Utilizzando un tunnel di plasma ad alta temperatura, un team di scienziati ha scoperto cosa potrebbe accadere ad una sonda inviato a scandagliare le profondità di Urano. Gli esperti hanno simulato le condizioni atmosferiche del lontano gigante di ghiaccio del Sistema Solare e del suo quasi gemello, Nettuno, in vista delle missioni sui due pianeti che un giorno potrebbero aver luogo. ”Per iniziare a progettare un sistema del genere – dichiarano gli esperti – dobbiamo prima adattare le attuali strutture di prova europee al fine di riprodurre le composizioni atmosferiche e le velocità coinvolte.” L’esplorazione del nostro Sistema Solare è lungi dall’essere completata. Abbiamo effettuato varie visite su Marte e inviato sonde attorno a Saturno e Giove che hanno rivoluzionato la nostra comprensione dei giganti gassosi. Abbiamo anche inviato un veicolo spaziale per osservare Mercurio e Venere. Ma la migliore ispezione che Urano e Nettuno abbiano mai ricevuto è stato il passaggio della Voyager 2. Quindi ci sono molti aspetti che non sappiamo sui due misteriosi pianeti esterni. E da tempo gli scienziati della NASA e dell’ESA stanno aumentando la pressione per inviare una missione in modo da poter iniziare a colmare alcune di queste evidenti lacune. I due giganti di ghiaccio sono molto simili tra loro, ma presentano alcune distinzioni interessanti, come la differenza nelle loro tonalità dovuta al modo in cui sono distribuiti i gas nelle loro atmosfere. Inoltre, le loro atmosfere sono molto diverse da quelle di Saturno e Giove. Una cosa che gli scienziati vorrebbero fare è inviare sonde atmosferiche, simili alla sonda di ingresso atmosferico trasportata dalla missione Galileo della NASA su Giove, per studiare dall’interno le atmosfere dei giganti di ghiaccio. Ma, per effettuare misurazioni e trasmettere i dati sulla Terra, tali sonde dovranno resistere alle condizioni in cui verranno inviate. Questo velivolo viaggerà a velocità fino a 23 chilometri al secondo, surriscaldandosi mentre precipita attraverso le atmosfere dei pianeti.
Esperimento di ingresso nella galleria del vento al plasma PWK1 dell’Università di Stoccarda. (ESA)
Quindi, un team internazionale di scienziati provenienti dal Regno Unito, dall’Agenzia spaziale europea e dalla Germania ha creato una sonda di ingresso simile a quella di Galileo e ha utilizzato due diverse strutture per replicare le condizioni dell’atmosfera di Urano: il T6 Stalker Tunnel, un impianto di plasma ipersonico a Oxford University nel Regno Unito e le gallerie del vento al plasma del gruppo di diagnostica del flusso ad alta entalpia dell’Università di Stoccarda. Gli studiosi hanno sperimentato le atmosfere dei pianeti utilizzando miscele di gas simili a quelle trovate su Nettuno e Urano e hanno sottoposto la loro sonda a velocità equivalenti fino a 19 chilometri al secondo. La sonda ha poi misurato il flusso di calore convettivo attraverso la sua superficie .”Il tunnel [Stalker] è in grado di misurare sia la convezione che il flusso di calore radiativo e di fornire in modo critico le velocità di flusso richieste per la replica dell’ingresso del gigante di ghiaccio, con tracce di CH 4 [metano], ” ha spiegat Walpot. “Il tunnel stesso funziona con un driver a pistone libero, che può essere accoppiato a diversi componenti diversi a valle per diventare un tubo dell’ammortizzatore, un tunnel dell’ammortizzatore riflesso o un tubo di espansione. Questa adattabilità consente un’ampia gamma di test, dai test di esplorazione dei processi fondamentali del flusso ad alta velocità.” Nel frattempo, il tunnel del plasma di Stoccarda è l’unica struttura al mondo in grado di creare le condizioni necessarie per studiare gli effetti dell’ablazione e della pirolisi sulla schermatura dei veicoli spaziali. Ora che gli esperimenti sono stati eseguiti con successo, i ricercatori possono utilizzare le informazioni acquisite per sviluppare i sensori che misureranno le atmosfere dei giganti di ghiaccio mentre si tuffano nelle misteriose profondità di Urano.
