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Text File  |  1993-06-28  |  17KB  |  381 lines

  1. FACT SHEET:            THE CASSINI MISSION
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.      Circled by distinctive rings and attended by a coterie of a
  8. dozen and a half moons, Saturn has been called one of the most
  9. intriguing planetary realms in the solar system.  Its largest
  10. moon, Titan, boasts organic chemistry that may hold clues to how
  11. life formed on the primitive Earth.
  12.  
  13.      Saturn and Titan will be the destination for the Cassini
  14. mission, a project under joint development by NASA, the European
  15. Space Agency and the Italian Space Agency.  The U.S. portion of
  16. the mission is managed for NASA by the Jet Propulsion Laboratory.
  17.  
  18.      After arriving at the ringed planet, the Cassini orbiter
  19. will release a probe, called Huygens, which will descend to the
  20. surface of Titan.  The Cassini orbiter will then continue on a
  21. mission of at least four years in orbit around Saturn.
  22.  
  23.  
  24. MISSION PROFILE
  25.  
  26.      Launched in October 1997 on a Titan IV-Centaur rocket from
  27. Cape Canaveral, Florida, Cassini will first execute two gravity-
  28. assist flybys of Venus, then one each of the Earth and Jupiter to
  29. send it on to arrive at Saturn in June 2004.
  30.  
  31.      Upon reaching Saturn, Cassini will swing close to the planet
  32. -- to an altitude only one-sixth the diameter of Saturn itself --
  33. to begin the first of some five dozen orbits during the rest of
  34. its four-year mission.
  35.  
  36.      In late 2004, Cassini will release the European-built
  37. Huygens probe for its descent of up to two and a half hours
  38. through Titan's dense atmosphere.  The instrument-laden probe
  39. will beam its findings to the Cassini orbiter to be stored and
  40. finally relayed to Earth.
  41.  
  42.      During the course of the Cassini orbiter's mission, it will
  43. execute some three dozen close flybys of particular bodies of
  44. interest -- including more than 30 encounters of Titan and at
  45. least four of selected icy satellites of greatest interest.  In
  46. addition, the orbiter will make at least two dozen more distant
  47. flybys of the Saturnian moons. Cassini's orbits will also allow
  48. it to study Saturn's polar regions in addition to the planet's
  49. equatorial zone.
  50.  
  51.      Throughout the mission, costs will be contained and
  52. efficiency enhanced by streamlined operations.  The Cassini
  53. Project uses simplified organizational groups to make decisions;
  54. flight controllers will take advantage of high-level building
  55. blocks of spacecraft action sequences to carry out mission
  56. activities.
  57.  
  58.  
  59. SATURN SCIENCE
  60.  
  61.      "I do not know what to say in a case so surprising, so
  62. unlooked for and so novel," Galileo Galilei wrote in 1612.  The
  63. source of the Italian astronomer's astonishment:  Only two years
  64. after he discovered them, the rings of Saturn vanished before his
  65. eyes.
  66.  
  67.      Not that Galileo, however, recognized the rings for what
  68. they were when he first sighted them in 1610.  Having recently
  69. discovered Jupiter's major moons, he assumed that what he saw
  70. next to Saturn were two sizable companions close to the planet. 
  71. Two years later, however, they abruptly disappeared.  In a few
  72. more years, they mysteriously returned, larger than ever. 
  73. Galileo concluded that what he saw were some sort of "arms" that
  74. grew and disappeared for unknown reasons.
  75.  
  76.      Nearly half a century later, the Dutch scientist Christiaan
  77. Huygens solved the puzzle that vexed Galileo.  Thanks to better
  78. optics, Huygens was able to pronounce in 1659 that the companions
  79. or arms decorating Saturn were in fact a set of rings.  The rings
  80. were tilted so that, as Saturn orbited the Sun every 29 years,
  81. the sheet of rings would occasionally seem to vanish as viewed
  82. on-edge from Earth.
  83.  
  84.      While observing Saturn, Huygens also discovered the moon
  85. Titan.  A few years later, the French-Italian astronomer Jean-
  86. Dominique Cassini added several other key Saturn discoveries. 
  87. Using new telescopes, Cassini discovered Saturn's four other
  88. major moons -- Iapetus, Rhea, Tethys, and Dione.  In 1675, he
  89. discovered that Saturn's rings are split largely into two parts
  90. by a narrow gap -- known since as the "Cassini Division."
  91.  
  92.      We now know that Saturn is one of four giant gaseous (and
  93. ringed) planets in the solar system, joined by Jupiter, Uranus,
  94. and Neptune.  Second in size only to Jupiter, Saturn is nearly
  95. ten times the diameter of Earth and its volume would enclose more
  96. than 750 Earths.  Even so, its mass is only 95 times that of
  97. Earth; with a density less than that of water, it would float in
  98. an ocean if there were one big enough to hold it.
  99.  
  100.      Unlike rocky inner planets such as Earth, Saturn and the
  101. other gas giants have no surface on which to land.  A spacecraft
  102. pilot foolhardy enough to descend into its atmosphere would
  103. simply find the surrounding gases becoming denser and denser, the
  104. temperature progressively hotter; eventually the craft would be
  105. crushed and melted.
  106.  
  107.      A large, modern telescope will reveal Saturn banded in pale
  108. yellow and gray; photos from the Voyager 1 and 2 spacecraft that
  109. flew by Saturn in the early 1980s showed even more detail in the
  110. cloud tops of its upper atmosphere.  Its neighbor Jupiter runs
  111. toward reds, whereas the more remote Uranus and Neptune are
  112. shades of blue.  
  113.  
  114.      Why the distinctive colors?  The answer, in part, is because
  115. of how far each planet is from the Sun.  This in turn determines
  116. the temperature, which decides which chemicals will be gases,
  117. fluids or ices.  At Saturn -- some 10 times more distant from the
  118. Sun than the Earth is -- the temperature is about -180 C (-290
  119. F).  In addition to two primary, colorless gases -- hydrogen and
  120. helium -- ammonia is relatively plentiful in the planet's upper
  121. atmosphere.  We do not understand fully, however, the source of
  122. the colors in Saturn's clouds -- an issue that the Cassini
  123. mission may well resolve.
  124.  
  125.      
  126. The Rings
  127.  
  128.      Although the best telescopes on Earth show three nested main
  129. rings about Saturn, we now know that the ring system is a
  130. breathtaking collection of thousands of ringlets.  They are not
  131. solid but rather are made up of countless unconnected particles,
  132. ranging in size from nearly invisible dust to icebergs the size
  133. of a house.  The spacing and width of the ringlets are
  134. orchestrated by gravitational tugs from a retinue of orbiting
  135. moons and moonlets, some near ring edges but most far beyond the
  136. outermost main rings.  Instruments tell us that the rings contain
  137. water ice, which may cover rocky particles.
  138.  
  139.      There are ghostly "spokes" in the rings that flicker on and
  140. off.  What causes them?  Scientists believe they may be
  141. electrically charged particles, but we do not really know.  Where
  142. do the subtle colors in Saturn's rings come from?  We cannot say;
  143. the Cassini mission may well provide the answer.
  144.  
  145.      And what is the origin of the rings themselves?  One theory
  146. is that they are the shattered debris of moons broken apart by
  147. repeated meteorite impacts.  Another theory is that the rings are
  148. leftover material that never formed into larger bodies when
  149. Saturn and its moons condensed.  Scientists believe that Saturn's
  150. ring system may even serve as a partial model for the disc of gas
  151. and dust from which all the planets formed about the early Sun. 
  152. The Cassini mission will undoubtedly give us important clues.
  153.  
  154.  
  155. Mysterious Moons
  156.  
  157.      Saturn has the most extensive system of moons of any planet
  158. in the solar system -- ranging in diameter from about 40
  159. kilometers (24 miles) to 5,150 kilometers (3,200 miles), larger
  160. than the planet Mercury.  Most are icy worlds heavily studded
  161. with craters caused by impacts very long ago.
  162.  
  163.      The moon Enceladus, however, poses a mystery.  Although
  164. covered with water ice like Saturn's other moons, it displays an
  165. abnormally smooth surface; there are very few impact craters on
  166. the portions seen by Voyager.  Has much of the surface of
  167. Enceladus recently melted to erase craters?  Could the moon also
  168. contain ice volcanoes that provide particles for Saturn's most
  169. distant faint ring beyond the three main rings?
  170.  
  171.      Saturn's moon Iapetus is equally enigmatic.  On one side --
  172. the trailing side in its orbit -- Iapetus is one of the brightest
  173. objects in the solar system, while its leading side is one of the
  174. darkest.  Scientists surmise that the bright side is water ice
  175. and the dark side is an organic material of some kind.  But how
  176. the dark material got there is a mystery.  Did it rise up from
  177. the inside of the moon, or was it deposited from the outside? 
  178. The puzzle is compounded by the fact that the dividing line
  179. between the two sides is inexplicably sharp.
  180.  
  181.      
  182. Titan
  183.  
  184.      But by far the most intriguing natural satellite of Saturn
  185. is its largest.  Titan lies hidden beneath an opaque atmosphere
  186. more than fifty percent denser than Earth's.  Titan has two major
  187. components of Earth's atmosphere -- nitrogen and oxygen -- but
  188. the oxygen is likely frozen as water ice within the body of the
  189. moon.  If Titan received more sunlight, its atmosphere might more
  190. nearly resemble that of a primitive Earth.
  191.  
  192.      What fascinates scientists about Titan's atmosphere is that
  193. it is filled with a brownish orange haze made of complex organic
  194. molecules, falling from the sky to the surface.  Thus in many
  195. ways it may be a chemical factory like the primordial Earth.
  196.  
  197.      Most scientists agree that conditions on Titan are too cold
  198. for life to have evolved -- although the most daring speculate
  199. about the possibility of lifeforms in covered lakes of liquid
  200. hydrocarbons warmed by the planet's internal heat.  Yet even if
  201. Titan proves to be lifeless, as expected, understanding chemical
  202. interactions on the distant moon may help us understand better
  203. the chemistry of the early Earth -- and how we came to be.
  204.  
  205.  
  206. THE CASSINI SPACECRAFT
  207.  
  208.      The Cassini orbiter weighs a total of 2,150 kilograms (4,750
  209. pounds); after attaching the 350-kilogram Huygens probe and
  210. loading propellants, the spacecraft weight at launch is 5,630
  211. kilograms (12,410 pounds).  Because of the very dim sunlight at
  212. Saturn's orbit, solar arrays are not feasible and plans call for
  213. power to be supplied by a set of radioisotope thermoelectric 
  214. generators, which use heat from the natural decay of plutonium to 
  215. generate electricity to run Cassini.  These power generators are 
  216. of the same design as those used on the Galileo and Ulysses 
  217. missions.
  218.  
  219.      Equipment for a total of twelve science experiments is
  220. carried onboard the Cassini orbiter.  Another six fly on the
  221. Huygens Titan probe, which will detach from the orbiter some four
  222. to five months after arrival at Saturn.
  223.  
  224.      The Cassini orbiter advances and extends the United States'
  225. technology base with several innovations in engineering and
  226. information systems.  Whereas previous planetary spacecraft used
  227. onboard tape recorders, Cassini pioneers a new solid-state data
  228. recorder with no moving parts.  The recorder will be used in more
  229. than twenty other missions both within and outside NASA.
  230.  
  231.      Similarly, the main onboard computer that directs operations
  232. of the orbiter uses a novel design drawing on new families of
  233. electronic chips.  Among them are very high-speed integrated
  234. circuit (VHSIC) chips developed under a U.S. government-industry
  235. research and development initiative.  Also part of the computer
  236. are powerful new application-specific integrated circuit (ASIC)
  237. parts; each component replaces a hundred or more traditional
  238. chips.
  239.  
  240.      Elsewhere on the Cassini orbiter, the power system benefits
  241. from an innovative solid-state power switch being developed from
  242. the mission.  This switch will eliminate rapid fluctuations
  243. called transients that usually occur with conventional power
  244. switches, with a significantly improved component lifetime.
  245.  
  246.  
  247. Huygens Titan Probe
  248.  
  249.      The Huygens probe, supplied by the European Space Agency,
  250. carries a well-equipped robotic laboratory that it will use to
  251. scrutinize the clouds, atmosphere, and surface of Saturn's moon
  252. Titan.
  253.  
  254.      Released by the Cassini orbiter in late 2004, the Huygens
  255. probe will drop into Titan's atmosphere some three weeks later. 
  256. As the 2.7-meter-diameter (8.9-foot) probe enters the atmosphere
  257. it will begin taking measurements in the haze layer above the
  258. cloud tops.  As it descends -- first on a main parachute and
  259. later on a drogue chute for stability -- various instruments will
  260. measure the temperature, pressure, density, and energy balance in
  261. the atmosphere.
  262.  
  263.      As the Huygens probe breaks through the cloud deck, a camera
  264. will capture pictures of the Titan panorama.  Instruments will
  265. also be used to study properties of Titan's surface remotely --
  266. and perhaps directly, should the probe survive the landing.
  267.  
  268.      Many scientists theorize that Titan may be covered by lakes
  269. or oceans of methane or ethane, so the Huygens probe is designed
  270. to function even if it lands in liquid.  If the battery-powered
  271. probe survives its landing, it will relay measurements from
  272. Titan's surface until the Cassini orbiter flies beyond the
  273. horizon and out of radio contact.
  274.  
  275.  
  276. Cassini Orbiter Experiments
  277.  
  278.      -- Imaging science subsystem:  Takes pictures in visible,
  279. near-ultraviolet, and near-infrared light.
  280.  
  281.      -- Cassini radar:  Maps surface of Titan using radar imager
  282. to pierce veil of haze.  Also used to measure heights of surface
  283. features.
  284.  
  285.      -- Radio science subsystem:  Searches for gravitational
  286. waves in the universe; studies the atmosphere, rings, and gravity
  287. fields of Saturn and its moons by measuring telltale changes in
  288. radio waves sent from the spacecraft.
  289.  
  290.      -- Ion and neutral mass spectrometer:  Examines neutral and
  291. charged particles near Titan, Saturn, and the icy satellites to
  292. learn more about their extended atmospheres and ionospheres.
  293.  
  294.      -- Visual and infrared mapping spectrometer:  Identifies the
  295. chemical composition of the the surfaces, atmospheres, and rings
  296. of Saturn and its moons by measuring colors of visible light and
  297. infrared energy given off by them.
  298.  
  299.      -- Composite infrared spectrometer:  Measures infrared
  300. energy from the surfaces, atmospheres, and rings of Saturn and
  301. its moons to study their temperature and composition.
  302.  
  303.      -- Cosmic dust analyzer:  Studies ice and dust grains in and
  304. near the Saturn system.
  305.  
  306.      -- Radio and plasma wave science:  Investigates plasma waves
  307. (generated by ionized gases flowing out from the Sun or orbiting
  308. Saturn), natural emissions of radio energy, and dust.
  309.  
  310.      -- Cassini plasma spectrometer:  Explores plasma (highly
  311. ionized gas) within and near Saturn's magnetic field.
  312.  
  313.      -- Ultraviolet imaging spectrograph:  Measures ultraviolet
  314. energy from atmospheres and rings to study their structure,
  315. chemistry, and compositon.
  316.  
  317.      -- Magnetospheric imaging instrument:  Images Saturn's
  318. magnetosphere and measures interactions between the magnetosphere
  319. and the solar wind, a flow of ionized gases streaming out from
  320. the Sun.
  321.  
  322.      -- Dual technique magnetometer:  Describes Saturn's magnetic
  323. field and its interactions with the solar wind, the rings, and
  324. the moons of Saturn.
  325.  
  326.  
  327. Huygens Probe Experiments
  328.  
  329.      -- Descent imager and spectral radiometer:  Makes images and
  330. measures temperatures of particles in Titan's atmosphere and on
  331. Titan's surface.
  332.  
  333.      -- Huygens atmospheric structure instrument:  Explores the
  334. structure and physical properties of Titan's atmosphere.
  335.  
  336.      -- Gas chromatograph and mass spectrometer:  Measures the
  337. chemical composition of gases and suspended particles in Titan's
  338. atmosphere.
  339.  
  340.      -- Aerosol collector pyrolyzer:  Examines clouds and
  341. suspended particles in Titan's atmosphere.
  342.  
  343.      -- Surface science package:  Investigates the physical
  344. properties of Titan's surface.
  345.  
  346.      -- Doppler wind experiment:  Studies Titan's winds from
  347. their effect on the probe during its descent.
  348.  
  349.  
  350. THE INTERNATIONAL TEAM
  351.  
  352.      Hundreds of scientists and engineers from 14 European
  353. countries and 32 states of the United States make up the team
  354. designing, fabricating and flying the Cassini-Huygens spacecraft.
  355.  
  356.      In the United States the mission is managed by NASA's Jet
  357. Propulsion Laboratory in Pasadena, California, where the Cassini
  358. orbiter is also being designed and assembled.
  359.  
  360.      Development of the Huygens Titan probe is managed by the
  361. European Space Technology and Research Center (ESTEC).  ESTEC
  362. will use a prime contractor in southern France, with equipment
  363. supplied by many European countries; the batteries and two
  364. scientific instruments will come from the United States.
  365.  
  366.      The Italian Space Agency is contributing the Cassini
  367. orbiter's dish-shaped high-gain antenna as well as significant
  368. portions of three science instruments.
  369.  
  370.      Communications with Cassini during the mission will be
  371. carried out through stations of NASA's Deep Space Network in
  372. California, Spain, and Australia.  Data from the Huygens probe
  373. will be received at an operations complex in Darmstadt, Germany.
  374.  
  375.      At JPL, Richard J. Spehalski is Cassini project manager. 
  376. Dr. Dennis Matson is Cassini project scientist.
  377.  
  378.                               #####
  379.  
  380. 3-19-93 FOD
  381.