Huygens (nave espacial)

Huygens (HOY-gənz) fue una sonda espacial robótica de entrada a la atmósfera que aterrizó con éxito en la luna Titán de Saturno en 2005. Construida y operada por la Unión Europea Space Agency (ESA), lanzada por la NASA, formó parte de la misión Cassini–Huygens y se convirtió en la primera nave espacial en aterrizar en Titán y en el aterrizaje más alejado de la Tierra que jamás haya realizado una nave espacial. La sonda lleva el nombre del astrónomo holandés del siglo XVII Christiaan Huygens, quien descubrió Titán en 1655.

La nave espacial combinada Cassini-Huygens fue lanzada desde la Tierra el 15 de octubre de 1997. Huygens se separó del orbitador Cassini el 25 de diciembre de 2004 y aterrizó en Titán el 14 de enero de 2005 cerca de la región de Adiri. El aterrizaje de Huygens es hasta ahora el único logrado en el Sistema Solar exterior, y también fue el primero en una luna distinta a la de la Tierra.

Huygens aterrizó en tierra, aunque en su diseño también se tuvo en cuenta la posibilidad de que aterrizara en un océano. La sonda fue diseñada para recopilar datos durante unas pocas horas en la atmósfera y posiblemente un breve período de tiempo en la superficie. Continuó enviando datos durante unos 90 minutos después del aterrizaje.

Resumen

Huygens fue diseñado para entrar y frenar en la atmósfera de Titán y lanzar en paracaídas un laboratorio robótico totalmente instrumentado a la superficie. Cuando se planificó la misión, aún no estaba claro si el lugar de aterrizaje sería una cadena montañosa, una llanura, un océano u otra cosa, y se pensó que el análisis de los datos de Cassini ayudar a responder estas preguntas.

Según las imágenes tomadas por Cassini a 1200 km (750 mi) sobre Titán, el lugar de aterrizaje parecía ser una costa. Suponiendo que el lugar de aterrizaje no sea sólido, Huygens fue diseñado para sobrevivir al impacto, caer sobre una superficie líquida en Titán y enviar datos durante varios minutos en estas condiciones. Si eso ocurriera, se esperaba que fuera la primera vez que una sonda hecha por humanos aterrizaría en un océano extraterrestre. La nave espacial no tenía más de tres horas de duración de la batería, la mayor parte de las cuales estaba prevista para ser utilizadas durante el descenso. Los ingenieros esperaban obtener como máximo solo 30 minutos de datos de la superficie.

Imagen cortada de Huygens

El sistema de sonda Huygens consta de la propia sonda de 318 kg (701 lb), que descendió a Titán, y el equipo de soporte de la sonda (PSE) de 30 kg (66 lb) kg, que permaneció conectado a la nave espacial en órbita. Huygens' el escudo térmico tenía 2,7 m (8,9 pies) de diámetro. Después de expulsar el escudo, la sonda tenía 1,3 m (4,3 pies) de diámetro. El PSE incluía la electrónica necesaria para rastrear la sonda, recuperar los datos recopilados durante su descenso y procesar y entregar los datos al orbitador, desde donde se transmitieron o se 'descargaron'. a la Tierra

La sonda permaneció inactiva durante el crucero interplanetario de 6,7 años, a excepción de los controles de salud semestrales. Estas verificaciones siguieron secuencias de escenarios de descenso preprogramadas lo más cerca posible, y los resultados se transmitieron a la Tierra para que los examinaran los expertos en sistemas y carga útil.

Antes de la separación de la sonda del orbitador el 25 de diciembre de 2004, se realizó una verificación de estado final. La "costa" El temporizador se cargó con el tiempo preciso necesario para encender los sistemas de la sonda (15 minutos antes de su encuentro con la atmósfera de Titán), luego la sonda se separó del orbitador y navegó por el espacio libre hasta Titán en 22 días sin ningún sistema activo. a excepción de su temporizador de despertador.

La fase principal de la misión fue un descenso en paracaídas a través de la atmósfera de Titán. Las baterías y todos los demás recursos se dimensionaron para una misión Huygens con una duración de 153 minutos, lo que corresponde a un tiempo de descenso máximo de 2,5 horas más al menos 3 minutos adicionales (y posiblemente media hora o más) en La superficie de Titán. El enlace de radio de la sonda se activó temprano en la fase de descenso y el orbitador 'escuchó'. a la sonda durante las próximas tres horas, incluida la fase de descenso, y los primeros treinta minutos después del aterrizaje. No mucho después del final de esta ventana de comunicación de tres horas, la antena de alta ganancia (HGA) de Cassini se alejó de Titán y se dirigió hacia la Tierra.

Radiotelescopios muy grandes en la Tierra también estaban escuchando la transmisión de 10 vatios de Huygens utilizando la técnica de interferometría de línea de base muy larga y el modo de síntesis de apertura. A las 11:25 CET del 14 de enero, el telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) en Virginia Occidental detectó la señal portadora de Huygens. El GBT siguió detectando la señal de la portadora mucho después de que Cassini dejara de escuchar el flujo de datos entrante. Además del GBT, ocho de los diez telescopios del VLBA continental en América del Norte, ubicados en Pie Town y Los Alamos, Nuevo México; Fuerte Davis, Texas; Libertad del Norte, Iowa; Pico de Kitt, Arizona; Brewster, Washington; Valle de Owens, California; y Mauna Kea, Hawái, también escucharon la señal de Huygens.

La intensidad de la señal recibida en la Tierra de Huygens era comparable a la de la sonda Galileo (la sonda de descenso atmosférico de Júpiter) recibida por el VLA y, por lo tanto, era demasiado débil para detectarla en tiempo real porque de la modulación de la señal por la (entonces) telemetría desconocida. En cambio, se realizaron grabaciones de banda ancha de la señal de la sonda durante el descenso de tres horas. Después de que la telemetría de la sonda terminó de transmitirse desde Cassini a la Tierra, la modulación de datos ahora conocida se eliminó de la señal registrada, dejando una portadora pura que podría integrarse durante varios segundos para determinar la frecuencia de la sonda. Se esperaba que a través del análisis del desplazamiento Doppler de la señal de Huygens a medida que descendía a través de la atmósfera de Titán, la velocidad y la dirección del viento pudieran determinarse con cierto grado de precisión. Se encontró con precisión una posición del lugar de aterrizaje de Huygens en Titán (dentro de un kilómetro; un kilómetro en Titán mide 1,3 minutos de arco de latitud y longitud en el ecuador) utilizando los datos Doppler a una distancia de la Tierra de aproximadamente 1200 millones de kilómetros.. La sonda aterrizó en la superficie de la luna en 10°34′23″S 192°20′06″W / 10,573°S 192,335°W / -10,573; -192.335 (Sonda Huygens). Se utilizó una técnica similar para determinar el lugar de aterrizaje de los rovers de exploración de Marte escuchando solo su telemetría.

Hallazgos

Huygens aterrizó alrededor de las 12:43 UTC del 14 de enero de 2005 con una velocidad de impacto similar a dejar caer una pelota en la Tierra desde una altura de aproximadamente 1 m (3 pies). Hizo una abolladura de 12 cm (4,7 pulgadas) de profundidad, antes de rebotar en una superficie plana y deslizarse de 30 a 40 cm (12 a 16 pulgadas) por la superficie. Disminuyó la velocidad debido a la fricción con la superficie y, al llegar a su lugar de descanso final, se tambaleó de un lado a otro cinco veces. Los sensores Huygens' continuaron detectando pequeñas vibraciones durante otros dos segundos, hasta que el movimiento disminuyó aproximadamente diez segundos después del aterrizaje. La sonda levantó una nube de polvo (muy probablemente aerosoles orgánicos que brotan de la atmósfera) que permaneció suspendida en la atmósfera durante unos cuatro segundos por el impacto.

La primera imagen liberada, tomada de una altitud de 16 km (9.9 mi), mostrando lo que se especulan para ser canales de drenaje que fluyen a una posible costa. Las zonas más oscuras son llanuras planas, mientras que las zonas más ligeras representan un terreno alto.

En el lugar de aterrizaje había indicios de guijarros de hielo de agua esparcidos sobre una superficie anaranjada, la mayoría de la cual está cubierta por una fina neblina de metano. Las primeras imágenes aéreas de Titán de Huygens eran consistentes con la presencia de grandes masas de líquido en la superficie. Las fotos iniciales de Titán antes de aterrizar mostraban lo que parecían ser grandes canales de drenaje que cruzaban el continente de color más claro hacia un mar oscuro. Algunas de las fotos sugerían islas y costas cubiertas de niebla. El análisis posterior de la trayectoria de la sonda indicó que, de hecho, Huygens había aterrizado en el oscuro 'mar'. región en las fotos. Las fotos de la superficie de un paisaje similar al lecho de un lago seco sugieren que, si bien hay evidencia de que el líquido ha actuado recientemente en la superficie, es posible que los lagos y/o mares de hidrocarburos no existan actualmente en el sitio de aterrizaje de Huygens. Sin embargo, más datos de la Misión Cassini confirmaron definitivamente la existencia de lagos permanentes de hidrocarburos líquidos en las regiones polares de Titán (ver Lagos de Titán). En 2012 también se descubrieron lagos de hidrocarburos tropicales de larga data (incluido uno no lejos del sitio de aterrizaje de Huygens en la región de Shangri-La, que tiene aproximadamente la mitad del tamaño del Gran Lago Salado de Utah, con una profundidad de al menos 1 m (3 pies)). El probable proveedor en áreas desérticas secas probablemente sean los acuíferos subterráneos; en otras palabras, las áridas regiones ecuatoriales de Titán contienen "oasis".

In situ imagen de la superficie de Titan desde Huygens (imágenes izquierda y derecha tienen un procesamiento diferente de imagen). Los glóbulos (probablemente fabricados con hielo de agua) de 10 a 15 cm de tamaño se encuentran por encima del sustrato más oscuro y fino en una distribución espacial variable. El brillo del lado izquierdo superior de varias rocas sugiere la iluminación solar desde esa dirección, lo que implica una visión sureste, que coincide con la evidencia preliminar de otros conjuntos de datos. Una región con un número relativamente bajo de rocas se encuentra entre los racimos de rocas en primer plano y el fondo y coincide con la orientación general de las características tipo canal en las imágenes de baja altitud tomadas desde menos de 7 km (4.3 mi) de altitud.

Inicialmente se informó que la superficie era un "material similar a la arcilla que podría tener una corteza delgada seguida de una región de consistencia relativamente uniforme". Un científico de la ESA comparó la textura y el color de la superficie de Titán con una crème brûlée (es decir, una superficie dura que cubre un subsuelo similar al lodo pegajoso). El análisis posterior de los datos sugiere que las lecturas de consistencia de la superficie probablemente se debieron a que Huygens empujó una piedra grande en el suelo cuando aterrizó, y que la superficie se describe mejor como una "arena". hecho de granos de hielo o nieve que se ha congelado encima. Las imágenes tomadas después del aterrizaje de la sonda muestran una llanura cubierta de guijarros. Los guijarros, que pueden estar hechos de hielo de agua recubierto de hidrocarburo, son algo redondeados, lo que puede indicar la acción de fluidos sobre ellos. Las rocas parecen ser redondeadas, seleccionadas por tamaño y estratificadas por tamaño, como si estuvieran ubicadas en el lecho de un arroyo dentro de un lecho de lago oscuro, que consiste en material de grano más fino. No se observaron guijarros de más de 15 cm (5,9 pulgadas) de ancho, mientras que las rocas de menos de 5 cm (2,0 pulgadas) son raras en el sitio de aterrizaje de Huygens. Esto implica que los guijarros grandes no pueden transportarse al lecho del lago, mientras que las rocas pequeñas se eliminan rápidamente de la superficie.

La temperatura en el lugar de aterrizaje fue de 93,8 K (−179,3 °C; −290,8 °F) y la presión de 1467,6 mbar (1,4484 atm), lo que implica una abundancia de metano del 5 ± 1 % y una humedad relativa del metano del 50 % cerca la superficie. Por lo tanto, es improbable que se formen nieblas terrestres causadas por el metano en las cercanías del lugar de aterrizaje. Los termómetros indicaron que el calor abandonó la Huygens tan rápido que el suelo debió estar húmedo, y una imagen muestra la luz reflejada por una gota de rocío que cae sobre el campo de visión de la cámara. En Titán, la débil luz del sol permite solo alrededor de un centímetro de evaporación por año (frente a un metro de agua en la Tierra), pero la atmósfera puede contener el equivalente a unos 10 m (30 pies) de líquido antes de que se forme la lluvia frente a solo unos pocos centímetros en la Tierra. Por lo tanto, se espera que el clima de Titán presente lluvias torrenciales que provoquen inundaciones repentinas, intercaladas con décadas o siglos de sequía.

Huygens descubrió que el brillo de la superficie de Titán (en el momento del aterrizaje) era aproximadamente mil veces más tenue que la iluminación solar total en la Tierra (o 500 veces más brillante que la iluminación de la luna llena): es decir, el nivel de iluminación experimentado unos diez minutos después de la puesta del sol en la Tierra, aproximadamente el crepúsculo civil tardío. El color del cielo y la escena en Titán es principalmente anaranjado debido a la atenuación mucho mayor de la luz azul por la neblina de Titán en relación con la luz roja. El Sol (que estaba comparativamente alto en el cielo cuando Huygens aterrizó) sería visible como un punto pequeño y brillante, una décima parte del tamaño del disco solar visto desde la Tierra, y comparable en tamaño y brillo a un faro de coche visto desde unos 150 m (500 pies). Proyecta sombras nítidas, pero de bajo contraste ya que el 90% de la iluminación proviene del cielo.

Cronología detallada de la actividad de Huygens

Animación de Huygens's trayectoria del 25 de diciembre de 2004 al 14 de enero de 2005
Huygens· Titan· Saturno

• Huygens separados Cassini orbitador a las 02:00 UTC el 25 de diciembre de 2004 en Spacecraft Event Time.
• Huygens entró en la atmósfera de Titan a las 10:13 UTC el 14 de enero de 2005 en SCET, según ESA.
• La sonda aterrizó sobre la superficie de Titan a unos 10.6°S, 192.3°W alrededor de 12:43 UTC en SCET (2 horas 30 minutos después de la entrada atmosférica).(1.)

Hubo un tránsito de la Tierra y la Luna a través del Sol visto desde Saturno/Titán apenas unas horas antes del alunizaje. Huygens entró en la capa superior de la atmósfera de Titán 2,7 horas después del final del tránsito de la Tierra, o solo uno o dos minutos después del final del tránsito de la Luna. Sin embargo, el tránsito no interfirió con el orbitador Cassini o la sonda Huygens, por dos razones. Primero, aunque no podían recibir ninguna señal de la Tierra porque estaba frente al Sol, la Tierra aún podía escucharlos. En segundo lugar, Huygens no envió ningún dato legible directamente a la Tierra. Más bien, transmitió datos al orbitador Cassini, que luego transmitió a la Tierra los datos recibidos.

Instrumentación

Huygens tenía seis instrumentos a bordo que tomaron una amplia gama de datos científicos mientras la sonda descendía a través de la atmósfera de Titán. Los seis instrumentos son:

Instrumento de estructura atmosférica de Huygens (HASI)

Este instrumento contiene un conjunto de sensores que miden las propiedades físicas y eléctricas de la atmósfera de Titán. Los acelerómetros midieron las fuerzas en los tres ejes a medida que la sonda descendía a través de la atmósfera. Con las propiedades aerodinámicas de la sonda ya conocidas, fue posible determinar la densidad de la atmósfera de Titán y detectar ráfagas de viento. La sonda fue diseñada para que, en caso de aterrizar en una superficie líquida, su movimiento debido a las olas también hubiera sido medible. Los sensores de temperatura y presión medían las propiedades térmicas de la atmósfera. El componente Analizador de permitividad y ondas electromagnéticas midió las conductividades de electrones e iones (es decir, partículas cargadas positivamente) de la atmósfera y buscó actividad de ondas electromagnéticas. En la superficie de Titán, se midió la conductividad eléctrica y la permitividad (es decir, la relación entre el campo de desplazamiento eléctrico y su campo eléctrico) del material de la superficie. El subsistema HASI también contiene un micrófono, que se utilizó para registrar cualquier evento acústico durante el descenso y el aterrizaje de la sonda; esta fue la primera vez en la historia que se registraron sonidos audibles de otro cuerpo planetario.

Experimento de viento Doppler (DWE)

Este experimento utilizó un oscilador ultraestable que proporcionó una frecuencia portadora de banda S precisa que permitió al orbitador Cassini determinar con precisión la velocidad radial de Huygens con respecto a Cassini a través del efecto Doppler. El movimiento horizontal inducido por el viento de Huygens se habría derivado de las mediciones de desplazamiento Doppler medidas, corregidas para todos los efectos de propagación y órbita conocidos. También es posible que se haya detectado el movimiento oscilante de la sonda debajo de su paracaídas debido a las propiedades atmosféricas. La falla de los controladores de tierra para encender el receptor en el orbitador Cassini provocó la pérdida de estos datos. Los radiotelescopios terrestres pudieron reconstruir parte de él. Las mediciones comenzaron a 150 km (93 mi) sobre la superficie de Titán, donde Huygens se desplazó hacia el este a más de 400 km/h (250 mph), lo que concuerda con mediciones anteriores de los vientos a 200 km. (120 millas) de altitud, realizado en los últimos años usando telescopios. Entre 60 y 80 km (37 y 50 mi), la Huygens fue azotada por vientos rápidamente fluctuantes, que se cree que son cizalladura vertical del viento. A nivel del suelo, el cambio Doppler basado en la Tierra y las mediciones VLBI muestran vientos suaves de unos pocos metros por segundo, más o menos en línea con las expectativas.

Generador de imágenes de descenso/Radiómetro espectral (DISR)

Como Huygens era principalmente una misión atmosférica, el instrumento DISR se optimizó para estudiar el balance de radiación dentro de la atmósfera de Titán. Sus espectrómetros visibles e infrarrojos y fotómetros violetas midieron el flujo radiante hacia arriba y hacia abajo desde una altitud de 145 km (90 mi) hasta la superficie. Las cámaras de aureola solar midieron cómo la dispersión de los aerosoles varía la intensidad directamente alrededor del Sol. Tres generadores de imágenes, que compartían el mismo CCD, capturaron imágenes periódicamente de una franja de alrededor de 30 grados de ancho, desde casi el nadir hasta justo por encima del horizonte. Con la ayuda de la sonda que giraba lentamente, construyeron un mosaico completo del lugar de aterrizaje, que, sorprendentemente, se volvió claramente visible solo por debajo de los 25 km (16 mi) de altitud. Todas las mediciones se cronometraron con la ayuda de una barra de sombra, que le indicaría a DISR cuándo el Sol había pasado por el campo de visión. Desafortunadamente, este esquema se vio afectado por el hecho de que Huygens giró en una dirección opuesta a la esperada. Justo antes de aterrizar, se encendió una lámpara para iluminar la superficie, lo que permitió medir la reflectancia de la superficie en longitudes de onda que están completamente bloqueadas por la absorción atmosférica de metano.

DISR fue desarrollado en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona bajo la dirección de Martin Tomasko, con varios institutos europeos contribuyendo al hardware. "Los objetivos científicos del experimento se dividen en cuatro áreas que incluyen (1) la medición del perfil de calentamiento solar para estudios del balance térmico de Titán; (2) mediciones de imágenes y reflexión espectral de la superficie para estudios de la composición, topografía y procesos físicos que forman la superficie, así como para mediciones directas del perfil del viento durante el descenso; (3) mediciones del brillo y grado de polarización lineal de la luz solar dispersada, incluida la aureola solar, junto con mediciones de la profundidad óptica de extinción de los aerosoles en función de la longitud de onda y la altitud para estudiar el tamaño, la forma, la distribución vertical, las propiedades ópticas, fuentes y sumideros de aerosoles en la atmósfera de Titán; y (4) mediciones del espectro del flujo solar descendente para estudiar la composición de la atmósfera, especialmente el perfil de relación de mezcla del metano a lo largo del descenso."

Espectrómetro de masas cromatógrafo de gases (GC/MS)

Un trabajador en la instalación de servicios peligrosos de carga de pago (PHSF) está detrás del lado inferior de la plataforma de experimentos para Huygens.

Este instrumento es un analizador químico de gases que se diseñó para identificar y medir sustancias químicas en la atmósfera de Titán. Estaba equipado con muestreadores que se llenaban a gran altura para su análisis. El espectrómetro de masas, un cuadrupolo de alto voltaje, recolectó datos para construir un modelo de las masas moleculares de cada gas, y el cromatógrafo de gases logró una separación más poderosa de especies moleculares e isotópicas. Durante el descenso, el GC/MS también analizó los productos de pirólisis (es decir, muestras alteradas por calentamiento) que le pasaron desde el pirolizador colector de aerosoles. Finalmente, el GC/MS midió la composición de la superficie de Titán. Esta investigación fue posible calentando el instrumento GC/MS justo antes del impacto para vaporizar el material de la superficie al contacto. El GC/MS fue desarrollado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard y el Laboratorio de Investigación de Física Espacial de la Universidad de Michigan.

Colector y pirolizador de aerosoles (ACP)

El experimento ACP extrajo partículas de aerosol de la atmósfera a través de filtros, luego calentó las muestras atrapadas en hornos (utilizando el proceso de pirólisis) para vaporizar los volátiles y descomponer los materiales orgánicos complejos. Los productos se lavaron a lo largo de una tubería hasta el instrumento GC/MS para su análisis. Se proporcionaron dos filtros para recolectar muestras a diferentes altitudes. El ACP fue desarrollado por un equipo (francés) de la ESA en el Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA).

Paquete de ciencia de superficies (SSP)

El SSP contenía una serie de sensores diseñados para determinar las propiedades físicas de la superficie de Titán en el punto de impacto, ya sea que la superficie fuera sólida o líquida. Una sonda acústica, activada durante los últimos 100 m (300 pies) del descenso, determinaba continuamente la distancia a la superficie, midiendo la velocidad de descenso y la rugosidad de la superficie (por ejemplo, debido a las olas). El instrumento fue diseñado para que si la superficie fuera líquida, la sonda mediría la velocidad del sonido en el "océano" y posiblemente también la estructura del subsuelo (profundidad). Durante el descenso, las mediciones de la velocidad del sonido dieron información sobre la composición atmosférica y la temperatura, y un acelerómetro registró el perfil de desaceleración en el impacto, indicando la dureza y estructura de la superficie. Un sensor de inclinación midió el movimiento del péndulo durante el descenso y también fue diseñado para indicar la actitud de la sonda después del aterrizaje y mostrar cualquier movimiento debido a las olas. Si la superficie hubiera sido líquida, otros sensores también habrían medido su densidad, temperatura, conductividad térmica, capacidad calorífica, propiedades eléctricas (permitividad y conductividad) e índice de refracción (utilizando un refractómetro de ángulo crítico). Se usó un instrumento penetrómetro, que sobresalía 55 mm (2,2 pulgadas) más allá de la parte inferior del módulo de descenso de la Huygens, para crear una traza del penetrómetro cuando la Huygens aterrizaba en la superficie. Esto se hizo midiendo la fuerza ejercida sobre el instrumento por la superficie del cuerpo cuando se abrió paso y fue empujado hacia el interior del cuerpo por el aterrizaje. La traza muestra esta fuerza en función del tiempo durante un período de unos 400 ms. El rastro tiene un pico inicial que sugiere que el instrumento golpeó uno de los guijarros helados en la superficie fotografiada por la cámara DISR.

El Huygens SSP fue desarrollado por el Departamento de Ciencias Espaciales de la Universidad de Kent y el Departamento de Ciencias Espaciales del Laboratorio Rutherford Appleton (ahora RAL Space) bajo la dirección del profesor John Zarnecki. La investigación y la responsabilidad de SSP se transfirieron a la Universidad Abierta cuando John Zarnecki se transfirió en 2000.

Diseño de naves espaciales

Aplicación de brillos de aislamiento multicapa bajo iluminación brillante durante el montaje final. El color dorado del MLI se debe a la luz que refleja el revestimiento de aluminio en la parte posterior de las hojas de Kapton de color ámbar.

Huygens fue construido bajo el contrato principal de Aérospatiale en su Centro Espacial Cannes Mandelieu, Francia, ahora parte de Thales Alenia Space. El sistema de escudo térmico se construyó bajo la responsabilidad de Aérospatiale cerca de Burdeos, ahora parte de Airbus Defence and Space.

Paracaídas

Martin-Baker Space Systems fue responsable de los sistemas de paracaídas Huygens' y de los componentes estructurales, mecanismos y pirotecnia que controlan el descenso de la sonda a Titán. IRVIN-GQ fue responsable de la definición de la estructura de cada uno de los Huygens' paracaídas Irvin trabajó en el subsistema de control de descenso de la sonda bajo contrato con Martin-Baker Space Systems.

Defecto crítico de diseño parcialmente resuelto

Mucho después del lanzamiento, algunos ingenieros persistentes descubrieron que el equipo de comunicación de Cassini tenía un defecto de diseño potencialmente fatal, que habría causado la pérdida de todos los datos transmitidos por Huygens.

Dado que Huygens era demasiado pequeño para transmitir directamente a la Tierra, fue diseñado para transmitir los datos de telemetría obtenidos al descender a través de la atmósfera de Titán a Cassini por radio, que a su vez lo retransmitiría a la Tierra utilizando su gran antena principal de 4 m (13 pies) de diámetro. Algunos ingenieros, en particular los empleados de ESA ESOC, Claudio Sollazzo y Boris Smeds, se sintieron incómodos por el hecho de que, en su opinión, esta función no se había probado antes del lanzamiento en condiciones suficientemente realistas. Smeds logró, con cierta dificultad, persuadir a sus superiores para que realizaran pruebas adicionales mientras Cassini estaba en vuelo. A principios de 2000, envió datos de telemetría simulados a potencia variable y niveles de desplazamiento Doppler desde la Tierra a Cassini. Resultó que Cassini no pudo transmitir los datos correctamente.

Esto se debió a que, según el plan de vuelo original, cuando Huygens iba a descender a Titán, habría acelerado en relación con Cassini, lo que provocaría el desplazamiento Doppler de su señal a variar. En consecuencia, el hardware del receptor de Cassini fue diseñado para poder recibir en un rango de frecuencias desplazadas. Sin embargo, el firmware no tuvo en cuenta que el cambio Doppler habría cambiado no solo la frecuencia de la portadora, sino también la sincronización de los bits de carga útil, codificados por cambio de fase a 8192 bits por segundo.

Reprogramar el firmware era imposible, y como solución había que cambiar la trayectoria. Huygens se separó un mes más tarde de lo planeado originalmente (diciembre de 2004 en lugar de noviembre) y se acercó a Titán de tal manera que sus transmisiones viajaron perpendiculares a su dirección de movimiento en relación con Cassini, reduciendo en gran medida el desplazamiento Doppler.

El cambio de trayectoria superó la falla de diseño en su mayor parte y la transmisión de datos tuvo éxito, aunque la información de uno de los dos canales de radio se perdió debido a un error no relacionado.

Perdida de datos del canal A

Huygens fue programado para transmitir telemetría y datos científicos al orbitador Cassini para retransmitir a la Tierra utilizando dos sistemas de radio de banda S redundantes, denominados Canal A y B, o Cadena A y B. El canal A fue el único camino para un experimento para medir la velocidad del viento mediante el estudio de pequeños cambios de frecuencia causados por el movimiento de Huygens. En otra desviación deliberada de la redundancia total, las imágenes del generador de imágenes de descenso se dividieron y cada canal transportaba 350 imágenes.

Cassini nunca escuchó el canal A debido a un error en la secuencia de comandos enviados a la nave espacial. El receptor del orbitador nunca recibió la orden de encenderse, según funcionarios de la Agencia Espacial Europea. La ESA anunció que el error fue un error de su parte, el comando faltante era parte de una secuencia de comandos desarrollada por la ESA para la misión Huygens, y que fue ejecutado por Cassini Como entregado.

Debido a que no se utilizó el canal A, solo se recibieron 350 imágenes en lugar de las 700 planificadas. Todas las mediciones de radio Doppler entre Cassini y Huygens también se perdieron. Se realizaron mediciones de radio Doppler de Huygens desde la Tierra, aunque no fueron tan precisas como las mediciones perdidas que realizó Cassini. El uso de sensores acelerómetros en Huygens y el seguimiento VLBI de la posición de la sonda Huygens desde la Tierra permitió realizar cálculos razonablemente precisos de la dirección y la velocidad del viento.

Contribuciones de proyectos de ciencia ciudadana

El hecho de que Huygens girara en la dirección opuesta a la planificada retrasó la creación de mosaicos de superficie a partir de los datos sin procesar por parte del equipo del proyecto durante muchos meses. Por otro lado, esto brindó una oportunidad para que algunos proyectos de ciencia ciudadana intentaran la tarea de ensamblar los mosaicos de superficie. Esto fue posible porque la Agencia Espacial Europea aprobó la publicación de las imágenes en bruto de DISR y dio permiso para que los científicos ciudadanos presenten sus resultados en Internet. Algunos de estos proyectos de ciencia ciudadana han recibido mucha atención en la comunidad científica, en revistas científicas populares y en los medios públicos. Si bien a los medios les gustaba presentar la historia de aficionados que superaban a los profesionales, la mayoría de los participantes se consideraban científicos ciudadanos, y la fuerza impulsora detrás de su trabajo era el deseo de descubrir y mostrar tanto como fuera posible de la hasta ahora desconocida superficie de Titán.. Algunos proyectos entusiastas fueron los primeros en publicar mosaicos de superficie y panoramas de Titán ya el día después del aterrizaje de Huygens, otro proyecto trabajó con los datos DISR de Huygens durante varios meses hasta que prácticamente todas las imágenes con estructuras reconocibles pudieron asignarse a su posición correcta, lo que resultó en mosaicos y panoramas completos. Finalmente, se publicó un panorama superficial de este proyecto de ciencia ciudadana en el contexto de una revisión de Nature de Joseph Burns.

Lugar de aterrizaje

La sonda aterrizó en la superficie de Titán en 10°34′23″S 192°20′06″W / 10,573°S 192,335°W / -10,573; -192.335.

La cruz roja marca el sitio de aterrizaje de Huygens. La región brillante a la derecha es Xanadu Region.