La sonda di ingresso della missione Galileo su Giove è entrata nell'atmosfera del pianeta nel 1995 in modo infuocato. Mentre la sonda scendeva da Mach 50 a Mach 1 e generava abbastanza calore da provocare reazioni al plasma sulla sua superficie, ha trasmesso dati sulla combustione del suo scudo termico che differivano dagli effetti previsti nei modelli di fluidodinamica. Un nuovo lavoro esamina ciò che potrebbe aver causato tale discrepanza.

I ricercatori dell'Universidade de Lisboa e dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign riferiscono le loro scoperte da nuovi modelli di fluidodinamica radiativa utilizzando i dati trasmessi dalla voce di 30 secondi di Galileo. La carta, pubblicato in Fisica dei fluidi , impiega nuove tecniche computazionali sviluppate nei quasi 25 anni dalla missione.

"Le prime simulazioni per la progettazione della sonda sono state condotte negli anni '80, " disse Mario Lino da Silva, un autore sulla carta. "Ci sono alcune cose che possiamo fare nel 2019, perché abbiamo la potenza di calcolo, nuovi dispositivi, nuove teorie e nuovi dati".

La sonda di Galileo è entrata nella gravità di Giove viaggiando a 47,4 chilometri al secondo, rendendolo uno degli oggetti artificiali più veloci di sempre. La palla di fuoco causata dalla discesa ha riscaldato lo scudo termico fenolico in carbonio a temperature più calde della superficie del sole.

I dati della sonda hanno rivelato che il bordo dello scudo termico ha bruciato molto più di quanto avrebbero previsto anche i modelli odierni, misurato dal cosiddetto tasso di recessione.

"La palla di fuoco è una specie di zuppa in cui accadono molte cose contemporaneamente, " ha detto. "Un problema con la modellazione è che ci sono molte fonti di incertezza e un solo parametro osservato, il tasso di recessione dello scudo termico."

Il gruppo ha ricalcolato le caratteristiche della miscela idrogeno-elio attraversata dalla sonda, come la viscosità, conducibilità termica e diffusione di massa, e ha scoperto che il modello di trasporto Wilke/Blottner/Eucken spesso citato non è riuscito a modellare accuratamente le interazioni tra le molecole di idrogeno ed elio.

Hanno scoperto che le proprietà di riscaldamento radiativo delle molecole di idrogeno hanno svolto un ruolo significativo nel riscaldamento aggiuntivo sperimentato dallo scudo termico della sonda.

"I margini di progettazione dello scudo termico integrato hanno effettivamente salvato la navicella spaziale, " Disse Lino da Silva.

Lino da Silva spera che il lavoro aiuti a migliorare il futuro design dei veicoli spaziali, compresi i prossimi progetti per esplorare Nettuno che probabilmente non raggiungeranno le loro destinazioni fino a quando non si sarà ritirato.

"In un modo, è come costruire cattedrali o piramidi, " ha detto. "Non puoi vedere il lavoro quando è finito."

Lino da Silva ora cerca di convalidare alcuni dei risultati simulati riproducendo condizioni simili in un impianto di tubi d'urto su misura per la riproduzione di flussi ad alta velocità.