土星探测器卡西尼号为什么会选择自毁？
2017年10月15日本该是“卡西尼”号的20周年纪念日，不过，它等不到这一天了。明日（北京时间9月15日傍晚），卡西尼号将执行来自美国国家航空航天局（NASA）的最后一条指令：自我焚毁。 这艘20世纪末的行星际飞船，将点燃推进器，一头扎进土星大气层，与这颗探测了13年的气态行星融为一体。
该任务的代号是：大终章（Grand Finale）。在逐渐燃烧、汽化，融进土星大气层的过程中，卡西尼号的高增益天线会保持对准地球，传输珍贵的数据，直至信号消失。
不过，由于距离遥远，当NASA接受到最后信号时，卡西尼号实际已经消失83分钟了。
为何要自我焚毁？其实，卡西尼号在2008年就达到了设计寿命，如今，迟暮的飞船行将“油尽灯枯”。为了避免失去动力的飞船撞向土星的卫星，破坏后续的探测任务，NASA决定令其“自杀殉道”。其中，土卫二和土卫六具备生命存在的条件，是重点保护对象。
1997年10月15日，卡西尼号从美国的卡纳维拉角发射升空，携带着欧洲空间局的土卫登陆探测器“惠更斯”号。
从地球到土星，卡西尼号飞了7年。它借用引力弹弓效应，先后两次掠经金星（1998年4月和1999年6月）、一次掠经地球（1999年8月）、一次掠经木星（2000年12月），最终抵达土星。
土星距离地球的最近距离约为13亿公里，而卡西尼号采取的这段迂回路线长达35亿公里。不过，这样借力飞行，并未更加耗时，且大大节省了燃料。
北京时间2004年7月1日12时，卡西尼号进入土星轨道。土星的公转周期是地球的29倍，也就是说，终其一生，卡西尼号差不多了陪伴了土星“半年”。此时此刻，土星北半球的冬天正开始消退。
2008年，完成了第一期4年任务后，科学家们给卡西尼号安排了第二期2年任务：观察土星抵达昼夜等分点，阳光照向土星环侧面时，土星和土星环的变化。这之后，卡西尼号的服役期又延长了7年，继续探索土卫二和土卫六。
土卫二（Enceladus）是一颗被冰雪覆盖的“冰月”，冰层下隐藏着流动的海洋。2015年，卡西尼号从冰层裂缝中喷射出来的羽流里检测到二氧化碳和大量氢气。科学家认为，这是冰层下的温软海洋和海底岩层之间的水热反应所致。水热反应可以为深海微生物提供能量。
氢气和二氧化碳可以合成甲烷。科学家们已经发现，地球的深海里存在独特的热泉生态系统。在太阳照不到的地方，甲烷也能养活海底热泉附近的微生物。
“泰坦”（Titan）是希腊神话中的巨人族，冠以泰坦之名的土卫六是土星最大的卫星，也是太阳系中第二大的卫星，仅此于木卫三。土卫六也是太阳系已知的唯一一颗拥有真正大气层的卫星。
科学家们一直想要知道，土卫六稠密的大气层下藏着什么？冰雪、海洋，甚至是生命？卡西尼号并非人类派来的第一个访客。目前已飞到太阳风边缘的“旅行者1号”和“旅行者2号”，都曾是匆匆过客。
2004年10月24日，卡西尼号传回了首批土卫六照片和数据。2004年12月23日，卡西尼号释放惠更斯号。2005年1月14日，惠更斯号成功登陆土卫六。
卡西尼号和惠更斯号一起，揭开了土卫六大气层下的真面目：这是一个在气候和地理上最接近地球的世界，存在关于生命的伏笔。
土卫六的地表温度约为零下179摄氏度，没有水只有冰，却有着“甲烷海”和“甲烷河”，下着“甲烷雨”，天上飘着“甲烷云”。
而这些“甲烷河”流经深深的峡谷，汇入“甲烷海”，冲刷出鹅卵石一般的冰块。
土卫六的赤道地区，充满了贫瘠的沙丘，与纳比米亚和撒哈拉地区的地貌相似，由来自大气层的有机物构成。此外，土卫六上还有疑似有火山的存在。如果那真是火山，那喷射的将不是岩浆，而是泥泞的沸水。
9月11日，卡西尼号在11.9万公里外飞掠土卫六，这是卡西尼号距离土卫六最近的一次，也是最后一次。借助土卫六的引力，卡西尼号直奔土星大气层而去，迎接最终命运。
卡西尼号相机拍摄的一些照片揭示了哪些秘密？
NASA卡西尼号兢兢业业地守护土星长达十几年，它拍摄了许多精彩照片，为人类揭示了不少意想不到的秘密。卡西尼号在1997年10月15日从美国卡纳维拉尔角发射，途经金星和木星，花了七年时间才到达土星。2004年它与土星首次邂逅时拍摄了这张自然色彩图。这张图仅由两张原始照片合成，拍摄时卡西尼号与土星相距2820万公里，图像比例为每像素169公里。摄于2004年5月7日。
这张图片从左到右显示了土星C环的外部和B环的内部。光环的分布模式是，从较“脏”的颗粒（显示为红色）到较干净的冰冻颗粒（青绿色）。土星的光环系统从内向外分别是D环、C环、B环、A环、F环、G环和E环，它们按被发现的顺序命名。此图使用紫外成像光谱仪拍摄，其像素大约是旅行者2号获得的紫外线数据的100倍。摄于2004年6月30日。
欧洲航天局惠更斯探测器随着卡西尼号来到土星，并成功着陆在土卫六上。这张图片中的可见物体初步被认为是岩石或冰块，不过更接近卵石的尺寸。土卫六地表比预期更暗，其中包含了由水和碳氢化合物构成的混合物。这些物体底部存在侵蚀的迹象，这说明此前可能存在河流活动。这张图片展现了土卫六表面的实际颜色。摄于2005年1月14日。
这张图展现了漫长岁月和重力扭转的杰作——土卫二坑坑洼洼的地表以及持续的地质活动。这张拼接图主要覆盖土卫二的南半球，并经过色彩增强处理。南极地区的主要特征是“蓝色”裂缝，周围环绕着连续不断的山谷和山脊。
土卫七这张令人惊叹的假色图展现了它充满坑坑洼洼和褶皱的诡异地表。色彩差异对应着地表物质的不同构成。自然色下，土卫七的色调明显略带红色。这张图把红色进行淡化处理，并增强其他色调，这让土卫七表面的细微变化更加明显。摄于2005年9月26日。
土卫二表面喷射出大量由冰粒、水汽和微量有机化合物构成的物质。共有八个地方存在这种喷射流，这些地方均位于土卫二南极地区的“虎纹”裂缝。这张假色图合成了三张清晰的滤光图，并对图像进行特殊处理，以凸显喷柱。摄于2005年11月27日。
这张图展现了土星北极地区的极光和下方大气层，它们呈现为两种不同波长的红外光。能量粒子撞击上层的大气层，从而引发极光。极光以四微米（人眼可见波长的六倍）的波长发出明亮的蓝色。图片经过合成处理。图中的极光摄于2006年11月10日，红色大气层摄于2008年6月15日。
这张假色拼接图展现了土卫八的整个半球。在许多区域，面向赤道的斜坡和陨石坑底部覆盖着由氰化物、水合矿物质和其他含碳矿物质构成的黑色物质。土卫八仿佛拥有双重人格，拥有着明暗对照的特殊地貌，这些物质的分布和颜色的变化将是理解其地貌形成原因的关键线索。摄于2007年9月10日。
土星B环边缘的垂直凸起结构在光环上投下了长长的阴影。这些结构高达2.5公里， 与A环、B环和C环的高度（通常仅高10米）差别很大。科学家认为，大型天体或小卫星是造成这一现象的原因。它们会影响飞掠而过的物质，使颗粒以一种“飞溅”的方式向上凸起。这样的图片只有在土星出现昼夜平分点时（每15个地球年）才可能拍到。摄于2009年7月26日。
土星的卫星比地球多得多——多达62个。土卫六最庞大，质量占据了所有卫星的96%。还有六个较小的卫星也在卫星群中占主导地位。剩余55个均为迷你小卫星。这张图中的土卫五是六个较小卫星之一。对比之下，左下角的土卫十一显得格外渺小。背景是土星以及部分光环。摄于2010年3月24日。
这张实色图中，一场巨大的风暴搅动着土星北半球的大气层。图片拍摄于2011年2月25日，也就是在风暴开始大约12周后拍摄的。这时的风暴已经赶上自己的足迹，足足环绕土星一圈。这是卡西尼号记录过的规模最庞大、也最剧烈的一场风暴。
这张图中同时捕捉了土星的五个卫星。土卫十（直径179公里）位于最左侧。土卫十七（81公里）在A环和狭窄的F环之间环绕土星运行，位于图片中央。带着明亮反光的土卫二（直径504公里）在图片的中上方。土星的第二大卫星土卫五（直径1528公里）位于图片右侧，只露出半边脸。土卫五的旁边是较小的土卫一（直径396公里）。摄于2011年9月12日。
卡西尼号位于土星阴影时拍摄了这张照片。镜头转向土星和太阳，因此土星和光环处在背光状态。相较低相位视角，这种特殊的高相位构图有助于科学家更容易地研究光环和大气层。照片摄于2012年10月17日。拍摄时组合使用红外、红色和紫色光谱滤光镜，以生成这种色彩增强效果。卡西尼号上次拍到类似照片是在2006年9月。
这张假色图中，土星北极风暴的旋转漩涡好像被绿色叶子包围的深红色玫瑰。风眼直径是2000公里，速度高达每小时531公里。这张图片是卡西尼号拍摄的首张太阳照射下的土星北极图。2004年它抵达土星时，北半球正是冬季，北极一片黑暗。1981年，旅行者2号也拍摄到阳光照射下的北极图片，但无法观测到详尽细节，因此我们无从得知这场风暴持续了多久。摄于2012年11月27日。
这张罕见图片中，卡西尼号同时拍摄了地球和土星光环。箭头所指的小蓝点就是距离土星14.4亿公里的地球。地球在外太阳系中被拍摄，这是第三次。预先知道外太阳系中的探测器正在拍摄地球，则是首次。当时可是引发世界各地的人们争相庆祝。摄于2013年7月19日。
拍摄时，卡西尼号身处土星的阴影中。这一拼接图包括了土星及其内环，还有七颗卫星以及背景中的地球。由于阳光被土星遮蔽，卡西尼号才能够拍摄到这种独特的视角。
这是卡西尼号拍摄的最后一批照片之一。它在土星系统中安家了13年，如今它的使命已经终结。它让人类观察到十多年来土星、一群卫星、光环和磁气圈的各种变化。这是短期探索任务无法做到的。2004年当卡西尼号抵达土星时，土星的北半球正处于黑暗中，刚要逐渐告别冬季。在任务结束时，整片北极正沐浴在夏季的持续阳光中。摄于2017年9月11日。（惜辰）
“卡西尼号”怎样进行跨世纪土星观测？
人类探测土星的使命，交给了“卡西尼号”土星探测器。1997年10月15日，美国成功发射了“卡西尼号”大型行星探测器，这是20世纪人类耗资最大的空间计划之一。
由于土星距离地球非常遥远，有8.2~10.2天文单位(1个天文单位约合1.5亿千米)，所以，即使使用当时推力最大的火箭，也无法把质量为6.4吨的“卡西尼号”加速到直飞土星的速度。
于是，科学家巧妙地为“卡西尼号”设计了借助金星、地球和木星之间的引力，接力加速奔向土星的旅程。这样一来，“卡西尼号”的行程将增加到32亿千米，历时7年。1998年4月，“卡西尼号”绕过金星，在金星引力的作用下，加速并改变方向；1999年6月，它再次飞过金星，利用金星引力进一步加速，向地球奔来；1999年8月，“卡西尼号”掠过地球，借助地球引力加速飞向木星；2001年1月，“卡西尼号”从木星那里进行最后一次借力加速后，直奔土星。
“卡西尼号”于2004年7月到达了土星。“卡西尼号”实际上由2部分组成：载有12台科学探测仪器的轨道器和携带6台科学仪器的“惠更斯”子探测器。轨道器将围绕土星进行历时4年的全面的科学探测。
科学家是如何怎样使“卡西尼号”达到可以直飞土星的速度的？
“卡西尼号”飞船是世界上最大、最先进、仪器设备最齐全的宇宙探测飞船，全长6.7m，直径4m，自重2.15t，加装燃料后总重达5.7t。由于它的质量太大，即使采用了迄今推力最大的运载火箭，也无法使这一庞然大物加速至可以直飞土星的速度，因此只能通过多次借力飞行，利用金星、地球和木星的引力加速来完成这次漫长而曲折的长征。