El orbitador Cassini

Cassini-Huygens está constituida por dos elementos principales: el orbitador Cassini y la sonda Huygens. Mientras que Cassini se dedicará a orbitar el planeta Saturno durante un tiempo mínimo de cuatro años, Huygens entrará en la densa atmósfera de Titán –el mayor de los satélites de Saturno– y descenderá mediante un paracaídas hacia su misteriosa superficie. Huygens irá enviando al orbitador Cassini los datos obtenidos durante el descenso y –si es posible– también desde la superficie de Titán, información que será posteriormente reenviada hacia nuestro planeta.

La sonda Cassini-Huygens mide más de 6.7 metros de altura y 4 de ancho, con una masa de 2125 Kg. Está equipada para desarrollar 27 investigaciones científicas. El orbitador cuenta con 12 instrumentos, mientras que la sonda de descenso incluye seis. Algunos de ellos tienen múltiples funciones y en conjunto están equipados para investigar detalladamente el sistema de Saturno. Para comunicarse con la Tierra, el vehículo porta una antena de alta ganancia y dos de baja.

Para obtener su energía eléctrica, Cassini cuenta con tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs), los cuales pueden alimentar eléctricamente el instrumental, sistemas informáticos, transmisores de radio, etc.

Una buena parte del instrumental de la sonda está dedicado a la teledetección, pudiendo tomar medidas a grandes distancias. Esto incluye tanto cámaras, como espectrómetros, sistemas de radar y radio. Existe también otro tipo de instrumental, conocido como “de campos y partículas”, que toma medidas in situ del medio ambiente en torno a la sonda espacial. Estos instrumentos miden campos magnéticos, masa, carga eléctrica y densidades de las partículas atómicas. También pueden cuantificar las partículas de polvo cósmico y obtener su composición, u obtener la intensidad de plasma o radioondas, etc...

Instrumentos del orbitador Cassini

- Espectrómetro de plasma (CAPS): tiene la función de estudiar el plasma (átomos ionizados carentes de electrones) situado en y cerca del campo magnético de Saturno.
- Analizador de polvo cósmico (CDA): estudia los granos de polvo y hielo en las cercanías del sistema de Saturno.
- Espectrómetro infrarrojo compuesto (CIRS): mide la energía en infrarrojo desde las superficies, atmósferas y anillos de Saturno, así como los satélites de dicho planeta, para estudiar tanto su temperatura como su composición.
- Espectrómetro de masas neutras e ionizadas (INMS): examina las partículas tanto neutras como cargadas cerca de Titán, del planeta Saturno y sus lunas, para obtener datos sobre su atmósfera superior e ionosfera.
- Subsistema de Ciencia de Imagen (ISS): obtiene fotografías en luz visible, ultravioleta cercano e infrarrojo cercano.
- Magnetómetro de Técnica Dual (MAG): estudia el campo magnético de Saturno, así como su interacción con el viento solar, los anillos y los satélites del planeta.
- Instrumento de imagen magnetosférica (MIMI): obtiene imágenes de la magnetosfera de Saturno y mide las interacciones entre ésta y el viento solar.
- Radar: realiza una cartografías de la superficie de Titán empleando un sistema de imagen para reducir cualquier “ruido” producido por las neblinas. También es capaz de medir las alturas topográficas superficiales.
- Espectrómetro de Ondas de Plasma y Radio (RPWS): investiga las ondas de plasma –generadas por gases ionizados que fluyen desde el Sol o que orbitan Saturno–, las emisiones naturales de radio y de partículas de polvo.
- Subsistema de Ciencias de Radio (RSS): responsable de buscar ondas gravitacionales en el Universo. Estudia la magnetosfera, anillos y campos gravitacionales de Saturno y sus satélites midiendo variaciones en las ondas de radio visibles desde la sonda.
- Espectrógrafo de Imagen Ultravioleta (UVIS): mide la energía en radiación ultravioleta emitida desde la atmósfera y anillos, para estudiar su estructura, química y composición.
- Espectrómetro de cartografía en visible e infrarrojo (VIMS): identifica la composición química de la superficie, atmósfera, anillos y lunas de Saturno mediante la medición de los colores en el visible y la energía infrarroja emitida o reflejada por estos cuerpos.

La sonda de descenso Huygens

La sonda Huygens mide 2.7 metros de diámetro, con un peso de 349 Kg. Presenta una forma de disco, con una cubierta externa para proporcionar protección a su delicado interior de las temperaturas que el vehículo experimentará cuando descienda a través de la atmósfera de Titán.

Huygens consiste en dos partes: el módulo de reentrada y el módulo de descenso. El primero transporta el equipamiento necesario para controlar la Huygens tras su separación de la sonda Cassini e incluye un escudo que actuará como freno y como protector térmico en el descenso. Por otro lado, el módulo de descenso contiene los instrumentos científicos necesarios para estudiar Titán.

El vehículo empleará secuencialmente tres paracaídas diferentes durante el descenso a través de la atmósfera de Titán, que irán frenando progresivamente la sonda, con la finalidad de poder efectuar los estudios científicos pertinentes.

Instrumentos de la sonda Huygens:

- Colector de Aerosoles y Pirolizador (ACP): recogerá aerosoles para llevar a cabo el análisis de su composición química. Después de extender un sistema de recogida de muestras, una bomba aspirará el aire de la atmósfera y la hará atravesar una serie de filtros que capturan aerosoles. Cada sistema de recogida puede tomar cerca de 30 microgramos de material.
- Sistema de imágenes de descenso / Radiómetro Espectral (DISR): puede obtener imágenes y tomar medidas espectrales mediante unos sensores que cubren un amplio rango espectral. Pocos cientos de metros antes del impacto, el instrumento conectará su lámpara para tomar espectros del material superficial.
- Experimento de viento Doppler (DWE): emplea señales de radio para deducir las propiedades atmosféricas. La deriva de la sonda causada por los vientos de Titán producirá un efecto Doppler medible en la señal enviada desde la Huygens a la Cassini. Las oscilaciones de la sonda suspendida en su paracaídas y otras señales de radio perturbadoras, como la atenuación de la atmósfera, podrían ser también detectables por Cassini.
- Cromatógrafo de gases y espectrómetro de masas (GCMS): es un sistema de análisis de gas muy versátil, diseñado para identificar y cuantificar varios constituyentes atmosféricos. También está equipado con muestras de gas que serán abiertas a gran altitud para su posterior análisis durante el descenso.
- Instrumento de Estructura Atmosférica (HASI): incluye sensores para medir las propiedades físicas y eléctricas de la atmósfera, así como un micrófono a bordo que enviará a la Tierra sonidos de Titán.
- Conjunto de Ciencia Superficial (SSP): es un grupo de sensores capaz de determinar las propiedades físicas de la superficie en el punto de impacto, así como tomar datos e información única sobre su composición. El conjunto incluye un acelerómetro –para medir la deceleración del impacto contra la superficie– y otros sensores que miden el índice de refracción, temperatura, conductividad térmica, capacidad calorífica, velocidad del sonido y constante dieléctrica del material (líquido) en el punto de impacto.