アメリカ航空宇宙局（NASA）とヨーロッパ宇宙機関（ESA）が共同で開発して、1997年に打ち上げた土星探査機。当初は、小惑星彗星探査機（Comet Rendezvous Asteroid Flyby（CRAF））と同じプラットフォームを使い同時に開発をする計画であったが、CRAFは中止になり、その予算はカッシーニに向けられた。2000年に木星によるスイングバイを行い、ガリレオ探査機と木星磁気圏の共同観測を行った。2004年6月30日に土星周回軌道に投入され、12月にタイタン着陸船ホイヘンスを切り離した。ホイヘンスは2005年1月14日にタイタン表面に着陸した。降下中の大気、カメラのデータや、表面の観測データや画像を、カッシーニ経由で地球へ送信した。降下中のカメラの画像から、メタンの雨によると思われる河川地形を発見した。タイタンの極域にメタンの雲、湖が存在することをカッシーニは観測している。カッシーニの成果のなかでも最大のものは、エンセラダスから氷とガスのプリュームが吹き出していることを発見し、その成分を調べたことである。また土星のリング中に複雑な構造があることも明らかにしている。2011年時点で、ほぼすべての観測機器が順調に作動しており、2017年までの延長運用を行ったが、2017年9月15日に土星大気に突入して、観測を終了した。
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