1995年伽利略號訪問木星的入口探測器以火熱的方式進入了地球大氣層。當探針從50馬赫降到1馬赫并產(chǎn)生足夠的熱量以在其表面上引起等離子體反應時,它傳遞了有關其隔熱罩燃燒的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)不同于流體動力學模型中預測的效果。新工作研究了可能導致這種差異的原因。
里斯本大學和伊利諾伊大學厄本那-香檳分校的研究人員使用伽利略實驗室30秒入場數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù),從新的流體輻射動力學模型中報告了他們的發(fā)現(xiàn)。該論文發(fā)表在《流體物理學》上,采用了自執(zhí)行任務以來近25年開發(fā)的新計算技術(shù)。
該論文的作者馬里奧·利諾·達席爾瓦(Mario Lino da Silva)說:“對探頭設計的早期模擬是在1980年代進行的。”“在2019年我們可以做一些事情,因為我們擁有計算能力,新設備,新理論和新數(shù)據(jù)。”
伽利略號的探測器以每秒47.4公里的速度進入木星的引力,使其成為有史以來最快的人造物體之一。下降引起的火球使碳酚醛隔熱板的溫度升高到比太陽表面高的溫度。
探測器的數(shù)據(jù)顯示,用所謂的衰退率來衡量,隔熱罩的邊緣燒毀的數(shù)量甚至遠遠超過當今模型所預測的數(shù)量。他說:“火球是一種湯,許多事情同時發(fā)生。”“建模的一個問題是不確定性來源很多,只有一個可觀察到的參數(shù),即隔熱板的衰退率。”
該小組重新計算了探針穿過的氫-氦混合物的特性,例如粘度,熱導率和質(zhì)量擴散,并發(fā)現(xiàn)經(jīng)常引用的Wilke / Blottner / Eucken傳輸模型未能準確地模擬氫與氦分子之間的相互作用。
他們發(fā)現(xiàn),氫分子的輻射加熱特性在額外加熱探針的隔熱罩時起到了重要作用。
里諾·達席爾瓦(Lino da Silva)說:“內(nèi)置的隔熱板工程利潤實際上節(jié)省了航天器。”
利諾·達席爾瓦(Lino da Silva)希望這項工作有助于改善未來的航天器設計,包括即將進行的探索海王星的項目,這些項目可能要等到他退休后才能到達目的地。
他說:“從某種意義上說,這就像建造大教堂或金字塔。”“完成時您看不到工作。”