Mit einer Höhe von 6,8 Meter ist der Cassini-Orbiter eine der größten bislang gebauten interplanetaren Raumsonden.
Seine schüsselförmige Hauptantenne hat einen Durchmesser von vier Metern. Der Magnetometerarm ragt mit einer Länge
von 13 Metern als einziges Bauteil weit über die Außenmaße hinaus. Die Trockenmasse von Cassini beträgt 2.180 Kilogramm.
Beim Start kamen 3.132 Kilogramm Treibstoff für Lage- und Bahnkorrekturmanöver dazu.
Es befinden sich zwölf wissenschaftliche Instrumente an Bord.
Seitlich am Orbiter sind die vier optischen
Fernerkundungsinstrumente (“Optical Remote Sensing Instruments“) angebracht. Zu ihnen gehören das
Ultraviolettspektrometer UVIS (“Ultraviolet Imaging Spectrograph“), das “Imaging Science Subsystem“ (ISS),
das abbildende Spektrometer VIMS (“Visible and Infrared Spectrometer“) und das “Composite Infrared Spectrometer“
(CIRS). Sie umfassen einen Spektralbereich von 0,056 bis 1000 µm.
UVIS soll Informationen über die
chemische Zusammensetzung der Saturnringe, Monde und der Saturn- und Titanatmosphäre im ultravioletten
Spektralbereich (0,056 - 0,18µm) liefern. Detaillierte Messungen der Anteile von Wasserstoff zu Deuterium
(“schwerer“ Wasserstoff) in den Atmosphären von Saturn und Titan liefern wichtige Hinweise zum Aufbau und
zur Entwicklungsgeschichte dieser Körper.
Die Schwarz-Weiß- und Farb-Aufnahmen der ISS-Kamera (0,2 - 1,1 µm)
werden die Datengrundlage für die meisten geologischen Interpretationen der Mondoberflächen, für die Untersuchung
der Dynamik der Ringe und der meteorologischen Vorgänge in den Atmosphären von Saturn und Titan bilden.
Das
abbildende Spektrometer VIMS hat die Aufgabe, die chemischen und mineralogischen Eigenschaften der Atmosphären
von Saturn und Titan, der Ringteilchen und der Oberflächenbestandteile der Saturnmonde im Bereich des visuellen
Lichts und des Nahen Infrarot (0,35 - 5,1 µm) zu untersuchen. Als abbildendes Spektrometer erlaubt VIMS darüber
hinaus die räumliche Zuordnung der spektralen Information, was für eine geologische und meteorologische
Interpretation von großer Wichtigkeit ist.
Das vierte der Fernerkundungsinstrument CIRS besteht aus drei
Interferometern und dient ebenfalls zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzungen der festen Oberflächen
und Atmosphären und zur Temperaturbestimmung im Spektralbereich des Mittleren Infrarots (17 - 1000µm).
Sechs Geräte (“Magnetosphere and Plasma Instruments“) dienen zur Erkundung des Magnetfeldes und ermöglichen
es die physikalischen, chemischen und dynamischen Eigenschaften von feinen Staub- bzw. Eispartikeln, Molekülen
und geladenen Teilchen im interplanetaren Raum und deren Wechselwirkung mit den Ringen, Monden und der
Magnetosphäre von Saturn zu messen.
Die Hauptantenne wird für zwei wissenschaftliche Experimente eingesetzt. Das “Microwave Remote Sensing
Instruments“ untersuchen die Oberflächenbeschaffenheit des Titans. Radarsignale geben den Wissenschaftlern
Hinweise zur Morphologie, Topographie und Rauhigkeit der Oberfläche. Die Untersuchungen des “Radio-Science“-Systems
verwenden das Telemetriesystem, das vor allem der Verbindungen zwischen der Erde und dem Cassini-Orbiter dient. So wird
die Trajektorie der Sonde mit Hilfe der von ihr übermittelten Radiosignale bestimmt. Frequenzveränderungen im Signal
(Doppler-Effekt) ermöglichen den Wissenschaftlern die Bestimmung von Dichte, Masse, Form und Durchmesser des
Ringplaneten, seiner Satelliten und Ringe und liefert wertvolle Informationen zur inneren Struktur und Zusammensetzung der beobachteten Objekte abzuleiten.
An Bord der Huygens-Sonde befinden sich sechs wissenschaftliche Instrumente, die der Messung von Temperatur,
Druck, Windgeschwindigkeit und Windrichtung in der Titanatmosphäre dienen. Außerdem können Proben der Atmosphäre
eingesammelt und mittels einem Gaschromatographen chemisch und physikalisch auf ihre Zusammensetzung hin analysiert
werden. Eine seitlich blickende Optik erlaubt wegen der Eigendrehung von Huygens einen ständigen Rundumblick, der
mittels der DISR-Kamera (“Descent Imager/Spectral Radiometer“) in detaillierten Schwarzweiß-Bildern festgehalten
wird, je tiefer die Sonde sinkt. Instrumente eines “Surface Science Package“ messen nach einer erfolgreichen Landung
die physikalischen Parameter der Mondoberfläche, wie die Wucht beim Aufschlag auf der Oberfläche und die Neigung der
Sonde gegen die Normalrichtung, sowie die optischen Eigenschaften, die Temperatur und die Wärmekapazität des
Oberflächenmaterials.
