前段时间在twitter和reddit等社区,有段来自Reddit r/Damnthatsinteresting版块的2018年老视频突然被人翻了出来,获得大量转发。

我还特意把视频做成了gif,传到了无聊图 #5316531

这段视频来自“已故”的卡西尼-惠更斯号探测器:

为什么卡西尼号土星探测器能拍到木星轨道上的瑰丽风光?

画面中是木卫一和木卫二飞跃木星大红斑。

但这里有个问题:卡西尼-惠更斯号是 土星 探测器。

卡西尼-惠更斯号(Cassini-Huygens)是美国国家航空航天局、欧洲空间局和意大利航天局的一个合作项目,主要任务是对土星系进行空间探测。卡西尼-惠更斯号土星探测器是人类迄今为止发射的规模最大、复杂程度最高的行星探测器。

土星探测器为什么会捕捉到木星轨道上的绝佳画面呢?

实际上,卡西尼-惠更斯号在前往土星的旅途中,需要两次经过木星,借助木星重力改变运行轨迹。路过木星时,顺便拍几张照片显然没有任何问题。

但事情还没有完,微博上一位细心的朋友总是觉得这幅动态画面有一丝丝违和。

他指出:“金色的木卫一在内层,银色的木卫二在外层,木卫二还遮挡了木卫一一点点,但是速度感觉不对。天体力学决定了内侧的轨道角速度比外侧的要快,而这个视频里却是木卫二比木卫一转得快得多。那可不可以解释为透视效应?探测器从外侧抵近,高速逆行,也可能出现这种外层卫星转得更快的错觉。但是,仔细看俩卫星的相位(阳光照亮的区域),发现问题了。两颗卫星都是过半被照亮,木卫一的相位始终大于木卫二。”

原来,真相是,原始视频创建自卡西尼号在2001年1月经过木星表面的一些静止照片创建的延时序列。

视频创建和发布者是美国宇航局喷气推进实验室 (NASA-JPL) 的科学家凯文·M.吉尔,喷气推进实验室就是研发和管理卡西尼探测器的单位。

吉尔将数百张图像组合成延时序列视频。但是,卡西尼号两次掠过木星时,每次只拍到了木星的一个卫星。吉尔为了对比和观赏性,把同位置的图形叠在一起,做成了非常壮观的两颗卫星掠过大红斑的视频。但是因为拍摄时间到底不同,所以显示出的运动速度和相位就失真了。

另外,上面无聊图评论里问道,为什么下面的木星看起来没有变化?

那是不是因为视频是静态照片序列组成的?不是的。根本原因在于,航天器和卫星的移动速度,比下面云层、气旋的旋转移动速度起码快2-3个数量级左右。所以在相同的时间窗口,卫星经天,但气旋旋转不到1度,看起来如同静止。

卡西尼号最后的光辉岁月

1997年10月15日从肯尼迪航天中心发射升空,于2004年7月到达土星轨道。2017年9月15日,卡西尼号开始了最后和最致命的潜入土星大气层的任务。以每小时约77000英里的速度下坠过程中,卡西尼号努力使天线指向地球,传回关于土星大气的一手数据。在土星云层上方约930英里处,地球再也没有收到它的信号,任务结束了。

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