26 октября в 16:44 UTC (09:44 PDT) американская межпланетная станция Cassini на скорости 6.1 км/с прошла на минимальном расстоянии 1174 км от поверхности Титана, совершив первый из 45 запланированных пролетов этого спутника. Напомним, что станция уже сближалась с Титаном: это произошло 3 июля 2004 г., вскоре после выхода Cassini на орбиту вокруг Сатурна. Однако на этот раз аппарат приблизился к Титану в 300 раз ближе, что позволило исследовать его более детально.
    В плане полета Cassini июльская встреча с Титаном имела обозначение Titan 0, а октябрьская - Titan A. И чтобы вернуться к Титану, нужно было сделать три маневра - OTM-2, -3 и -4. 23 августа станция Cassini успешно выполнила первый из них, более известный как маневр подъема периапсиса (PRM, Periapsis Raising Manoeuvre). Периапсис, или перицентр, - это самая близкая к Сатурну точка эллиптической орбиты, апоапсис (апоцентр) - наиболее далекая. Сразу после торможения 1 июля скорость КА достигала 30 км/с, однако маневр OTM-2 проводился на подлете к апоцентру первоначальной орбиты, когда скорость КА относительно Сатурна снизилась всего лишь на 325 м/с. Маршевый двигатель Cassini был настроен на тягу 443 Н (вместо обычных 450 Н). Импульс длился очень долго - 51 мин 08 сек и обеспечил приращение скорости 392.9 м/с. В истории полета Cassini он был третьим по длительности после большой коррекции 3 декабря 1998 г. (88 мин) и маневра выхода на орбиту вокруг Сатурна (97 мин). Об изменении параметров орбиты станции в результате маневра OTM-2 можно судить по данным, приведенным в таблице.

Чем же так интересен для исследователей этот далекий спутник Сатурна?

Диаметр Титана - 5150 км, он больше Плутона и Меркурия, а среди всех спутников планет Солнечной системы уступает по размерам только Ганимеду (5270 км). С Земли его можно наблюдать в телескоп как 'звезду' 8-й звездной величины, обращающуюся вокруг Сатурна в несколько раз дальше, чем система колец. Оборот вокруг Сатурна по орбите высотой около 1.222 млн км он совершает за 16 земных суток. Титан окружен атмосферой, плотность которой на 60% больше плотности земной, а давление у поверхности превышает земное в 1.5 раза. Это единственный в Солнечной системе спутник, обладающий таким 'солидным' атмосферным покровом. Иными словами, Титан - полностью сформировавшийся мир. И если бы он обращался вокруг Солнца, то мог бы считаться полноправной планетой. Однако самое необычное, относящееся к Титану, это то, как мало о нем известно. Первые космические снимки Титана были сделаны межпланетной станцией Voyager 1 в 1980 г. На них была видна только оранжевая непрозрачная атмосфера, настолько толстая, что увидеть сквозь нее какие-либо детали на поверхности оказалось невозможным. Однако удалось установить, что, подобно земной, атмосфера Титана в основном состоит из азота и напоминает по составу атмосферу Земли, какой она была миллиарды лет назад, до зарождения жизни.     Следующий шаг в изучении Титана был сделан после ввода в строй космического телескопа 'Хаббл'. Благодаря его инфракрасной камере удалось получить изображения яркого пятна на фоне более темных окружающих участков, занимающего примерно 90њ по долготе. Этому пятну дали имя Ксанаду - так назывался дворец, который построил монгольский хан Хубилай (Кублахан). Как считает научный специалист проекта Huygens Жан-Пьер Лебретон (Jean-Pierre Lebreton), яркий участок может являться континентом, а остальные - поверхностью океана. Полученное 'Хабблом' изображение из-за огромного расстояния до объекта исследования было нечетким, но, по крайней мере, к моменту прибытия 'Кассини' к Сатурну 1 июля 2004 г. никто уже не сомневался в том, что поверхность Титана не является однородной. Интерес к этому далекому спутнику подогревается еще и тем обстоятельством, что в его атмосфере обнаружено присутствие большого количества органических соединений: этана, метана, цианида водорода и ряда других. И если бы Титан был землеподобной планетой, то эти компоненты вполне могли бы быть признаками существования на нем жизни.     Известно, что под воздействием солнечного света метан разлагается. На Земле запасы метана пополняются из биосферы, поскольку он является побочным продуктом метаболизма многих организмов. Каким же образом это соединение оказалось в атмосфере Титана, температура поверхности которого составляет -180њC? В таких условиях существование жизни хоть и не исключено полностью, но очень маловероятно. Согласно одной экзотической теории, много лет назад удар метеорита мог генерировать количество энергии, достаточное для расплавления льда и поддержания вещества в жидком состоянии в течение нескольких тысячелетий. Но могла ли гипотетическая жизнь сформироваться за столь короткий срок?     Остается предположить, что, поскольку при такой низкой температуре метан и этан находятся в жидком состоянии, на поверхности Титана могут существовать лужи, озера и даже океаны из жидких углеводородов. Уже сам по себе этот факт является весьма интересным, но даже его проверить традиционными методами астрономии уже невозможно. Титан мог бы кишеть жизнью или быть усеянным руинами древней цивилизации, но мы бы не узнали об этом - поскольку его поверхность полностью закрыта от земного наблюдателя толстым слоем оранжевых облаков. Теперь же, с прибытием Cassini и Huygens'а в систему Сатурна, у ученых появилась возможность взглянуть на Титан практически в упор и даже, при благоприятном исходе миссии, прикоснуться к его поверхности.

Чем же так интересен для исследователей этот далекий спутник Сатурна?

Параметр	01.07.2004	23.08.2004
Наклонение	11.534њ	12.83њ
Большая полуось, км	4585959	4790340
Эксцентриситет	0.98239	0.896
Перицентр, км	80731	498970
Апоцентр, км	9091186	9081700

    7 сентября состоялся маневр OTM-3, целью которого было устранение неизбежных погрешностей 'большого' маневра OTM-2. На этот раз маршевый двигатель работал только 3.6 сек и изменил скорость станции на 0.49 м/с. 23 октября с помощью двигателей малой тяги была успешно проведена подлетная коррекция OTM-4. Импульс начался в 07:29:28 UTC и длился 7 мин 47 сек, приращение скорости составило 0.38 м/с. Расчетное время максимального сближения с Титаном было 26 октября в 15:30 UTC по бортовому времени станции. С учетом времени прохождения радиосигнала от Сатурна (1 час 14 мин) для земных наблюдателей это соответствовало 16:44 UTC. Далее все моменты приводятся именно в этой 'земной' системе - по времени прихода сигнала.
    Непосредственно во время пролета аппарат выполнял развороты, необходимые по программе научных наблюдений, и не имел связи с Землей. На бортовое запоминающее устройство было записано около 3.5 Гбит данных. Первые сигналы начали поступать с борта станции лишь 27 октября в 01:25 UTC (26 октября в 18:25 PDT). За время пролета камерами Cassini было сделано около 500 снимков Титана, и все они были переданы с борта станции на Землю в течение следующих 9 часов. При пролете планировалось всестороннее исследование природы Титана 11 научными приборами станции Cassini (за исключением анализатора пыли CDA). Вся аппаратура сработала штатно, правда, не обошлось без 'ложки дегтя в бочке меда': при считывании информации с композиционного ИК-спектрометра CIRS специалисты обнаружили искаженные данные. CIRS должен был измерить температуру и давление стратосферы Титана, и по этим данным предполагалось уточнить высоту ввода парашютной системы зонда Huygens. Было принято решение отключить питание прибора и перезагрузить его. В течение 24 часов CIRS был заново включен, оказался в норме и уже через несколько дней вел наблюдения кольца F и атмосферы Сатурна. По-видимому, причиной сбоя была подача неверной команды.

Циклограмма пролета станции Cassini у Титана 26 октября 2004 г.
Время, UTC	Время, от момента пролета (час:мин)	Событие
25 октября, 18:30	Т-22:14	Начало научных наблюдений на подлете
26 октября, 14:56	Т-01:48	Переход в режим управления на ЖРД для съемки радиолокатором RADAR. На подлете также работают камера ISS и масс-спектрометр ионов и нейтральных атомов INMS
16:44	Т+00:00	Максимальное сближение с Титаном. Начало радиолокационной съемки с высоким разрешением
16:50	Т+00:06	Начало радиолокационной съемки с низким разрешением
17:00	Т+00:16	Начало использования радара в режиме высотомера
17:59	Т+01:15	Переход в режим стабилизации на маховиках
18:07	Т+01:23	Станция пересекает плоскость колец в восходящем узле траектории
27 октября, 01:30	Т+08:46	Начало сброса научных данных на комплекс дальней связи под Мадридом
01:41	Т+08:57	Начало передачи первых изображений Титана
07:30	Т+14:46	Начало передачи блоков данных радарной съемки
10:30	Т+17:46	Завершение считывания научных данных с борта Cassini
28 октября, 11:33	Т+42:49	Прохождение перицентра (6.2 радиусов Сатурна, фазовый угол 104њ)
21:13	Т+52:29	Станция пересекает плоскость колец в нисходящем узле траектории (8.1 радиусов Сатурна, через внешний край кольца E)
29 октября, 01:29	T+56:45	Коррекция OTM-5

    С помощью видовой научной подсистемы ISS (узкоугольная и широкоугольная камеры Cassini) были получены чрезвычайно интересные снимки поверхности Титана со средним и высоким разрешением. В частности, была снята область посадки зонда Huygens, намеченной на 14 января 2005 г.
    24 октября на подлете узкоугольной камерой был сделан снимок (рис. 1), на котором можно отчетливо видеть большую яркую континентообразную область Ксанаду. Снимок был сделан через специальный фильтр с центром 938 нм (ближний ИК-диапазон), что позволило выявить детали поверхности Титана. Этот кадр стал более контрастным по сравнению с полученными в ходе предыдущих съемок, так как фазовый угол (Солнце-Титан-КА) был более благоприятным.

(РИС. 1) ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    25 октября, за 38 часов до пролета Титана, на основе серии кадров с расстояния 702000 км были составлены три снимка поверхности (рис. 2) масштабом 4.2 км на пиксел. Справа показан снимок, который подвергся специальной обработке для выявления мелких деталей и особенностей рельефа, на нем отчетливо видна граница Ксанаду.

(РИС. 2) ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    У южного полюса Титана можно видеть несколько ярких пятен: это облака, аналогичные тем, которые наблюдались во время предыдущего сближения 3 июля 2004 г. Разумеется, снимки с самым высоким разрешением были получены 26 октября, непосредственно в ходе пролета с расстояния около 1200 км.
    На рис. 3 (внизу) показана сложная структура поверхности Титана, состоящая из светлых и темных пятен различной формы. Такое многообразие рельефа, вероятно, образовалось под действием многочисленных геологических процессов. Очень интересно, что на этом снимке не видно никаких кратеров. Итак, поверхность Титана не является мертвой и испещренной кратерами, как считалось ранее. Она достаточно 'молодая'! Снимок сделан с расстояния около 340000 км и охватывает область примерно 2000 км в длину. На трех кадрах (вверху) изображены детали этого снимка. В верхней части каждого кадра видно небольшое темное круглое пятнышко - это дефект камеры ISS.

(РИС. 3) ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    На рис. 4 изображена экваториальная зона Титана, снятая широкоугольной камерой в составе ISS. Мы видим структуру из полос и штрихов: полосы вещества тянутся в направлении с востока на запад (из левого верхнего в правый нижний угол снимка). Возможные механизмы образования такой структуры - перемещение вещества по поверхности под действием силы ветра, течение гидрокарбонатных жидкостей или движение ледника. Снимок был получен при помощи специального фильтра в ближнем ИК-диапазоне, масштаб - 6 км на пиксел. Ось вращения Титана наклонена вправо на 45њ.

(РИС. 4) ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

Туман в атмосфере Титана: на солнечной стороне (25 октября, незадолго до пролета - левый снимок) и на теневой стороне (26 октября, сразу же после пролета - правый снимок). На правом снимке можно заметить цветовые вариации в ореоле из тумана: они связаны с неравномерным распределением концентрации и плотности частиц тумана.

(РИС. 5) ВЫХОД КАССИНИ НА ОРБИТУ САТУРНА

    Спектрометр INMS в ходе пролета обнаружил в верхней атмосфере Титана (рис. 6) многообразие углеводородов (включая бензол и диацетилен). С помощью INMS было также установлено, что доля тяжелого изотопа азота ¹⁵N в атмосфере Титана намного выше, чем у исследованных планет Солнечной системы и Луны (рис