Cassini bola americká planetárna sonda určená na prieskum planéty Saturn, jeho prstencov a jeho mesiacov. Bola súčasťou kombinovanej misie Cassini-Huygens. Na jej prístrojovom vybavení sa podieľali aj európska organizácia pre výskum vesmíru ESA a talianska národná kozmická agentúra ASI. Stala sa celkovo štvrtou sondou, ktorá skúmala planétu Saturn, prvou sondou, ktorá skúmala Saturn z jeho orbity a tiež sondou skúmajúcou ho z najväčšej blízkosti – rekordné priblíženie k planéte dosiahlo .
Pomenovanie dostala podľa astronóma Cassiniho, ktorý objavil štyri Saturnove mesiace a Cassiniho medzeru v prstencoch Saturna. Cassini bola prvou sondou, ktorá skúmala Saturn od preletu sondy Voyager 2 v roku 1981. Sonda bola vypustená v roku 1997 a niekoľkokrát preletela okolo Zeme a Venuše. Každý z týchto gravitačných manévrov sondu urýchlil, čím sa podstatne skrátila doba príletu k Saturnu. K svojmu cieľu sa priblížila v júni 2006. Zážihom brzdiaceho motora sa 1. júla 2004 dostala na obežnú dráhu okolo Saturna, na ktorej zotrvala až do septembra 2017, kedy zanikla zhorením v atmosfére planéty. Sonda počas svojej činnosti získala 635 GB cenných informácií o systéme Saturna. 26. apríla 2017, pár mesiacov pred koncom svojej misie, vletela ako prvý ľuďmi vyrobený objekt cez medzeru medzi Saturnom a vnútorným okrajom jeho prstencov.
História projektu Prvý prieskum planéty Saturn zblízka uskutočnila sonda Pioneer 11 v roku 1979. O rok neskôr okolo Saturnu preletel Voyager 1, ktorý uskutočnil aj tesný prelet okolo Saturnovho najväčšieho mesiaca Titanu. Tretí prieskum planéty sondou, opäť len formou preletu, sa uskutočnil v roku 1981, keď okolo neho preletela sonda Voyager 2. Po tomto prelete nastalo dlhé obdobie, počas ktorého vonkajšie časti slnečnej sústavy neboli skúmané žiadnou sondou. 17. apríla 1983 boli definované štyri projekty na výskum slnečnej sústavy, medzi ktorými bol aj projekt s označením Titan Probe/Radar Mapper (TPRM) a ktorého hlavným cieľom mal byť mesiac Titan. Na jeseň 1984 sa americká kozmická agentúra NASA obrátila na ESA a ponúkla jej spoluprácu na tomto projekte. Ďalšie plánovanie prinieslo návrh označený Titan Probe/Saturn Orbiter (TPSO), ktorý sa už viac približoval súčasnej podobe misie Cassini-Huygens. Stavba sondy Cassini bola schválená začiatkom deväťdesiatych rokov. right|thumb|Sonda Cassini v Kennedyho vesmírnom stredisku, august 1997 thumb|150-gramová plutóniová peleta približne veľkosti cukríka marshmallow, určená pre rádioizotopový termoelektrický generátor (RTG) sondy Cassini. Peleta je samovoľne do červena rozžeravená teplom, produkovaným alfa rozpadom izotopu 238Pu, z ktorého oxidu je vyrobená.
Konštrukcia Sonda bola trojosovo stabilizovaná, mala dĺžku 6,8 metra a najväčšiu šírku 4 metre. Trojosová stabilizácia sa realizovala buď pomocou troch zotrvačníkov alebo prostredníctvom 16 malých reaktívnych motorčekov. Jej prázdna hmotnosť bez pohonných látok a pristávacieho puzdra Huygens bola , čím sa radila medzi najťažšie planetárne sondy (ťažšie boli už len sondy z programu Fobos). Hlavné teleso sondy malo približne valcovitý tvar a skladalo sa z troch modulov. Medzi dvoma konštrukčnými modulmi bol jeden pohonný. Z telesa sondy vyčnievalo množstvo nosníkov, z ktorých najväčší bola dlhá tyč nesúca magnetometer. Veľká časť sondy a jej prístrojov bola ukrytá pod fóliami, ktoré ich chránili pred extrémnymi podmienkami v kozme. Vrstvy krytu z myláru mali za úlohu chrániť sondu pred nárazmi mikrometeoroidov. Jednotlivé stavebné prvky sondy boli prepojené približne 22 000 spojmi a asi 12-timi kilometrami káblov.
Nosná konštrukcia sondy bola tvorená kostrou poskytujúcou mechanickú oporu a rozmiestnenie všetkého vybavenia sondy. Navyše poskytovala odtienenie rádiového rušenia, kozmického žiarenia a zabezpečovala ochranu pred dopadmi mikrometeoridov. Všetky systémy sondy boli zdvojené pre prípad poruchy niektorého z nich. Sonda prijímala povely z riadiaceho strediska prostredníctvom rádiového systému. Vedecké a technické údaje určené na odvysielanie na Zem boli najprv spracované a sformátované v povelovom a dátovom systéme a až potom boli odovzdané do rádiového subsystému. Kapacita pamäte povelového a dátového subsystému predstavovala 512 kB v časti RAM (Random Access Memory) a 8 kB v časti PROM (Programmable Read-Only Memory). Pohonný systém sondy obsahoval 16 malých motorčekov s ťahom 0,5 N a ich palivom bol hydrazín. Týmito motorčekmi bolo možné ovplyvňovať orientáciu sondy a prípadne vykonávať drobné korekcie jej dráhy. Zabezpečovali tiež, aby sonda nezačala nežiaduco rotovať, keď prelietala v tesnej blízkosti (približne 1 000 km) okolo mesiaca Titan. Do rotácie ju vtedy privádzal odpor zvyškov jeho hustej atmosféry. Väčšie korekcie sa uskutočňovali prostredníctvom dvojice hlavných motorov na monomethylhydrazín, ktoré mali ťah približne 445 N. Motory boli umiestnené na pohyblivých závesoch a chránené vysúvateľným krytom proti mikrometeoroidom.
Komunikáciu zaisťovala hlavne vysokozisková parabolická anténa schopná vysielať v pásmach X, Ka, S a Ku. V priebehu letu vo vnútorných častiach slnečnej sústavy sa táto anténa používala ako tienidlo voči Slnku. Pod anténou boli navesené bloky s elektronikou radaru a palubných počítačov. Sonda obsahovala ešte dve nízkoziskové tyčové antény pre pásmo X.
Pretože Saturn je desaťkrát ďalej od Slnka ako Zem, tok slnečného žiarenia je príliš nízky na to, aby elektrickú energiu mohli poskytovať solárne panely. Sonda bola preto vybavená termoelektrickými generátormi, ktoré získavali teplo z rádioaktívneho rozpadu plutónia 238Pu. Rádioizotopový generátor nesie oxidu plutoničitého. Teplo produkoval alfa rozpad izotopu 238Pu (polčas premeny 87,7 roka). Kvôli tomu sa počas príprav na štart objavili protesty od odporcov používania termojadrových článkov na palubách sond. Jej elektrický výkon na začiatku misie dosahoval 888 W.
Vedecké vybavenie Sonda niesla súbor vedeckých prístrojov, ktorý tvorili: kamerový systém s dvoma CCD kamerami ISS (Imaging Science Subsystem); ultrafialovo zobrazujúci spektrograf UVIS (Ultraviolet Imaging Spectrograph); mapujúci spektrograf pre viditeľnú a infračervenú oblasť VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer); kombinovaný infračervený spektrometer CIRS (Composite Infrared Spectrometer); rádiolokátor a radarový výškomer CR (Cassini Radar); rádiový systém RSS (Radio Science Subsystem); analyzátor kozmického prachu CDA (Cosmic Dust Analyzer); plazmový spektrometer CAPS (Cassini Plasma Spectrometer); hmotnostný spektrometer INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer); magnetometer MAG (Magnetometer); magnetosférické zobrazovacie zariadenie MIMI (Magnetospheric Imaging Instrument); súbor prístrojov pre štúdium vlastností plazmy RPWS (Radio and Plasma Wave Science). Okrem toho sa pozemné sledovanie rádiového signálu vysielaného sondou využívalo jednak na štúdium vysokej atmosféry a ionosféry planéty, jednak na skúmanie vlastností gravitačného poľa Saturnu a jeho jednotlivých mesiacov. Plošiny s vedeckými prístrojmi boli na nádržiach pohonných hmôt v prevádzkovom module.
Počas letu po medziplanetárnej dráhe a v začiatočnej fáze letu sondy Cassini po obežnej dráhe okolo planéty k nej bola pripojená aj sonda Huygens určená na prieskum mesiaca Titan. right|thumb|Štart sondy Cassini 15. októbra 1997 s nosnou raketou Titan 4B Centaur Odklady štartu Prvý plánovaný dátum štartu bol 6. október 1997, ten sa však nepodarilo dodržať pre poruchu klimatizačného zariadenia na module Huygens. Následné poškodenie ochrannej fólie puzdra zapríčinilo týždenný odklad. Ďalší plánovaný dátum štartu bol 13. október, ale tentoraz štartu zabránilo nepriaznivé počasie na myse Canaveral.
Priebeh letu Štart prebehol 15. októbra 1997 z kozmodrómu na myse Canaveral na Floride. V čase 09:19 UT prebehlo navedenie na únikovú dráhu, ktoré bolo mimoriadne presné. Odchýlka rýchlosti bola menšia než 0,02 %, smerová odchýlka do 0,004°. 42 minút po štarte sa teleso sondy oddelilo od nosnej rakety.
USA rozhodli, že vzhľadom na veľkú hmotnosť sondy budú počas letu k Saturnu využité gravitačné manévre pri dvoch preletoch okolo Venuše (26. apríla 1998 vo výške a 24. júna 1999 vo výške ) a okolo Zeme (18. augusta 1999 vo výške ). Pri prelete pásom asteroidov sa priblížila na niekoľko miliónov kilometrov k planétke 2685 Masursky. Okolo Jupitera preletela (30. decembra 2000 vo výške približne 10 mil. km). Každý z týchto gravitačných manévrov sondu urýchlil, čím sa podstatne skrátila doba príletu k Saturnu. Tento typ trajektórie sa nazýva VVEJGA (Venus-Venus-Earth-Jupiter Gravity Assist). Prelety okolo Venuše a Zeme boli využité na kalibráciu vedeckých prístrojov, v oblasti planéty Jupiter sonda uskutočňovala v obmedzenom rozsahu vedecké merania. Medzi vedecké ciele výskumu Jupitera patrilo mapovanie oblačnej vrstvy atmosféry, vytvorenie jej trojrozmernej mapy, globálna meteorológia, mapovanie výskytu polárnych žiar, snímkovanie známych satelitov, hľadanie stôp atmosféry na nich a tiež hľadanie ďalších, dovtedy neznámych obežníc Jupitera a mapovanie jeho rozsiahlej magnetosféry. Pri najväčšom priblížení bola sonda od vrchných mrakov Jupitera vzdialená 9,72 miliónov km. Z tejto vzdialenosti urobila zábery planéty s rozlíšením na pixel.
Okrem gravitačných zrýchlení sonda absolvovala ešte niekoľko dráhových korekcií.
Prílet k Saturnu Do sféry gravitačného vplyvu Saturnu vstúpila sonda 9. marca 2004. 27. mája sonda vykonala manéver, ktorý ju dostal na preletovú dráhu okolo vzdialeného Saturnovho mesiaca Phoebe. 11. júna sonda uskutočnila najtesnejšie priblíženie k tomuto mesiacu vo vzdialenosti . V priebehu preletu boli všetky optické prístroje sondy orientované na Phoebe. Boli získané podrobné snímky tohto mesiaca a vďaka nim mohla byť vytvorená základná nomenklatúra povrchových útvarov. Okrem preletu okolo Phoebe sonda minula v podstatne väčších vzdialenostiach ešte niekoľko Saturnových mesiacov počas takzvaných necielených preletov, to znamená, že kvôli týmto preletom nebola dráha sondy nijako korigovaná. left|thumb|Mesiac Phoebe na zábere zo sondy Cassini Navedenie na orbitu a prvé pozorovania Zážihom hlavného korekčného motora na dobu 96 minút bola 1. júla 2004 sonda navedená na obežnú dráhu okolo planéty. Počas tohto kritického manévru sonda najprv preletela vo vzdialenosti od planéty rovinou Saturnových prstencov. Po skončení preletu sa sonda otočila, aby jej motory smerovali do protismeru letu. V čase 02:26 UT bolo z rozboru prichádzajúceho signálu zrejmé, že sonda prežila prelet nebezpečným prstencom, s ktorého časticami sa mohla zraziť a chystá sa na brzdiaci manéver. V čase 02:35:42 UT sa začal zážih hlavného motora. V čase 04:12 UT bol hlavný raketový motor vypnutý. Sonda Cassini sa stala prvou a doposiaľ (apríl 2025) jedinou umelou obežnicou Saturna. Zmena rýchlosti sondy počas zážihu bola /s. Manéver prebehol úplne bez problémov. Sonda začala vedecké pozorovania. V čase V 05:32 UT sonda začala druhý prelet rovinou Saturnových prstencov, počas ktorého zaznamenala 100 000 jednotlivých nárazov zrniečok prachu, ale žiadny z nich ju nepoškodil. Krátko po 12:30 UT začali do riadiaceho strediska prichádzať prvé snímky, ktoré boli urobené z bezprostrednej blízkosti prstencov. V čase 17:00 UT sa konala tlačová konferencia, na ktorej manažér projektu Robert Mitchell oznámil, že navádzanie na obežnú dráhu prebehlo perfektne.