El 5 de abril de 2008 la misión fue extendida durante 27 meses más, siendo aprobados los correspondientes fondos para ello. Durante esa primera misión extendida, la nave espacial hizo 60 órbitas adicionales de Saturno, 26 vuelos sobre Titán, siete a Encélado y uno a cada uno de los satélites Dione, Rea y Helena. También permitió observar los anillos de Saturno mientras el Sol los iluminaba de canto, revelando una multitud de detalles nunca vistos antes sobre la estructura de los mismos.
La misión comenzó el 1 de julio de 2008 y fue denominada Cassini Equinox Mission, ya que durante ese nuevo periodo, el 10 de agosto de 2009, se produciría el equinoccio de invierno en Saturno. Como se indicó antes, el eje de Saturno está inclinado con respecto a su órbita alrededor del Sol, por tanto, Saturno tiene estaciones como resultado de esta inclinación. Pero en Saturno, una estación dura algo más de siete años terrestres. En febrero de 2010 se aprobó una segunda extensión para el periodo comprendido desde septiembre de 2010 hasta mayo de 2017. En este tiempo, Cassini debería realizar otras 155 órbitas alrededor de Saturno, 54 nuevas aproximaciones a Titán y 11 vuelos a Encélado para estudiar más detenidamente estos dos satélites.
Esta extensión se denominó Cassini Solstice Mission, ya que se el solsticio de verano en Saturno tendría lugar el 24 de mayo de 2017. Con estas dos extensiones se ha podido estudiar un periodo completo estacional. El 22 de abril de 2017, un vuelo de aproximación a Titán cambió la órbita de Cassini permitiendo que la nave pasara a través del hueco entre las capas superiores de la atmósfera de Saturno y el anillo más interior, el anillo F. Hubo un total de 22 vuelos entre las nubes de Saturno y el anillo interior antes de que una aproximación final a Titán el 12 de septiembre impulsó a Cassini hacia la atmósfera del planeta para su total destrucción el 15 de septiembre.
DESCUBRIMIENTOS Y RESULTADOS CIENTÍFICOS OBTENIDOS
Antes de Cassini, sólo se tenía una idea de los descubrimientos que esperaban en Saturno. Las naves Pioneer 11 y Voyagers 1 y 2 se aproximaron a Saturno a bastante distancia hace décadas, tomando fotografías, y haciendo mediciones y observaciones a medida que pasaban. Estas misiones arrojaron nueva luz sobre el complicado sistema de anillos de Saturno, descubrieron nuevas lunas e hicieron las primeras mediciones de la magnetosfera de Saturno. Pero estos encuentros relativamente rápidos no permitieron tiempo para una investigación científica más extensa. Cassini comenzó el primer estudio en profundidad y de cerca de Saturno y su sistema de anillos y lunas en 2004. Se convirtió en la primera nave espacial en orbitar Saturno, comenzando una misión que ha proporcionado multitud de datos durante más de una década.
Este sistema planetario ha resultado ser un terreno rico para la exploración y los descubrimientos, y los hallazgos científicos de Cassini han cambiado el curso de la exploración planetaria futura. Los datos de la nave espacial Cassini y la sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea, que se hundió en la densa atmósfera de Titán para aterrizar en su superficie en 2005, han generado cientos de artículos científicos y han sido objeto de números especiales de las revistas científicas más importantes del mundo. Algunos de los descubrimientos científicos más sorprendentes han venido de encuentros con las fascinantes y dinámicas lunas de Saturno.
Las observaciones de Cassini de la luna más grande de Saturno, Titán, han dado a los científicos un vistazo de lo que la Tierra podría haber sido antes de que la vida evolucionara. Ahora creen que Titán posee muchos elementos atmosféricos y orográficos parecidos a los de la Tierra, incluyendo lagos, ríos, canales, dunas, dunas, lluvia, nubes, montañas y posiblemente volcanes, aunque la naturaleza de todos ellos es muy distinta a sus contrapartes terrestres. Encélado, también, resultó ser una rica fuente de descubrimientos. El rocío de partículas heladas arrojadas por sus géiseres forma una columna tres veces más alta que la anchura del propio Encélado. Cassini confirmó que estas partículas alimentan el anillo más extenso de Saturno, el anillo E.
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