Op weg naar een roze,
dampige, ijzige wereld
PZC
Saturnus doelwit
ruimte-expeditie
i op Titan: 40km hoogle
*a
reportage
36
CASSINI OP WEG
NAAR SATURNUS
Cassini's
zintuigen
Huygens'
zintuigen
zaterdag 11 oktober 1997
zon.
zijn niet op schaal.
a Magnetometer
Saturnus
Weegt 5,6 ton
Jupiter
als een kleine
generatoren:
moet brengen
H Landing op Titan
Wj^m/A T Op een hoogte van 270 km.
bedraagt de snelheid
j |g|gpg^j| 18.000 km per uur
Op 190 km. hoogte
RMHjPP^ gaat de hulpparachute
open.
a*" - 165 km. hoogte:
De hoofdparachute
ontvouwt.
I J üM 125 km. 360 km.p.u.
hitteschild wordt
A I afgeworpen. £3
Hydrocarbon
Landing atmosfeer
27 november 2004 snelheid: 42 km.p.u.
Bronnen ESA, Avialion Week and Space Technology, Associated Press
Cassini
Met behulp van 32,6 kilo
plutonium wordt
elektriciteit opgewekt
Uranus Neptunus Pluto
De planeten zijn afgebeeld
in volgorde van hun afstand
Het ruimtevaartuig Cassini is samen met de onderzoeksmodule
Huygens op weg naar Saturnus. Een reis van 3,5 miljard kilometer.
Eind 2004 zal de Huygens zich van de Cassini losmaken om te
landen op Titan, de grootste maan van Saturnus.
Aarde
irius
i/ miljoen km. \M
Jupiter
Saturnus
De binnenplaneten
1427 miljoen
km. van de
De buitenplaneten
Foto van Huygens' montage in het deksel (links). De sonde zelf (rechts) is al vastgemaakt in het komvormig geheel dat
als hitteschild zal fungeren als de Huygens met 20.000 kilometer per uur de atmosfeer van Titan binnenstormt.
Gebruik van de zwaartekracht
De Cassini neemt niet de kortste
weg naar Saturnus, maar wel een
sne/Ze, Na het vertrek van de
(2) ^-v. \k aarde beschrijft de Cassini twee
Y Mm) J 1 maal een baan rond Venus.
l\ ^-357 7 1 I Daarna passeert hij de aarde en
YV*1**—I y krijgt het laatste 'zetje' van de
i tr planeet Jupiter. Als gevolg van
(4hi de zwaartekracht van de
planeten wint de Cassini
zo'n dikke 77.000 km per uur^f
aan snelheid. ^5©
1. 'Imaging Science Subsystem'
(ISS): twee tv-camera's (groot
hoek en tele) met filters voor alle
straling vanaf ultraviolet tot en
met infrarood.
2. Visible and Infrared Mapping
Spectrometer' (VIMS): twee in
strumenten voor meting van de
samenstelling van atmosferen,
oppervlakken en de ringen.
3. 'Ultraviolet Imaging Spectro
graph' (UVIS): voor de detectie
van straling uit atmosferen (Ti
tan, Saturnus) en van het ringen-
stelsel.
4. 'Synthetic Aperture Radar'
(SAR): voor driedimensionale
beelden van Titans oppervlak.
5. 'Radio Science Subsystem'
(RSS): voor het (eventueel) op
sporen van zwaartekrachtgol-
ven tijdens de tochten door Sa
turnus' systeem.
6. 'Cassini Plasma Spectrome
ter' (CAPS): voor onderzoek naar
en samenstelling van Saturnus'
magnetische veld.
7. 'Cosmic Dust Analyser' (CDA):
voor opsporen en registreren
van.stofdeeltjes.
8. 'Magnetospheric Imaging In
strument' (MIMI): voor het in
kaart brengen van de wisselwer
king tussen Saturnus' magneet
veld en de zonnewind.
9. 'Magnetometer' (MAG): voor
heel gedetailleerd onderzoek
naar Saturnus' magneetveld.
10. 'Ion and Neutral Mass Spec
trometer' (INMS): voor opspo
ren van gasresten buiten Satur
nus en zijn manen.
11. 'Radio and Plasma Wave Sci
ence' (RPWS): voor het opspo
ren van onder meer weerlichten
('bliksems') in de atmosferen
van Saturnus en Titan.
1. 'Surface Science Package'
(SSP): voor het onderzoek naar
de aard van het oppervlak (of de
vloeistof) waarop/-in de sonde is
geland.
2. 'Doppler Wind Experiment'
(DWE): voor het meten van wind
snelheden in Titans atmosfeer.
3. 'Huygens' Atmospheric Sci
ence instrument' (HASI): voor
het meten/registreren van op
bouw en (chemische) samen
stelling van Titans atmosfeer.
4. 'Gaschromatograph/Mass
Spectrograph' (GCMS): vooral
voor de chemische samenstel
ling van de atmosfeer van Titan.
5. 'Aerosol Collector and Pyro-
spectrometer' (ACP): voor het
verzamelen en onderzoeken van
stof- en gasdeeltjes ('aerosols')
in Titans atmosfeer.
6. 'Descent Imager/Spectral Ra
diometer' (DISR): voor onder
zoek naar de samenstelling van
wolken in Titans atmosfeer en
voor het maken van foto's tij
dens de afdaling en (vlak) na de
landing.
die staan op hun beurt aan de basis
van leven.
,We hebben geen idee wat we in Ti
tans atmosfeer zullen aantreffen,"
zegt Raulin, theoretisch kunnen
koolwaterstofverbindingenzoals
methaan, zich met stikstof aaneen
rijgen tot benzeen, ethaan. Cyaan-
waterstof kan ook een bijproduct
zijn en die moleculen kunnen zich
groeperen tot bijvoorbeeld het nu-
cleïnezuur adenine. Maar er kun
nen ook tal van andere organische
moleculen worden gevormd. Daar
naast kunnen de omstandigheden
onder het ijsoppervlak heel wat
gunstiger voor leven zijn. Waar
schijnlijk is het, dieper onder het
oppervlak, al een stuk warmer dan
erboven."
,,De Huygens moet ons inzicht ver
schaffen in hoe in de oeratmosfeer
van de aarde ooit, pakweg vier mil
jard jaar geleden, de voorwaarden
voor het ontstaan van leven werden
geschapen," aldus Raulin. „Het
duurt nog zeven jaar, maar af en toe
droom ik al van wereldschokkende
bevindingen. Ik hoop dat die dro
men uitkomen. Dat zou me trou
wens niets verwonderen. Maar ja,
wishful thinking hè..."
Ben Apeldoorn
schrijft het ruimtevaartuig een
reeks uitgekiende banen die hem in
de buurt van zoveel mogelijk ma
nen, van het imposante ringenstel-
sel en van de reuzenplaneet zelf zal
moeten brengen. Dat verschaft de
unieke mogelijkheid veranderin
gen in het ringenstelsel, op de reus
achtige gasplaneet en op zijn meer
dan twintig manen in de loop van
de tijd te volgen. Het zou kunnen
dat het raadsel rond het ontstaan
en de vorming van het enorme, bij
na griezelig symmetrische ringen
stelsel dat Saturnus zo beroemd
heeft gemaakt, door de Cassini
wordt ontsluierd.
De meeste aandacht van de geleer
den gaat echter uit naar de manen.
Tenminste, naar de manen waar
van nu al bekend is dat ze nadere
aandacht alleszins waard zijn. Mis
schien zullen dat er meer worden.
Behalve de grootste maan van Sa
turnus' verzameling, Titan, die dus
apart door de Huygens-sonde zal
worden onderzocht, zijn er nog de
manen Mimas, Iapetus en Ence-
laclus naar de scheipe beelden
waarvan hele menigten geleerden
al jaren reikhalzend uitzien.
Raadselachtig
Iapetus spant qua raadselachtig
heid van alle manen de kroon; de
ene helft van zijn bol is tien maal
helderder dan de andere helft. Er is
absoluut geen verklaring voor wat
dat unieke fenomeen in het zonne
stelsel veroorzaakt.
In zijn later verfilmde boek '2001,
A Space Odyssee' gebruikte schrij
ver-astronoom Arthur C. Clarke de
lichtste zijde van Iapetus als de
plaats waar een vreemd, buiten
aards ras, miljoenen jaren geleden,
een kolossale monoliet plaatste.
Toen het enig overgebleven beman
ningslid van het ruimteschip 'Dis
covery' de monoliet naderde, bleek
het te fungeren als 'tijdpoort' met
als gevolg dat het bemanningslid
als foetus naar de aarde werd te
ruggezonden. Leuk bedacht, maar
het is niet waarschijnlijk dat de
Cassini iets dergelijks op Iapetus
zal aantreffen.
Alleen Titan vond men pas écht de
moeite waard van een aparte son
de. De hoofdoorzaak daarvan is dat
deze maan een dampkring heeft;
één die zelfs anderhalf maal zo
dicht is als die van ons op zeeni
veau. Het is gissen wat daaronder,
op Titans oppervlak, schuilgaat.
Zelfs de Voyager die in de jaren
tachtig het dichtst langs Titan trok,
kon daaromtrent geen uitsluitsel
verschaffen. Titans atmosfeer is,
behalve dicht, namelijk ook on
doorzichtig. Maar de samenstelling
ervan is veelbelovend,
j,De samenstelling van Titans at
mosfeer lijkt op die van de aarde
vlak na haar ontstaan," zegt bio
loog Francois Raulin, verbonden
aan de universiteit van Parijs. Hij
coördineert de 'exo-biologische'
(de 'biologie-van-het buitenaard
se') activiteiten die met de tocht
van de Huygens-sonde in ver-band
staan. Het gaat vanwege de immen
se koude wel om diepvries-biolo-
gie. Het Saturnussysteem staat tien
maal zo ver van de zon als de aarde
en krijgt bijgevolg 100 maal minder
warmte dan wij. De Voyager stelde
een temperatuur vast tussen 180 en
200 graden onder nul voor Titans
oppervlak.
Oersoep
Raulin: „Dat is heel koud, maar
toch biedt de samenstelling van Ti
tans atmosfeer de unieke mogelijk
heid de condities te bestuderen zo
als die waren in de begintijd van
onze aarde. Op Titan komt voorna
melijk stikstof en methaan voor,
maar onder invloed van de ultra
violette stralen van de zon kunnen
daar ingewikkelder moleculen
worden gevormd."
Raulin tr-ekt een vergelijking met
de 'oersoep' zoals de samenstelling
van de atmosfeer van de pas ge
vormde aarde door biochemicus
Stanley Miller in de 50-er jaren
werd genoemd. Miller werd bekend
doorzijn inmiddels bijna legenda
rische proef waarbij hij de genoem
de bestanddelen in een afgesloten
ruimte bijeenbracht en. blootstelde
aan elektrische ontladingen en ul
traviolette straling. Tot ieders ver
bazing bleken ey na enkele dagen in
Millers 'mini-oer-atmosfeertjes'
aminozuren te zijn gevormd. Dat
zijn bouwstenen van eiwitten en
De Huygens landt
op Titan. Boven Ti
tans' horizon hangt
de reuzenbol van
Saturnus met zijn
ringen, terwijl ge
heel linksboven nog
net de voorbij vlie
gende Cassini te
zien is.
Huygens (1629-1695) Cassini (1625-1715)
De Nederlander Christiaan Huygens
en de uit Italië afkomstige Jean
Dominique Cassini observeerden
beiden in Parijs de planeet Saturnus
Huygens ontdekte in 1655 de
maan Titan en beschreef zeer correct
de ringen rond Saturnus.
Cassini ontdekte 20 jaar later
een loze ruimte in de ringen van
Saturnus: 'De scheiding van Cassini'.
Ogenschijnlijk is de reis minder spectaculair dan de
bemande Apollo-expedities tussen 1909 en 1973, maar
wetenschappelijk wordt het spannender dan ooit. Na de
lancering volgende week (13 oktober) en een jarenlange reis
zal in 2004 het ruimteschip Cassini op Saturnus landen.
Daar zullen elektronische aardse ogen ten minste vier jaar
lang rondwaren over de geringde reuzenplaneet, in het
mysterieuze ringenstelsel en over de tientallen manen. De
relatief grote Cassini, genoemd naar de Franse astronoom
Jean-Dominique Cassini die het ringenstelsel in de 18-de
eeuw met een telescoop onderzocht, voert een aparte sonde
mee. Deze 'Huygens' moet een zachte landing maken op
Titan, de grootste van de tientallen manen rondom
Saturnus. Titan is een raadsel op zich, net als zijn veel
kleinere soortgenoten Mimas, Enceladus en Iapetus. De
verkenner is genoemd naar de Nederlandse natuurkundige
Christiaan Huygens die Titan in 1655 ontdekte. Als het
allemaal lukt, leert de mensheid van deze expeditie meer
van het zonnestelsel dan van alle interplanetaire expedities
bij elkaar die er de afgelopen 30 jaar op zijn uitgestuurd.
Maar we moeten wel geduld hebben: pas na aankomst in het
Saturnussysteem, in 2004, begint de expeditie goed.
Miljoenen jaren al wordt de
door roze nevelen bezwanger
de hemel boven het ijzige land
schap van Titan gedomineerd door
het monsterachtig grote hemelli
chaam, omgeven door een nög gro
ter ringenstelsel, dat wij kennen als
Saturnus. Dank zij het zonlicht
moeten vanaf Titan door de roze
mist heen alleen de helderste ster
ren te zien zijn. Al die tijd bleef de
trage cyclus van flauw licht naar
intense duisternis, van ijzige kou
naar nög ijziger kou, vrijwel onver
anderd. Maar nu - we denken ons
even in 2004 - verandert er opeens
iets.
Door de nevelen heen wordt een
traag dalend sterretje zichtbaar,
dat allengs uitgroeit tot een helder
gloeiend lichtpunt. Het licht van de
'vallende ster' valt op immense,
gletscherachtige structuren. Een
hitteschild, nog witgloeiend van
wrijvingsenergie, wordt afgestoten
en een valscherm schiet tevoor
schijn. Rood oplichtend zakt een
blinkend, metaalachtig voorwerp
naar de onregelmatige ijsvlakte.
Na het blikken geluid van de lan
ding klotsen iets verderop trage,
vreemdkleurige golven tegen de
ijsmuren. Dat maakt hetzelfde
krinkelende, glasachtige geluid als
splijtende ijsblokjes in een 'whis-
ky-on-the-rocks'.
Maar in deze vreemde wereld zijn
de 'rocks' een bevroren mengsel
van onder meer methaan en ammo
niak. Er hangt, als er neuzen zou
den zijn om mee te ruiken, een diep
gevroren geur van eeuwig verstilde
verrotting.
Sinterklaasfeest
Op aarde, in Nederland, maakt
men op voor het sinterklaasfeest.
Het is 28 november 2004. Weinigen
beseffen wat er op de verre Satur-
nusmaan Titan gebeurt. Na een
ruimtereis van meer dan zeven jaar
is de Huygens-sonde geland. Het
moederschip, de Cassini, begint
aan een vier jaar lange tocht door
het even uitgestrekte als raadsel
achtige Saturnussysteem.
Maandag, 13 oktober, moet de
ruimte-expeditie op pad gaan. Een
technisch mankement heeft geleid
tot een weekje uitstel. Van diverse
kanten is de afgelopen tijd gepro
testeerd tegen de lancering, omdat
het moederschip Cassini voor de
stroomvoorziening een paar kilo
plutonium, zeg maar een mini-
kerncentrale, aan boord heeft. Het
radioactieve verwal van dat ge
vaarlijke goedje levert energie. In
de buurt van Saturnus is de afstand
tot de zon namelijk te groot voor-
zonnecellen. De protesten zijn in
gegeven door zorg voor de gevolgen
van een mogelijke mislukking van
de lancering.
Vanwege hun gezamenlijke ge
wicht, 5,5 ton, zijn Cassini en Huy
gens te zwaar om na de lancering
vanuit een parkeerbaan om de aar
de rechtstreeks naar Saturnus te
worden 'geschoten' met behulp van
een 'upper stage' rakettrap. Daar
om besloot men tot een imposant
staaltje van 'kosmisch biljart' om
de voor deze reis vereiste snelheid
te verkrijgen. Na de lancering zet
het ruimtevoertuig eerst koers naar
Venus. Maai liefst tweemaal,: in
april 1993 en juni 1999, zal de Cas
sini een 'zwaai' rond Venus maken.
Dat brengt hem terug naar de aarde
voor de derde 'zwieper', door het
zwaartekrachtveld van onze pla
neet, die de Cassini in augustus
1999 ondergaat.
Het volgende doel is de reuzenpla
neet Jupiter die hem, in december
2000, de finale zwaai naar Satur
nus zal moeten geven, Drieënhalf
jaar later, eind juni 2004, bereikt de
Cassini, met daaraan de Huygens-
sonde al die tijd innig vastgekop
peld, het Saturnussysteem.
Wat i s er nu zo bijzonder aan de pla
neet Saturnus met al zijn manen en
zijn imposante ringenstelsel? Daar
gingen in de jaren zeventigen tach
tig toch al vier sondes, de Pioneers
en de Voyagers, langs? Waarom nu
al dat gedoe met die Cassini en die
Huygens? We weten toch al genoeg
van die verre werelden?
Vluchtig
Ja en nee. We zijn, vooral dank zij
die sondes, weliswaar al veel te we
ten gekomen van het Saturnussys
teem, maar er rezen nog veel meer
nieuwe vragen. De bezoeken van de
Pioneers-10 en -1.1 en van de Vov-
agers-I en -II warén ook uiterst-
vluchtig. Meer dan momentopna
men hebben keniet opgeleverd, De
meeste manen zijn alleen vanaf
grote afstanden 'bekeken'.
Voor Cassini en Huygens breken in
november 2004 ten minste vier ja
ren van noest meet-, reken- en f oto-
grafeerwerk aan. Al die tijd be-
