Vandaag vijftien jaar geleden, De Huygens-sonde van ESA schreef geschiedenis toen hij afdaalde naar het oppervlak van Saturnusmaan Titan en de eerste sonde werd die met succes op een andere wereld in het buitenste zonnestelsel landde. Echter, tijdens zijn afdaling, de sonde begon de verkeerde kant op te draaien - en recente tests onthullen nu waarom.

Gelanceerd in 1997, de NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens-missie blijft iconisch en heeft enorm bijgedragen aan ons begrip van Saturnus en zijn maan Titan sinds zijn aankomst op de geringde planeet eind 2004.

De missie bestond uit een orbiter, Cassini, die meer dan 13 jaar in een baan rond Saturnus draaide nadat hij het eerste ruimtevaartuig was dat dit deed, en een kleine atmosferische sonde, ESA's Huygens-lander, die op 14 januari 2005 afdaalde om de fysieke eigenschappen en atmosfeer van Titan te verkennen.

De riskante afdaling van Huygens duurde twee uur en 27 minuten, en de gegevens die de kleine sonde verzamelde, leidden tot een schat aan ontdekkingen over deze fascinerende maan.

De lander gaf de eerste in situ metingen van de atmosfeer van Titan terug, het bepalen van de druk, dichtheid en temperatuur vanaf een hoogte van 1400 km tot aan de oppervlakte. Het Doppler Wind Experiment (DWE) van de sonde zag sterke oost-west winden in de atmosfeer van de maan, waarvan sommige sneller draaiden dan de maan zelf. Het werpt licht op waarom de atmosfeer van Titan methaan bevat, stikstof, en kleine spuitbussen, en in welke hoeveelheden en ontdekte tekenen van geologische processen en kenmerken in het binnenste van de maan, zoals cryovulkanisme en, mogelijk, een grote ondergrondse oceaan.

Door de dikke nevel die de maan omhult, door te snijden en te verkennen, de sonde hielp wetenschappers ook om het oppervlak van Titan te visualiseren, terugkerend bewijs van waterige activiteit in het verleden, zoals opgedroogde rivierbeddingen en drainagenetwerken en lang lege meerbekkens, en observaties van de uitgestrekte duinen van zand en ijs.

Echter, één ding bleef een raadsel:waarom Huygens tijdens zijn afdaling in de "verkeerde" richting draaide. De sonde werd losgelaten uit Cassini die tegen de klok in draaide met een snelheid van 7,5 omwentelingen per minuut. Door het ontwerp van de sonde, zijn spinsnelheid hielp Huygens eerst stabiel te houden toen het drie weken lang naar Titan uitrolde, en toen het uiteindelijk de atmosfeer van de maan binnenging.

Hoewel Huygens zich aanvankelijk gedroeg zoals verwacht, tijdens de afdaling nam de spinsnelheid van de sonde veel sneller af dan verwacht, voordat u na ongeveer 10 minuten achteruitrijdt om met de klok mee te gaan. Het bleef op deze manier draaien gedurende de resterende twee uur en 15 minuten afdaling; gelukkig, de grootte van deze omgekeerde spin was vergelijkbaar met die verwacht door de onderzoekers, wat betekent dat de onverwachte omslag de timing van de geplande waarnemingen beïnvloedde, maar had geen dramatische invloed op hun kwaliteit.

Eerdere studies hebben dit gedrag onderzocht (bijvoorbeeld een studie uitgevoerd door Vorticity in 2014-2015) en recente subsonische windtunneltesten in het PRISME-laboratorium van de Universiteit van Orléans, Frankrijk, bevestigt nu de hoofdoorzaak. De studie werd uitgevoerd van 2017 tot 2019 onder een ESA-contract met LPC2E/CNRS-Universiteit van Orléans.

Huygens was uitgerust met 36 schuine schoepen die werden gebruikt om de spin van de afdalingsmodule te regelen. Echter, twee van de belangrijkste aanhangsels van de sonde, het Separation Subsystem (SEPS) en de Radar Altimeter (RA) antennes, produceerde feitelijk een onverwacht koppel dat tegengesteld was aan dat van de schoepen. Dit effect werd versterkt toen de schoepen de gasstroom rond de daalmodule veranderden op een manier die de amplitude van het "negatieve koppel" verbeterde - het effect waardoor Huygens zijn draairichting omdraaide - totdat het de invloed van de schoepen overschreed.

De oplossing van dit technische mysterie zal helpen bij het ontwerpen van instapsondes in de toekomst, het bevorderen van onze verkenning van het zonnestelsel.

Er waren ook aanwijzingen dat de Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI) gieken tijdens de afdaling mogelijk niet volledig waren ingezet, dus werden specifieke tests uitgevoerd in drie verschillende configuraties:opgeborgen, ingezet, en half ingezet - en bevestigde dat er een negatief koppel kan ontstaan ​​bij een niet-symmetrische inzet. Dit effect wordt nader onderzocht.