行星探测器巅峰之作，飞越35亿公里工作20年，坠毁前一睹土星真容

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看到题目，很多人会对卡西尼号土星探测器产生疑问，它是什么时候发射的，发射它的目的是什么？
相比于比较有名的行星和行星际探测器，比如旅行者号探测器，先驱者号探测器，水手号火星探测器，伽利略号木星探测器等等，卡西尼号土星探测器的名气就小很多，甚至很多人都不知道它的存在，但是知名度相对较小一点也不影响它的重要地位。

1997年10月发射的卡西尼号是人类历史上唯一一个绕行土星的探测器，土星这个太阳系第二大行星人类只有四次接触它的机会，前三次分别是先驱者11号、旅行者1号和2号，而这三次也仅仅是飞掠而已，真正意义环绕观测的，只有卡西尼号。而且卡西尼号只是卡西尼-惠更斯号探测器的一部分，另一部分惠更斯号着陆器成功降落在土星最大卫星土卫六上，这也是人类历史上第一次在其他行星的卫星上着陆的探测器。

卡西尼号背后的设计团队也是非常的庞大，卡西尼号计划共有17个国家参与，是美国航天局与欧洲航天局合作的最大手笔，是人类历史上最大的国际空间课题合作项目之一，也是人类历史上迄今为止复杂程度最高的行星探测器，卡西尼号重达6.4吨，直径3米，长度7米，配备了27种当时最为先进的科学设备，其目的只有一个：揭开土星的“神秘面纱”。

长达7年的漫长旅途

地球和土星的距离是一只变动的，大概的距离范围在13-16亿公里左右，而单纯地想用火箭将探测器直接送到土星，先不讨论到底需要多少燃料，这十几亿公里的路程耗费的时间就是一个巨大的问题，于是在设计卡西尼号的飞行路线时，就直接放弃了这种“最直接”的方法，选择了一种星际旅行最常使用的“迂回战术”——借助行星的引力也就是引力弹弓效应来加速。
对于引力弹弓效应，可以这样理解：探测器以初始速度飞掠行星的时候，会被行星的引力而改变轨道方向，如果行星是静止的，那么探测器即便是轨道方向变了但是速度不会变化，但是如果行星本身以一定的速度运动，那探测器的速度就变成了行星速度和探测器初速度的结合，或是增加或是降低。

卡西尼号在发射第一次离开地球之后并没有直接奔向土星，而是首先飞掠过了金星，获得了金星引力提供的加速，绕太阳一周后，再次经过金星获得了第二次加速，在离开金星后又第二次与地球相遇，获得了地球引力提供的加速，此时卡西尼号才开始向太阳系的外层进发，时间来到了2000年12月，卡西尼号飞掠木星，并获得了木星引力提供的加速，这才开始真正朝着土星前进。

虽然地球和土星之间的距离最远不过16亿公里，但是为了利用引力弹弓效应，卡西尼号整整飞行航程达到了35亿公里，整个历程耗时6年8个月，直到2004年7月1日才顺利进入土星的环绕轨道。不过，卡西尼号的“迂回战术”并没有浪费时间，相反，整个航行时长并没有延长，而燃料却极大地节省下来。
在土星工作13年后，为什么下令坠毁卡西尼号

前面说了卡西尼号通过引力弹弓效应在飞往土星的路途中并没有消耗太多的燃料，这并不意味着卡西尼号携带的燃料不多，只是土星的情况远比火星、金星这种行星的轨道状态复杂得多，需要燃料来维持轨道。
土星的轨道状态有多复杂？土星是太阳系中内扁率最大气态巨行星，也就是说土星就是一个大椭球，土星拥有八大行星中最多的卫星数量，大概有200多颗，已经确认的就有82颗，而明确轨道的就有60个左右，这就导致了土星的引力摄动情况非常复杂，卡西尼号压根就没有明确的轨道，都是对其实时监控然后使用燃料干预，才让卡西尼号得以维持目标轨道，这一调就是13年。

卡西尼号走过的轨道，不同颜色代表不同年份

这也意味着如果燃料耗光了，卡西尼号飞到哪里都是一个未知数，然而土星众多卫星中，却有两个可能存在生命的“另类”，它们分别是土卫二和土卫六。
土卫二是一个冰冻卫星，但是冰盖下有着比地球水量还大得多的巨型海洋，并且土卫二的地质活动活跃，经常有冰下火山爆发，这样的环境是有可能诞生生命的。
土卫六更加神奇，土卫六有着以氮气为主的厚重大气，大气压与地球相差不大，大气中存在着甲烷等温室气体，这给了维持土卫六地表温度提供了条件，也是大阳系中最有可能存在生命的星球。

如果卡西尼号意外降落在这两个星球上，其本身的燃料含有剧毒，其电机和热源也含有放射性，甚至还有可能携带地球上的细菌等微生物或者营养物质，这些都有可能污染两个星球上原有的生态环境，所以最安全的办法就是让卡西尼号坠毁在土星的大气层里。
“伟大终章”卡西尼号，最后的任务

对于工作20年的卡西尼号，它的归宿有没有可能是降落在土星上，或者像旅行者号飞离太阳系？

土星作为一个气态巨行星，本身来说并没有真正意义上的“陆地”，其内核由岩石和冰组成，向外就是多层金属氢和气体包裹着，这也就不存在让卡西尼号着陆的可能了，厚重的大气层就会将卡西尼号碾压焚毁。而且当初旅行者1号是借助土星和土卫六的合力才被甩出太阳系黄道平面的，卡西尼号在土星轨道想要摆脱土星的引力非常难，土星的逃逸速度是35.5千米/秒，约是地球的3倍，需要耗费巨量的燃料，留着这些燃料还不如多围绕着土星研究。
卡西尼号在燃料耗尽在即的时候，它的最后的任务是投入土星大气层的怀抱，将大气层内部所能观测到的所有情况发回地球，这也是一项极具科研意义的任务，毕竟13年来为了防止卡西尼号被土星大气层撕碎，一直保持“远观”的安全距离，这种近距离亲密接触还是第一次，也是唯一一次。

最后，卡西尼号也不负众望，在身体被撕碎前一瞬间，将土星大气层内部的照片和重要数据发回地球，算是对20年的生涯画上了圆满的句号，人类也首次看到了土星大气层内部的样子，至于大气层数据，将会对土星的研究有新的发现。

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