Titanenmissie Cassini komt ten einde met duik in Saturnus na dertien jaar dienst om de planeet en zijn manen

Weinig ruimtemissies overtreffen Cassini-Huygens in productiviteit. Dertien jaar onderzocht de sonde Saturnus, zijn ringen en tientallen manen, en dat leverde een grote hoeveelheid wetenschappelijke informatie op. Het slotakkoord van de ruimtesonde is een fatale duik in de reuzenplaneet.

15 september 2017

Impressie van ruimtesonde Cassini die door een geiserpluim van Saturnusmaan Enceladus vliegt. De ruimtesonde heeft geen zonnepanelen, maar haalt stroom uit een thermonucleaire batterij aan boord.
NASA/JPL-Caltech via publiek domein

Er zijn wat traantjes weggepinkt, vrijdag in het Amerikaanse Pasadena. De aanwezigen in de Space Flight Operations Facility van NASA zijn de laatsten die ruimtesonde Cassini hoorden voordat hij voorgoed verdween achter de wolken van Saturnus en niet veel later als een meteoor ‘verbrandde’. Twintig jaar geleden, in 1997, waren velen van hen ook aanwezig in deze kamer, toen voor de lancering van Cassini, die zich inmiddels tot de dinosaurussen onder de ruimtemissies mag rekenen. Weinig sondes gingen zó lang mee.

Kosmisch inparkeren

Het was inparkeren op kosmische schaal. Na zijn lancering op 15 oktober 1997 vloog Cassini eerst tweemaal langs Venus (1998 en 1999), eenmaal langs de aarde (1999) en Jupiter (2000), om in 2004 als eerste ruimtemissie in een baan om Saturnus te komen. Al die ontmoetingen waren nodig om Cassini en de bijbehorende lander Huygens voldoende snelheid en de juiste richting te geven.

Inmiddels zijn we twintig jaar verder. Volgens NASA – die graag met getallen strooit – hebben ruimtesonde Cassini en de Huygens-lander in totaal ruim 450.000 foto’s gemaakt, meer dan 635 gigabyte aan wetenschappelijke data verzameld en bijna 4000 wetenschappelijke artikelen opgeleverd. Cassini draaide hiervoor 294 keer om Saturnus heen, waarbij hij 162 keer dichtbij een van de manen vloog. Bovendien ontdekte hij zes nieuwe maantjes. Huygens landde in 2005 als eerste sonde op een hemellichaam voorbij Venus en Mars.

Vragen beantwoorden én oproepen

Dat Cassini en Huygens veel nieuwe informatie zouden opleveren was vrijwel zeker. Drie Amerikaanse sondes, waaronder de Voyagers, hadden de gasreus weliswaar al bezocht rond 1980, maar scheerden er met een rotvaart langs. Cassini zou Saturnus en zijn tientallen manen in detail en over een lange periode onderzoeken. Wetenschappers hadden genoeg vragen: Hoe werkt de atmosfeer van Saturnus? Wat zit er onder die dikke ondoorzichtige atmosfeer van de grootste maan Titan? Hoe zijn die gigantische ringen ontstaan? Heeft Saturnus een vaste kern?

Op een deel van die vragen gaven Cassini en Huygens antwoord. De missie leverde belangrijke informatie voor het beter begrijpen van de stormen en stromingenpatronen in de complexe atmosfeer van de planeet. Cassini bracht het oppervlak van Titan met radar in beeld en in 2005 daalde de lander af naar het ijzige oppervlak. De ringen waren nog nooit van zo dichtbij gefotografeerd; Cassini legde een complex spel van zwaartekrachtverstoringen door de maantjes bloot. Stuk voor stuk ontdekkingen van formaat.

Wetenschappers stonden pas echt te kijken toen Cassini zijn instrumenten op het maantje Enceladus richtte. Daar zagen ze in 2005 gigantische geisers die water tientallen kilometers omhoog spuwen. In de jaren daarna manoeuvreerden de wetenschappers de sonde een aantal keer door zo’n waterpluim heen. In 2015 werd daarbij waterstof gemeten, een sterke aanwijzing dat er zich ergens in de ondergrondse diepzee van het maantje warmtebronnen bevinden. Het wordt vaak genoemd als een van de grootste ontdekkingen van Cassini.

Hoog boven Saturnus

De ringen van Saturnus gezien door Cassini, hoog boven de zeshoekige noordpool van de planeet.

Zeshoekige noordpool

Het stromingspatroon van de atmosfeer op Saturnus veroorzaakt een imposante zeshoek op de noordpool, hier gezien door ruimtesonde Cassini. Iedere zijde van de zeshoek is ongeveer zo groot als de diameter van de aarde.

<p>Het stromingspatroon van de atmosfeer op Saturnus veroorzaakt een imposante zeshoek op de noordpool, hier gezien door ruimtesonde Cassini. Iedere zijde van de zeshoek is ongeveer zo groot als de diameter van de aarde.</p> — NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute via publiek domein

In het oog van een superstorm

De noordpool van Saturnus in beeld gebracht door de Cassini-ruimtesonde van NASA. We kijken hier recht in het oog van een pakweg 2000 kilometer brede superstorm. De foto is samengesteld van verschillende opnames die in groen en rood zijn weergegeven. De groene gebieden stellen hoge bewolking voor, de rode laten lage wolken zien. Aan de buitenrand van de storm worden windsnelheden gehaald van 540 kilometer per uur.

<p>De noordpool van Saturnus in beeld gebracht door de Cassini-ruimtesonde van <span class="caps">NASA</span>. We kijken hier recht in het oog van een pakweg 2000 kilometer brede superstorm. De foto is samengesteld van verschillende opnames die in groen en rood zijn weergegeven. De groene gebieden stellen ‘hoge’ bewolking voor, de rode laten lage wolken zien. Aan de buitenrand van de storm worden windsnelheden gehaald van 540 kilometer per uur.</p> — NASA/JPL-Caltech/SSI via publiek domein

Een foto, vier manen

Dit spectaculaire plaatje stuur de NASA-ruimtesonde Cassini in 2011 naar de aarde. De sonde die sinds 2004 rond Saturnus draait wist de manen Dione, Pandora, Pan en Titan (op de achtergrond) op één foto vast te leggen.

<p>Dit spectaculaire plaatje stuur de <span class="caps">NASA</span>-ruimtesonde Cassini in 2011 naar de aarde. De sonde die sinds 2004 rond Saturnus draait wist de manen Dione, Pandora, Pan en Titan (op de achtergrond) op één foto vast te leggen. </p> — NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Rhea voor Saturnus

De maan Rhea voor Saturnus haar ringen (van opzij gezien). De foto werd in 2007 door ruimtesonde Cassini gemaakt. Rhea heeft een diameter van 1527 kilometer en is na Titan de grootste maan van Saturnus.

Wolken op Titan

Foto van de grootste Saturnusmaan Titan. Met een diameter van meer dan 5000 kilometer is de maan zelfs groter dan de planeet Mercurius. Titan heeft een dikke atmosfeer waarin af en toe ook wolken zichtbaar zijn.

<p>Saturnusmaan Titan.</p> — NASA via publiek domein

Landen op een buitenaardse maan

Een foto van het oppervlak van de grootste Saturnusmaan Titan, gemaakt door de Huygens-sonde die er begin 2005 landde. Door de dikke atmosfeer van voornamelijk stikstof is een vaste ondergrond zichtbaar, met waarschijnlijk 'stenen' van waterijs van ongeveer tien tot vijftien centimeter groot. De temperatuur op de landingsplaats was -180 graden Celsius. Ook is het er donker: in vergelijking met de aarde is de lichtsterkte ongeveer duizend maal zwakker, vergelijkbaar met een diepe schemering.

<p>Een foto van het oppervlak van de grootste Saturnusmaan Titan, gemaakt door de Huygens-sonde die er begin 2005 landde. Door de dikke atmosfeer van voornamelijk stikstof is een vaste ondergrond zichtbaar, met waarschijnlijk ‘stenen’ van waterijs van ongeveer tien tot vijftien centimeter groot. De temperatuur op de landingsplaats was -180 graden Celsius. Ook is het er donker: in vergelijking met de aarde is de lichtsterkte ongeveer duizend maal zwakker, vergelijkbaar met een diepe schemering.</p> — ESA/NASA/JPL/University of Arizona via publiek domein

Mysterieuze sneeuwbal

Enceladus door Cassini in 2005. Aan de zuidzijde zijn de Tijgerstrepen te zien, het gebied waar zich uiterst actieve geisers bevinden.

<p>Saturnus mysterieuze maan Enceladus. Opname gemaakt door de Cassini-Huygens-sonde in 2005. Aan de zuidzijde zijn de Tijgerstrepen te zien, het gebied waar zich uiterst actieve geisers bevinden. </p> — NASA/JPL/Space Science Institute via publiek domein

Geisers op Enceladus

Geisers op de zuidpool van Saturnusmaan Enceladus gezien door Cassini. Het water wordt tientallen kilometers omhoog gespuwd. In 2015 werd oor Cassini waterstof gedetecteerd toen de sonde door een van deze pluimen vloog. Volgens wetenschappers kan dit betekenen dat er zich in een ondergrondse oceaan op Enceladus warmtebronnen bestaan.

<p>Geisers op Saturnusmaan Enceladus.</p> — NASA/JPL/Space Science Institute via publiek domein

Een duik achter Saturnus

In 2013 vloog ruimtesonde Cassini door de schaduw van Saturnus heen en fotografeerde de planeet met tegenlicht van de zon. Te zien is het enorme ringenstelsel, verschillende manen en, op de achtergrond, de aarde. Volg "deze link":https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_Day_the_Earth_Smiled_-_PIA17172.jpg om de verschillende onderdelen te vinden.

<p>In 2013 vloog ruimtesonde Cassini door de schaduw van Saturnus heen en fotografeerde de planeet met tegenlicht van de zon. Te zien is het enorme ringenstelsel, verschillende manen en, op de achtergrond, de aarde.</p> — NASA/JPL/Space Science Institute via publiek domein

Landen op Titan

Wat Lucas Ellerbroek (1984), sterrenkundige aan de Universiteit van Amsterdam, precies deed op het moment dat Cassini werd gelanceerd? Hij weet het niet meer. “Ik zat in de brugklas, en ik was niet met astronomie bezig.” Inmiddels is dat anders. “Ik ben de missie in de loop der jaren op de voet gaan volgen, en heb in recente jaren steeds erg uitgekeken naar nieuwe beelden en informatie die de ruimtesonde naar de aarde stuurde.”

Ellerbroek zegt dat de missie uniek is door de lange tijdsduur en de enorme diversiteit van de plekken die Cassini bezocht. Iedere van de meer dan zestig manen is een unieke wereld. “De kers op de taart is de landing op Titan begin 2005”, zegt hij. De ruim driehonderd kilo zware Huygens-lander werd op 25 december 2004 losgekoppeld en vloog in drie weken tijd naar het oppervlak van Titan, dat vanuit de ruimte gezien schuilgaat onder een dikke ondoorzichtige atmosfeer.

De Huygens-lander was ontworpen om op zowel vaste als vloeibare ondergrond te landen. Wel zo handig, want zoals Cassini met radarmetingen bevestigde bestond het oppervlak uit een aaneenschakeling van meren van methaan en ethaan. Stoffen die op aarde gasvormig zijn, maar in de ijzige kou van Titan vloeibaar. Uiteindelijk landde Huygens op een vaste ondergrond en functioneerde daar ruim een uur waarin hij foto’s, informatie over temperatuur, luchtdruk en de aanwezige materialen terugstuurde. De signalen van Huygens werden door Cassini naar de aarde gestuurd. Door een programmeerfout luisterde Cassini overigens niet naar alle radiofrequenties: de helft van de door Huygens gestuurde data gingen helaas verloren.

Grote finale

Cassini kon niet alle vragen van wetenschappers beantwoorden. Sterker nog, zoals wel vaker bij ruimtemissies: er zijn er waarschijnlijk meer bijgekomen dan beantwoord. Een van die openstaande vragen is of er in de diepten van Saturnus een vaste kern zit. Zusterplaneet Jupiter is veel zwaarder dan Saturnus, en van die planeet denken astronomen dat hij een vaste kern heeft. Bij Saturnus is dat onduidelijker. De ringen van Saturnus zouden via zwaartekrachtinteracties beïnvloed worden door een vaste kern, en ook het magneetveld om de planeet heen kan een vaste kern verraden. Dat is tot nu toe niet gebeurd.

Misschien dat metingen tijdens de ‘grote finale’ nog aanwijzingen opleveren, wanneer de sonde tussen Saturnus en zijn ringen doorschiet en uiteindelijk in de atmosfeer van Saturnus verbrandt. Verwacht daarbij geen spectaculair live-beeld van Cassini die zinderend door de atmosfeer van Saturnus schiet. De camera’s gaan uit. Wel verzamelen instrumenten, zoals temperatuur- en druksensoren, zo lang mogelijk data en sturen het terug naar de aarde.

“Het einde van een missie is een emotioneel moment voor de betrokkenen”, zegt Ellerbroek. “Ga maar na, deze missie is twintig jaar geleden gelanceerd en was ruim tien jaar daarvoor al in de planning. Voor sommigen is dit het levenswerk. Ik was zelf in de controlekamer toen vorig jaar de laatste piepjes van de Rosetta-sonde werden ontvangen. Dat was een indrukwekkend moment, alsof er een patiënt overleed.”

Nieuwe bezoeken

Is er een leven na Cassini? Gaan er binnenkort meer ruimtesondes naar de grote planeten aan de buitenkant van ons zonnestelsel? Jupiter heeft net bezoek van de Amerikaanse Juno-sonde, en de Europese ruimtevaartorganisatie ESA bereidt JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) voor, ook een missie naar Jupiter – de binnenste van vier gasreuzen, op ongeveer de helft van de afstand tot de zon als Saturnus.

Voor Saturnus zijn de plannen onzekerder. Er zijn voorzichtige ideeën voor missies naar bijvoorbeeld de geisers van Enceladus. “Maar het vinden van genoeg geld is moeilijk, zeker als er op die plekken al missies zoals Cassini waren. We zijn er toch al geweest, zeggen de mensen dan”, aldus Ellerbroek. “Maar wetenschappelijk gezien moeten we echt iets doen met Enceladus. Het is in ons zonnestelsel een van de meest veelbelovende plekken voor het vinden van buitenaards leven.”

Reageer