De toegangssonde van de Galileo-missie naar Jupiter kwam in 1995 op vurige wijze de atmosfeer van de planeet binnen. Toen de sonde afdaalde van Mach 50 naar Mach 1 en genoeg warmte genereerde om plasmareacties op het oppervlak te veroorzaken, het gaf gegevens door over het verbranden van zijn hitteschild die verschilden van de effecten die waren voorspeld in vloeistofdynamica-modellen. Nieuw werk onderzoekt wat een dergelijke discrepantie zou kunnen hebben veroorzaakt.

Onderzoekers van de Universidade de Lisboa en de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign rapporteren hun bevindingen van nieuwe modellen voor de dynamische straling van vloeistoffen met behulp van gegevens die zijn verzonden door de 30 seconden durende inzending van Galileo. De krant, gepubliceerd in Fysica van vloeistoffen , maakt gebruik van nieuwe computationele technieken die zijn ontwikkeld in de bijna 25 jaar sinds de missie.

"Vroege simulaties voor het ontwerp van de sonde werden uitgevoerd in de jaren tachtig, " zei Mario Lino da Silva, een auteur op papier. "Er zijn een aantal dingen die we kunnen doen in 2019, omdat we de rekenkracht hebben, nieuwe apparaten, nieuwe theorieën en nieuwe gegevens."

Galileo's sonde ging de zwaartekracht van Jupiter binnen met een snelheid van 47,4 kilometer per seconde, waardoor het een van de snelste door de mens gemaakte objecten ooit is. De vuurbal die door de afdaling werd veroorzaakt, verwarmde het hitteschild van koolstoffenol tot temperaturen die heter waren dan het oppervlak van de zon.

Gegevens van de sonde onthulden dat de rand van het hitteschild aanzienlijk meer verbrandde dan zelfs de huidige modellen zouden voorspellen, gemeten aan de hand van wat het recessiepercentage wordt genoemd.

"De vuurbal is een soort soep waar veel dingen tegelijk gebeuren, " zei hij. "Een probleem met modellering is dat er veel bronnen van onzekerheid zijn en slechts één waargenomen parameter, het hitteschild-recessiepercentage."

De groep herberekende kenmerken van het waterstof-heliummengsel waar de sonde doorheen ging, zoals viscositeit, thermische geleidbaarheid en massadiffusie, en ontdekte dat het vaak geciteerde Wilke/Blottner/Eucken-transportmodel de interacties tussen waterstof- en heliummoleculen niet nauwkeurig kon modelleren.

Ze ontdekten dat de stralingsverwarmingseigenschappen van waterstofmoleculen een belangrijke rol speelden bij de extra verwarming van het hitteschild van de sonde.

"De ingebouwde technische marges van het hitteschild hebben het ruimtevaartuig daadwerkelijk gered, ' zei Lino da Silva.

Lino da Silva hoopt dat het werk het toekomstige ontwerp van ruimtevaartuigen helpt verbeteren. inclusief aankomende projecten om Neptunus te verkennen die hun bestemming waarschijnlijk pas zullen bereiken nadat hij met pensioen is gegaan.

"Op een manier, het is als het bouwen van kathedralen of de piramides, "zei hij. "Je krijgt het werk niet te zien als het klaar is."

Lino da Silva probeert vervolgens enkele van de gesimuleerde bevindingen te valideren door vergelijkbare omstandigheden te reproduceren in een schokbuisfaciliteit die is aangepast voor het reproduceren van hogesnelheidsstromen.