经过6年零7个月漫长而寂寞的旅行，卡西尼土星探测器将于2004年7月1日开始进入环土星轨道。这个当年被科学家戏称为“一大篮子鸡蛋”的冒险计划，终于开始了与土星的“亲密接触”。
　　“卡西尼/惠更斯”探测器是美国航宇局与欧空局合作研制、发射的深空探测器，这是一项大型国际空间合作项目，整个计划耗资34亿美元，参与设计的科技人员总数达到4300多名。旨在探测土星系统，包括土星及其大气、磁场、光环和卫星，重点是探测土星最大的卫星“土卫六”的大气层。
　　尽管早在20世纪七八十年代，已有“先驱者”10号和11号，“旅行者”1号和2号，先后拜访过土星，但是，它们都是在土星近旁匆匆而过。而如今，“卡西尼”号将围绕土星运行74圈。先是在土星赤道面上运行，有多次接近土星、土星光环和土星卫星的机会。以后，它将依靠自己的小型反作用力推进器，逐步改变运行轨道的角度。这样，它就能够在4年时间之内纵览土星全貌，保证完成对土星家族的多项考察任务。
　　
　　迂回曲折的借力航线
　　
　　卡西尼/惠更斯探测器于1997年10月15日，用大力神/半人马座火箭在卡那维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空。为了让卡西尼尽量做到高效率、低成本，科学家们给它设计了一种与伽利略号相似的“借力入轨”路线。因此，卡西尼并不直接进入奔向土星的航线，而是进入一条近日点在地球轨道内的以太阳为焦点的椭圆轨道。利用金星、地球和木星对它的巨大引力作用，一次又一次地获得完全免费的加速，从而实现其进入土星轨道的最终目标。这种方法的缺点是耗费时间比较长，优点是可以节省大量的燃料，节约许多经费，同时又可以大大地减小飞船自身的重量，从而能够携带更多的科学仪器和设备。探测器于1998年4月首次飞掠金星，利用金星引力，获得第一次加速；随后在绕太阳运行将近一圈时，于1999年6月，再次飞掠过金星，获得第二次加速；同年8月，从离地球900千米处飞过，获得第三次加速；2000年12月，从木星近旁飞过，得到最后一次加速；又经过3年半的飞行，于2004年6月到达土星附近，7月1日将进入环绕土星的大椭圆轨道，近土点离土星表面约18000千米，远土点达200万千米。最精彩的是，卡西尼最初是在土星环的下面飞行，但它进入环火星轨道后，将从土星的F环与G环之间的巨大缝隙中穿越到土星环的上方。这听起来是不是有点儿像科幻电影？
　　
　　2004年12月25日，当卡西尼/惠更斯环绕土星运行大约3/4圈，离土星约100万千米处，将释放惠更斯子探测器，使其奔向土卫六。轨道器则转移到一条便于同惠更斯进行无线电联系的轨道上。此后，轨道器将在这条轨道上继续环绕土星运行4年共74圈，并有45次机会接近土卫六。
　　
　　高效率低成本的卡西尼
　　
　　卡西尼/惠更斯探测器（以下有时简称“卡西尼”）是人类迄今为止发射的最大、最重的深空探测器，高6.8米，最大直径4米。发射质量5655千克，其中干重2523千克，推进剂3132千克。
　　卡西尼由轨道器和惠更斯子探测器两部分组成。轨道器包括下设备舱、发动机及推进剂贮箱、上设备舱、12个电子设备小舱和最上面的直径4米的高增益天线，由下往上垂直地叠放在支架上。此外还有一个11米长的磁强计伸杆和几副低增益天线。惠更斯子探测器安装在支架的侧面。卡西尼探测器共携带18台科学探测仪器：轨道器携带12台，惠更斯探测器携带6台。
　　电源使用质量轻、体积小的钚-238放射性同位素热电发电器，无反应堆，无活动部件，安全可靠，11年寿命末期可发电628W。器载的设备采用绝热包覆层、反射涂层、相互遮挡、仪器设备工作产生的热、电加热器和小型同位素加热器等多种措施，使温度保持在允许范围内。
　　轨道器用X频段高增益天线与地面深空网进行无线电通信。高增益天线同时用于无线电和雷达实验及同惠更斯子探测器通信。卡西尼采用三轴稳定姿态控制，用一组0.5牛推力器和反作用飞轮为执行机构。探测器飞行途中离地球越来越远，其工作不能靠地球实时遥测和遥控。轨道器上有2台1.8GB容量的固态存储器，用以储存各种工程遥测和科学探测数据。数据的储存和回放由器载的指令和数据系统控制。
　　
　　内容丰富的探测计划
　　
　　“卡西尼”是人类进入空间时代以来对太阳系中某一颗行星进行的最周密、持续时间最长的一次空间探测计划。它所承担的考察内容颇为丰富。
　　全面考察土星。4年当中有多次观察土星及其家族的计划。
　　从2004年1月起，卡西尼尚未进入环绕土星运行轨道，由于离土星比较远，可以比较全面地看到土星及其整个家族，这是拍摄土星家族完整照片和电影的最佳时机。卡西尼携带的图像科学子系统照相机（cameras of the Imaging Science Subsystem简称ISS照相机）比哈勃望远镜上的类似照相机性能更好，有可能发现新的卫星，或者能够得到一些可以帮助我们更好理解光环与内层卫星是如何相互作用的线索。
　　2004年7月1日卡西尼进入环绕土星运行的轨道，随着主发动机点火，开始按预定计划执行探测任务。它有两次通过光环面的飞行，启用质量分光计分析捕捉到的粒子，确定它们的成分和特性。同时也是查看土卫六南极地区的好机会。行星天文学家对土卫六底层大气的光学特性仍然缺乏全面认识，期望ISS照相机能获得很好的表面图像。
　　2005年4～9月，卡西尼的轨道倾角将增加，从土星赤道平面变为与之有22度的倾角。这时可以对土星光环和土星大气进行测量，将给出光环的结构和光环物质的粒子及土星大气的物理特性。
　　2006年7月～2007年7月，系统地监视和绘制土星、土星光环、土星磁层及土卫六的图像。在此期间卡西尼有十几次飞近土卫六的机会，每次距离950千米左右。再次增加轨道倾角，使之能更好的对光环进行观察。
　　2007年7～9月，卡西尼再次拍摄土星及其家族的电影。还将用较多的时间监视土星的天气，希望能拍摄到可以反映土星大气动力学的电影。
　　
　　 2007年10月～2008年7月，卡西尼依靠自己的小型反作用力推进器，逐步改变运行轨道的角度，使倾角尽可能大，运行最后的5圈时轨道倾角达到75.6度。目的是为了让卡西尼能更好地观测土星的光环，测量土星轨道平面以上的磁场和粒子，以及监测土星的极区和极光现象。
　　重点考察土卫六。卡西尼探测土星计划中，把考察土卫六作为最重点的任务之一。不仅多次亲自接近土卫六，还要将它携带的子探测器惠更斯号释放到土卫六的表面上去。2004年7月1日进入环绕土星轨道运行的初期，卡西尼对土卫六基本情况的探测，将成为以后发射惠更斯到土卫六上能否成功的关键。
　　从2004年10月26日开始，安排了三次称作“泰坦”的土卫六探测计划。第一次定于2004年10月26日，称为“泰坦A”。卡西尼距离土卫六1200千米，利用多种仪器包括可见光和红外成像光谱仪，获取土卫六的大范围表面图像。还将进行雷达实验，探明土卫六大气的稀薄程度，这将决定卡西尼以后的飞行究竟应该距离土卫六多远才合适。第二次是2004年12月13日的“泰坦B”。卡西尼将离土卫六稍远一些，选择一些特殊的区域进行摄像，得到土卫六的一些特写照片，至今我们还没有关于土卫六的任何特写。第三次“泰坦C”计划由惠更斯来承担。在2007年到2008年的最后阶段，卡西尼还将有10次接近土卫六进行观测的机会。
　　探测其他卫星。土星共有31颗卫星，卡西尼将选择其中几个特点突出的卫星进行重点考察。
　　
　　在卡西尼进入环绕土星运行的轨道以前，2004年6月11日卡西尼可在2000千米的距离上观察距土星最远的卫星土卫九，测量它的质量和密度。
　　计划将有4次靠近最明亮的卫星土卫二的飞行。2005年2月17日卡西尼在离它1179千米处通过，3月9日将更近，距离仅499千米。卡西尼上的磁场实验可能发现这个卫星内部是否有含盐分的水存在。
　　2005年9月11日卡西尼将逐个地接近土卫四、土卫五、土卫七以及土卫三，分别对它们进行观测。土卫四、土卫五除了表面到处都是坑坑洼洼，还有哪些与月球相似之处？土卫七不仅自身形状极不规则，而且自转也没有规律。土卫三的密度和水一样，很可能是一个冰球。更有趣的是它的前后各有一颗很小的卫星土卫十三和土卫十四与它同轨绕土星运转，这是整个太阳系中仅仅在小行星中才另有一例的奇特现象。
　　2007年9月10日卡西尼将靠近“两面派”土卫八，在距离它约1000千米处进行观测。土卫八的一面是黑色或者是深暗红色，而另外一面却接近于白色，两面的反光能力相差15倍。这么奇怪的卫星是怎么形成的？不知卡西尼能否为我们解开这个谜。
　　2007年12月3日和2008年3月12日，“卡西尼”两次接近土卫十一，分别在6190千米和995千米的距离上观察土卫十一。土卫十一距离土星很近，位于土星光环之中，公转周期很短。这是空间探测以后才发现的卫星，目前对它了解还不多。
　　其它任务。当卡西尼完成上述全部任务以后，如果仍有燃料和动力的话，将会去完成一些扩展的任务。例如，可以对土卫六新的季节的观测以及大气的改变情况的观测。也可能追求一些人们期望的在土星家族其它地方令人激动的新发现。或者让卡西尼直接通过土星光环或者是更接近土卫六的表面。总之，人们期望卡西尼能够取得更多的成果，要让卡西尼物尽其用。伽利略探测木星的一些重要成果就是来自其扩展的任务。卡西尼具体执行哪些扩展任务，尚需科学家们再讨论。