durante el vuelo en las cercanías al Sol. Las mantas térmicas aislantes que envolvían toda la nave absorbían el calor para mantenerla a la temperatura adecuada. Las persianas, montadas en el decágono, servían para regular la temperatura interna de la electrónica. Cada instrumento tenía un calentador. También se usaron los calentadores eléctricos, los calentadores de radioisótopos (RHU) y el calor de los RTG para irradiar más calor. La actitud venía determinada por un sistema AACS. La nave estaba estabilizada en los tres ejes. Se usó una unidad de referencia inercial (IRU), integrada de giroscopios de estado sólido. La unidad de referencia estelar usaba cámaras de navegación con un mapa de 5000 estrellas.
La propulsión se usaba para mantener la posición de la nave, la inserción orbital, las posibles correcciones y la orientación de la nave. Para ello se usaban 2 motores principales, uno primario y el otro como repuesto si el primero hubiese fallado. Ambos proporcionaban un empuje de 445N. También se usaban 16 cohetes de 0.5N, montados en 4 grupos de 4, para las correcciones de posición. En el cilindro se montaron dos tanques, uno con tetróxido de nitrógeno y otro de monometil-hidracina. Además de varios componentes de propulsión como válvulas, filtros, etc. Este sistema incluía también un único tanque de helio gaseoso para presurizar los motores y el combustible, además de un tanque de hidracina para los cohetes pequeños. Las telecomunicaciones se hacían en banda X con una frecuencia de 8.4GHz. Los componentes de este sistema eran: un tubo amplificador de onda de 20W para amplificar la señal, dos transpondedores de espacio profundo que recibían y transmitían; y el oscilador ultraestable. Las telecomunicaciones usaban una antena parabólica de alta ganancia de 4 metros de diámetro y dos antenas de baja ganancia para comunicaciones auxiliares. La velocidad de envío de datos variaba entre 5b/s y 249kb/s. Desde que la nave Cassini llegó a Saturno, se encontró a una distancia de entre 8.2 y 10.2 unidades astronómicas de la Tierra. Por esta razón, las señales que nos envió o que se le mandaron desde la Tierra tardaban entre 68 y 84 minutos en alcanzar su destino. En la práctica, esto significó que los controladores en tierra no podían operar la nave en tiempo real, ya fuera para operaciones cotidianas o en caso de que hubiese habido una avería inesperada.
La nave procesaba las instrucciones usando un subsistema de gestión de datos para las actividades de la nave y sus instrumentos, este sistema fue el cerebro de la nave. Los datos eran almacenados en dos grabadoras de estado sólido, en las que se almacenaban los datos relativos a la nave así como a los descubrimientos científicos para su posterior transmisión a la Tierra de forma periódica además de almacenar varios programas. Una vez enviados, los datos eran borrados para dejar espacio a otros nuevos. Las dos grabadoras tenían una capacidad de 2Gb y estaban protegidas de la radiación mediante una cubierta de aluminio. Todos los equipos electrónicos estaban montados en doce compartimientos controlados y protegidos de la radiación.
thumbnail|320px|Ensamblaje de la nave Cassini
Instrumentación