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카시니 궤도선에 7년 이상 탑재되어 있던 하위헌스 탐사선은 2004년 12월 25일 카시니에서 분리되었다. 하위헌스 탐사선은 홀로 400만 km를 운항하여, 2005년 1월 14일 타이탄의 대기에 진입했다. 하위헌스 탐사선은 이중 점검의 중요성을 보여준 예로서, 분리와 진입 날짜는 미션이 발사되고 몇 년 후에 컴퓨터 소프트웨어의 결함으로 하위헌스에서 전송되는 데이터를 잃게 될 수도 있다는 문제점이 발견된 뒤 변경되었다. 새로운 진입 날짜는 카시니와 하위헌스 그리고 지구 사이의 상대적 움직임을 고려하여 자료가 수월하게 전송될 수 있도록 했는데, 원래의 계획에서 한 달 뒤로 미뤄진 날짜였다.

하위헌스는 타이탄의 대기를 시속 1만 9300km의 속도로 진입했다. 여러 개의 낙하산이 펼쳐지면서 탐사선 속도는 시속 약 320km 이하로 떨어졌다. 고도 120km 상공에 이르러 마지막 낙하산이 펼쳐지면서 하위헌스의 속도는 훨씬 더 떨어졌다. 그리고 두 시간 이상 낙하한 후 마침내 하위헌스는 타이탄의 표면에 시속 16km의 속도로 착륙했다.