La sonda Huygens, fabricada por la Agencia Espacial Europea (ESA) y llamada así por el astrónomo holandés del siglo XVII Christiaan Huygens (descubridor de la luna Titán del planeta Saturno), es una sonda de entrada a la atmósfera de Titán transportada como parte de la misión Cassini-Huygens. La nave espacial 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 Xanadu.
La sonda Huygens fue concebida para explorar las nubes, la atmósfera y la superficie de Titán, la mayor luna de Saturno penetrando en la atmósfera de Titán y, llevando un laboratorio robotizado a la superficie. Cuando se planeó la misión, se desconocía el tipo de superficie que Titán podía tener. En los meses previos al aterrizaje de la sonda se confiaba en que el análisis de los datos de Cassini ayudaría a responder esta cuestión. La mayor de las incertidumbres iniciales era saber si la sonda se posaría sobre terreno sólido o sobre la superficie de un lago o mar de hidrocarburos.
Basándose en las imágenes tomadas por Cassini, a unos 1200 km de distancia de Titán, el sitio de aterrizaje aparentaba ser una costa. Asumiendo que el sitio de aterrizaje no sería sólido, la sonda Huygens fue diseñada para sobrevivir varios minutos al impacto con la superficie líquida y enviar información acerca de las condiciones encontradas. Se esperaba que fuese la primera vez que una sonda humana amerizase en un océano no terrestre. La sonda disponía tan sólo de unas tres horas de energía en sus baterías de las cuales una mayoría se gastaría durante el descenso. Los ingenieros esperaban obtener como máximo 30 minutos de datos desde la superficie.
La sonda Huygens consiste en la sonda en sí misma, que descendió sobre Titán, y el 'Equipo de Soporte de la Sonda' (PSE), que permanece anclado a la sonda orbital (Cassini). El PSE incluye la electrónica necesaria para seguir a la sonda, recuperar los datos adquiridos durante el descenso, y procesar y enviar los datos al orbitador, desde donde fueron transmitidos a tierra.
La sonda permaneció dormida durante el viaje interplanetario de 6,7 años, excepto por chequeos bianuales cuyos resultados se transmitían hasta la Tierra para su análisis por los expertos de sistemas y carga útil de la ESA.
Antes de la separación de la sonda del orbitador, el 25 de diciembre de 2004 se ejecutó un chequeo final de 'salud'. Un temporizador fue cargado con el período necesario para encender los sistemas de la sonda (15 minutos antes de su encuentro con la atmósfera de Titán) y entonces la sonda se desacopló del orbitador y navegó por el espacio hasta Titán durante 22 días, con los sistemas apagados excepto el temporizador para 'despertar'.
La fase principal de la misión consistió en descenso en paracaídas a través de la atmósfera de Titán. Las baterías y todos los recursos fueron dimensionados para una duración estimada de 153 minutos, correspondientes a un tiempo de descenso máximo de 2,5 horas más 3 minutos adicionales (posiblemente media hora o más) en la superficie de Titán. En enlace de radio con la sonda fue activado al principio de la fase de descenso, y el orbitador escuchó a la sonda durante las siguientes 3 horas. Poco después del fin de esta ventana de comunicación de 3 horas, la Antena de Alta Ganancia (HGA) de Cassini fue reorientada de Titán hacia la Tierra.
Grandes telescopios de la Tierra estaban también escuchando la transmisión de 10 W de Huygens usando una técnica de 'interferometría de muy amplia base' y modo de apertura de síntesis. A las 11:25 CET del 14 de enero, el telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) en Virginia detectaba la señal portadora de la sonda. El GBT continuó detectando la señal mucho después de que Cassini dejase de escuchar. Además del GBT, otros ocho de los diez telescopios VLBA también estaban escuchando la señal de la Huygens.
La intensidad de la señal de Huygens recibida en la Tierra fue comparable a la de la sonda Galileo tal como fue recibida por la red Very Large Array.
Se esperaba que el análisis de desplazamiento Doppler de la señal según descendía en la atmósfera de Titán permitiría calcular la intensidad del viento y su dirección con cierta precisión. A través de la interferometría, la posición del punto de aterrizaje se determinó con precisión (En Titán 1 km por 1 km mide 1,3' de latitud y longitud en el ecuador) a partir de los datos Doppler, a una distancia de la Tierra de unos 1200 millones de kilómetros. Esto es una resolución angular de aproximadamente 170 segundos de arco. La sonda aterrizó sobre la superficie a 10.573°S, 192.335°O. Una técnica similar fue utilizada para determinar el punto de aterrizaje de los vehículos de exploración en Marte, analizando su telemetría.
El lugar de aterrizaje de la sonda Huygens, bautizado como Hubert Curien Memorial Station en memoria de Hubert Curien (primer presidente de la Agencia Espacial Europea), se hallaba en una región conocida como Adiri —visible desde la sonda Cassini como una zona oscura. Análisis preliminares apuntaban a que dicho lugar era un océano líquido, aunque hoy se sabe que la sonda aterrizó en esa zona oscura y que en realidad es sólida, no existiendo tal océano.
Los instrumentos revelaron "una nube densa o una niebla gruesa aproximadamente a 18-20 km de la superficie", que es probablemente el fondo del metano que está sobre la superficie. Las fotografías han revelado un terreno esponjoso.
Huygens también ha captado sonidos durante más de dos horas y media en el satélite.
Conclusiones de los descubrimientos de Huygens tras aterrizar en Titán:
Titán contiene océanos, lagos y ríos de metano líquido y éstos son alimentados por lluvias, también de metano líquido y fragmentos orgánicos.
Estas lluvias y evaporaciones de metano cubren el cuerpo celeste de una tenue niebla. Estas superficies de metano incluyen entre ellas islas y zonas de profundidad. El metano erosiona el paisaje como en la Tierra y luego se filtra.
La superficie sólida de Titán es naranja, esponjosa, muy fría y con algunas rocas dispersas sobre ella. Se ha dicho que debe imaginarse como un desierto parecido al de Arizona. La superficie misma parece consistir en un material arcilloso; los científicos la compararon con yogur.
Pudo haber algo parecido a actividad volcánica en el pasado, solo que en lugar de lava las erupciones habrían sido de hielo y amoníaco.