وهناك اعتبارات يجب أخذها بعين الاعتبار عند تصميم مسبار يمكنه تحمّل الظروف القاسية الموجودة فيه. لذلك قام العلماء بمحاكاة الظروف الجوية للعملاق الجليدي البعيد في النظام الشمسي وتوأمه تقريبا، نبتون، قبل البعثات إلى الكوكبين التي قد تتم يوما ما.
ويوضح مهندس الديناميكا الحرارية الجوية، لويس والبوت، من وكالة الفضاء الأوروبية: "يكمن التحدي في أن أي مسبار سيخضع لضغوط ودرجات حرارة عالية، وبالتالي سيتطلب نظام حماية حراري عالي الأداء ليتحمل دخوله الغلاف الجوي لفترة من الوقت. للبدء في تصميم مثل هذا النظام، نحتاج أولا إلى تكييف مرافق الاختبار الأوروبية الحالية من أجل إعادة إنتاج تركيبات الغلاف الجوي والسرعات المعنية".
ويتميز العملاقان الجليديان بكونهما متشابهان جدا، ولكن هناك بعض الاختلافات المثيرة للاهتمام، مثل الاختلاف في ألوانهما بسبب الطريقة التي يتم بها توزيع الغازات في غلافهما الجوي.
بالإضافة إلى ذلك، فإن غلافهما الجوي مختلف تماما عن غلافي زحل والمشتري، لذلك لا يمكن استخدام الأخير كنظير لفهم كيفية حدوث هذه الاختلافات.
ومن أجل أخذ القياسات، ونقل البيانات إلى الأرض، ستحتاج المسابير إلى تحمل الظروف الجوية للكوكبين.
لذا، قام فريق دولي من العلماء من المملكة المتحدة ووكالة الفضاء الأوروبية وألمانيا بإنشاء مسبار دخول فرعي مماثل لمسبار "غاليليو"، واستخدموا منشأتين مختلفتين لتكرار الظروف: نفق T6 Stalker، وهي منشأة بلازما تفوق سرعتها سرعة الصوت في أكسفورد جامعة في المملكة المتحدة، وأنفاق رياح البلازما التابعة لمجموعة تشخيص التدفق الحراري العالي بجامعة شتوتغارت.
وابتكروا نظائر جوية باستخدام خليط من الغازات المشابهة لتلك الموجودة على نبتون وأورانوس، وأخضعوا المسبار لسرعات مكافئة تصل إلى 19 كيلومترا في الثانية. ثم قام المسبار بقياس تدفق الحرارة بالحمل الحراري عبر سطحه.
ويوضح والبوت: "إن نفق Stalker قادر على قياس كل من الحمل الحراري وتدفق الحرارة الإشعاعي، وتوفير سرعات التدفق المطلوبة بشكل حاسم لتكرار دخول العملاق الجليدي".
وفي الوقت نفسه، يعد نفق البلازما في شتوتغارت المنشأة الوحيدة في العالم التي يمكنها تهيئة الظروف اللازمة لدراسة تأثيرات الاجتثاث والتحلل الحراري على درع المركبات الفضائية.
والآن، بعد أن تم إجراء التجارب بنجاح، يمكن للباحثين استخدام المعلومات المكتسبة لتطوير أجهزة الاستشعار التي ستقيس الأجواء لعمالقة الجليد في أثناء الانغماس في الأعماق الغامضة من أورانوس.
المصدر: ساينس ألرت