کاوشگر گالیله چگونه وارد اتمسفر مشتری شد؟

مجله علمی ایلیاد - فضاپیمای گالیله در سال ۱۹۹۵ وارد جو سیاره مشتری شد. همان‌طور که این کاوشگر به درون مشتری سقوط می‌کرد، حرارت کافی برای واکنش‌های پلاسما بر روی سطحش به‌وجود آمد. داده‌ها‌ نشان می‌دهد نحوه‌ی سوختن سپر حرارتی با اثراتِ پیش‌بینی شده در مدل‌های دینامیک مایع متفاوت بود. کارهای جدید به این مساله پرداخته که چه چیزی چنین اختلافی را به‌وجود آورده است.

محققان در دانشگاه لیسبون و دانشگاه ایلینویز در اوربانا شامپاین، یافته‌های‌شان از مدل‌های جدید دینامیک تابشی مایع را با استفاده از داده‌های ورود ۳۰ ثانیه‌ای گالیله گزارش داده‌اند. این مقاله‌ی منتشر شده از تکنیک‌های محاسباتی جدید که در ۲۵ سال گذشته پس از شروع ماموریت توسعه پیدا کردند، استفاده می‌کند.

«ماریا لینو دسیلوا» نویسنده‌ی این مقاله، می‌گوید: «شبیه‌سازی‌های اولیه برای طراحی این کاوشگر در دهه‌ی ۸۰ انجام شد. اما در حال‌ حاضر خیلی بهتر می‌توانیم کارهای طراحی را انجام دهیم، زیرا قدرت محاسباتی، دستگاه‌های جدید، نظرات جدید و داده‌های جدیدی را در اختیار داریم.»

کاوشگر گالیله با سرعت ۴۷.۴ کیلومتر در ثانیه، وارد گرانش مشتری شد. این امر سبب شد این کاوشگر به یکی از سریع‌ترین ساخته‌های دست بشر تبدیل شود. آتش ِ ناشی از سقوط این کاوشگر، سپر حرارتی فنولیک کربن را تا دماهایی داغ‌تر از سطح خورشید، حرارت داد. داده‌های به‌دست آمده از این کاوشگر، نشان می‌دهد که لبه‌ی این سپر حرارتی به شدت سوخت؛ این امر با نرخ سقوط اندازه‌گیری می‌شود.

دسیلوا می‌گوید: «این آتش نوعی سوپ است که در آن، اتفاقات زیادی در یک زمان رخ می‌دهد. یکی از مشکلات این مدل‌سازی این است که منابع دارای عدم‌قطعیت زیادی است و فقط پارامتر نرخ رکود سپر حرارتی مشاهده شده است.»

این گروه ویژگی‌های مخلوط هیدروژن-هلیوم که کاوشگر از میان آن عبور کرد را مجدداً بررسی کرد، مثل ویسکوزیته، رسانش حرارتی و انتشار جرم و متوجه شد که مدل استفاده شده، نتوانست تعاملات بین مولکول‌های هیدروژن و هلیوم را به درستی مدل‌سازی کند. آن‌ها دریافتند که خواص حرارت تابشی مولکول‌های هیدروژن نقش مهمی را در حرارت مازادی که سپر حرارتی کاوشگر تجربه کرد، ایفا کردند.

لیندو داسیلوا امیدوار است این کار به ارتقاء طراحی فضاپیمای آینده کمک کند، از جمله پروژه‌های آتی که نپتون را مطالعه می‌کنند و احتمالاً به این زودی به مقصد نمی‌رسند. وی افزود: «این کار به نحوی شبیه ساخت هرم‌ است. شما کار را نمی‌بینید تا زمانیکه به پایان برسد.» لیندا داسیلوا به دنبال تایید برخی از یافته‌های شبیه‌سازی شده با بازتولید شرایط مشابه در یک تسهیلات لوله-شوک مناسب برای بازتولید جریانات پُرسرعت است.