La sonda Cassini-Huygens está compuesta de un orbitador ( Cassini ) y una minisonda ( Huygens ) y es el segundo artefacto mas grande que se haya construido para realizar un viaje interplanetario . El material científico ocupa un tercio de su peso y el resto es propelente . La Cassini-Huygens aproximadamente pesa 5,574 kilogramos , mide de largo 6.7 metros y de ancho 4 metros ( sin incluir las antenas ) . 

El orbitador Cassini

El diseño del orbitador Cassini deriva de la necesidad dela instalación de antenas e instrumentos electrónicos , la comunicación , por ejemplo , es esencial para permitir enviar instrucciones desde la Tierra y recibir resultados científicos elaborados por el orbitador y la minisonda . Esta taerea la lleva a cabo el sistema de radiofrecuencia que lleva la sonda . En total la Cassini se comunica con nosotros a través de 3 antenas separadas : una antena de largo alcance situada en la parte frontal de la sonda que posee 4 metros de diámetro ( fabricada en la ASI ) , y dos antenas de bajo alcance . Actualmente la sonda está en el Sistema Saturno , dependiendo de la zona donde se ubique el aparato , la tasa de transmisión de datos puede variar de 5 bits por segundo a 259 kilobits por segundo que viajan a la velocidad de la luz a través de nuestro sistema solar . Desde Saturno , una transmisión tarda entre 68 a 84 minutos en llegar/enviarse .

El orbitador recibe energía eléctrica de tres generadores termoeléctricos por radiosótopos ( RTG ) . Cada uno de ellos produce energía gracias al calor desprendido por la desintegración radioactiva de los radioisótopos de dióxido de plutonio de una potencia de 700 watios para alimentar los intrumentos científicos y los aparatos de navegación . Los RTG son muy fiables y seguros , con lo que la integridad del orbitador no se verá dañada .

La propulsión para frenar y reorientar el orbitador a lo largo de su viaje por Saturno es proporcionado por dos motores de las mismas características que se ubican en la parte trasera ( los motores usan tetróxido de nitrógeno , mono-metil-hidracina y fuel ) , a parte , 16 pequeños motores repartidos por todo el fuselaje sirven para reorientar el plano de vuelo del orbitador .

El guiado del orbitador se maneja mediante sensores muy sofisticados que reconocen las estrellas y el sol para crear puntos de referencia , además computadoras de abordo determinan la posición . Usando un nuevo tipo de radioscopio que vibra , el orbitador puede hacer giros para corregir su trayectoria por si solo sin la intervención humana desde el centro de control en el JPL .

La trayectoria de Cassini consistió en un doble pase por Venus , muy cerca del Sol . Debido a esto , las antenas se recubrieron de pintura especial para reflejar la luz proveniente del sol y así no dañar los sistemas de telecomunicación . Actualmente , en Saturno , la intensidad de luz que se recibe del sol es de tan solo un 1 % de la que recibimos aquí en la Tierra y , el frío es incesante . Para evitar que el calor producido por los aparatos de abordo se escape se usan capas de materiales especiales que aislan la cubierta del aparato del frío exterior . Esas capas están compuestas por una estructura triple de Kapton aluminizado en su parte interna y metalizado en la externa . El material Kapton tiene un color amarillo y cuando refleja luz aparece de color ambar . Adicionalmente estas capas aislantes también proporcionan una protección contra micrometeoritos que pueden llegar a impactar el aparato a la velocidad de 5 a 40 kilómetros por segundo .

El orbitador requiere el uso de potentes computadoras ya que la mayor parte de su misión no tiene conexión directa con el centro de control  . El software que está almacenado en la memoria de la sonda instruye y supervisan las actividades de la misión . El software es autónomo y puede operar sin necesidad de que un técnico envíe órdenes desde la Tierra a la sonda , pero los controladores al menos  reestructuran y mandan nuevo software para asegurarse de que todo va correctamente . Además esas computadoras están diseñadas para no verse afectadas por los efectos del viento solar , que puede interferir en los circuitos .

Los experimentos de Cassini

El orbitador lleva 12 instrumentos científicos . El RSI investigará las ondas gravitacionales del universo y estudiará la atmósfera , anillos y campos gravitatorios de Saturno y sus lunas mediante el estudio de las reflexiones de las ondas que envía y recoge . Además , el ISS tomará fotografías en el espectro visible , ultravioleta e infrarrojo . El radar mapeará la superficie de Titán y el espectrómetro de masas examinará las partículas neutras y cargadas de Titán , Saturno y algunos de los demás satélites del sistema Saturno para así aprender mas a cerca de las atmósferas de otros mundos .

El espectrómetro visible-infrarrojo identificará la composición de las superficies , atmósferas y anillos de Saturno y sus lunas analizando los colores visibles e infrarrojos que reflejan . El CIS analizará la energía infrarroja y el CDA estudiará la composición de las partículas que componen los anillos de Saturno . Además otros muchos aparatos estudiarán el plasma que existe en la zona donde se ubica Saturno y como no , se examinará detalladamente la magnetosfera de Saturno.

La minisonda Huygens

La minisonda ha sido elaborada por la ESA . El orbitador será encargado de poner en trayectoria hacia Titán a la minisonda allá por Enero de 2005 y durante 21 días , Huygens se acercará a Titán cayendo libremente y sin ningún sistema de propulsión .

La tarea principal de Huygens ocurrirá durante su descenso a Titán asistido por varios paracaídas . La minisonda tiene baterías que le permitirán permanecer activa durante al menos 3 horas , pero a lo mejor pueden ser tres horas y media si cae sobre la superficie sólida de Titán . También hay una antena que permanentemente estará enviando datos a Cassini , donde serán almacenados y posteriormente enviados a la Tierra . Después de esas 3 horas Cassini saldrá fuera del alcance de la antena y ya no podrá tener contacto con Huygens .

Huygens será la primera entrada atmosférica de un aparato elaborado por la ESA , los sistemas de protección termal para la entrada atmosférica y los paracaídas han sido diseñados especialmente para la misión de Titán .

El sistema de protección termal (TPS) está diseñado para proteger la minisonda del calor extremo que se genera al rozar contra la atmósfera de Titán a entorno 6 kilómetros por segundo . A tal velocidad , la superficie de la minisonda arderá a 1,700 ºC pero gracias a placas similares a las que protegen al Space Shuttle ( hechas de un material conocido como AQ60 de fibra de silicio ) protegerán a la cápsula del tremendo calor .

El sistema de frenado mediante paracaídas está diseñado para trabajar en la atmósfera de Titán . El paracaídas principal de 9 metros de diámetro se abrirá el primero a una altitud de 170 kilómetros . Treinta segundos después la estructura de la cápsula será eyectada para quitar sobrepeso . Finalmente , un pequeño paracaídas se hará cargo del descenso .

Durante el descenso de Huygens , los datos adquiridos se transmitirán al orbitador Cassini  a tiempo real . La velocidad de transferencia de datos se estima que sea de 8 kilobits por segundo .

Los experimentos de Huygens

Seis instrumentos científicos componen la minisonda Huygens . Durante el descenso , esos instrumentos colectarán gases de la atmósfera para realizar análisis químicos , harán estudios espectrales y tomarán fotografías de la superficie y atmósfera de Titán , identificarán los constituyentes de la atmósfera y finalmente realizarán experimentos físicos y eléctricos tanto de la atmósfera como de la superficie de la mayor luna de Saturno .