Usando um túnel de plasma de alta temperatura, os cientistas descobriram como seria sondar as profundezas de Urano.
Claro, sabemos que seria fedorento; mas há outras considerações que precisam ser levadas em conta ao projetar uma sonda que possa suportar os rigores nela contidos. Assim, os cientistas simularam as condições atmosféricas do distante gigante gelado do Sistema Solar e do seu quase gêmeo, Netuno, antes das missões aos dois planetas que um dia poderão ocorrer.
“O desafio é que qualquer sonda estaria sujeita a altas pressões e temperaturas e, portanto, exigiria um sistema de proteção térmica de alto desempenho para resistir à sua entrada atmosférica durante um período útil”, explica o engenheiro aerotermodinâmico Louis Walpot, da Agência Espacial Europeia.
“Para começar a projetar tal sistema, precisamos primeiro adaptar as atuais instalações de testes europeias, a fim de reproduzir as composições atmosféricas e as velocidades envolvidas”.
A exploração do nosso Sistema Solar está longe de estar completa. Tivemos uma pesquisa decente em Marte e sondas em torno de Saturno e Júpiter que revolucionaram a nossa compreensão dos gigantes gasosos.
Enviamos uma espaçonave para verificar Mercúrio e Vênus. Mas a melhor inspeção que Urano e Netuno já receberam foi uma onda passageira na década de 1980 da Voyager 2.
Portanto, há muito que não sabemos sobre os dois misteriosos planetas exteriores. E os cientistas da NASA e da ESA estão aumentando a pressão para enviar uma missão para que possamos começar a preencher algumas dessas evidentes lacunas de conhecimento.
Os dois gigantes gelados são muito semelhantes entre si, mas existem algumas distinções intrigantes, como a diferença em suas tonalidades devido à forma como os gases em suas atmosferas são distribuídos.
Além disso, as suas atmosferas são muito diferentes das de Saturno e Júpiter, pelo que este último não pode realmente ser usado como um análogo para compreender como essas diferenças funcionam.
Uma coisa que os cientistas gostariam de fazer é enviar sondas atmosféricas, semelhantes à sonda de entrada atmosférica transportada pela missão Galileo da NASA a Júpiter, para estudar as atmosferas dos gigantes gelados a partir do seu interior. Mas, para fazer medições e transmitir os dados de volta à Terra, essas sondas precisarão resistir às condições para as quais são enviadas.
Tal sonda viajará a velocidades de até 23 quilômetros (14,3 milhas) por segundo, resultando em altas temperaturas à medida que cai através das atmosferas dos planetas.
Assim, uma equipe internacional de cientistas do Reino Unido, da Agência Espacial Europeia e da Alemanha criou uma sonda de entrada em subescala semelhante à da Galileo, e usou duas instalações diferentes para replicar as condições: o T6 Stalker Tunnel, uma instalação de plasma hipersônico em Oxford. Universidade no Reino Unido e os túneis de vento de plasma do Grupo de Diagnóstico de Fluxo de Alta Entalpia da Universidade de Stuttgart.
Eles criaram análogos atmosféricos usando misturas de gases semelhantes aos encontrados em Netuno e Urano, e submeteram sua sonda a velocidades equivalentes de até 19 quilômetros por segundo. A sonda então mediu o fluxo de calor convectivo através de sua superfície.
“O túnel [Stalker] é capaz de medir o fluxo de calor por convecção e radiativo e fornecer de forma crítica as velocidades de fluxo necessárias para a replicação da entrada do gigante de gelo, com vestígios de CH 4 [metano]”, explica Walpot.
“O próprio túnel opera com um acionador de pistão livre, que pode ser acoplado a vários componentes diferentes a jusante para se tornar um tubo de choque, um túnel de choque refletido ou um tubo de expansão. Essa adaptabilidade permite uma ampla gama de testes, desde testes de modelagem em subescala até a exploração de processos fundamentais de fluxo de alta velocidade.”
Entretanto, o túnel de plasma em Sttutgart é a única instalação no mundo que pode criar as condições necessárias para estudar os efeitos da ablação e da pirólise na blindagem de naves espaciais.
Agora que as experiências foram realizadas com sucesso, os pesquisadores podem usar as informações adquiridas para desenvolver os sensores que irão medir as atmosferas dos gigantes gelados à medida que mergulham nas profundezas misteriosas de Urano.
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
