A sonda de entrada da missão Galileo para Júpiter entrou na atmosfera do planeta em 1995 de forma ardente. Conforme a sonda desceu de Mach 50 para Mach 1 e gerou calor suficiente para causar reações de plasma em sua superfície, ele transmitiu dados sobre a queima de seu escudo térmico que diferiam dos efeitos previstos em modelos de dinâmica de fluidos. O novo trabalho examina o que pode ter causado essa discrepância.

Pesquisadores da Universidade de Lisboa e da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign relatam suas descobertas a partir de novos modelos de dinâmica radiativa de fluido usando dados transmitidos da entrada de 30 segundos do Galileo. O papel, publicado em Física dos Fluidos , emprega novas técnicas computacionais desenvolvidas em quase 25 anos desde a missão.

"As primeiras simulações para o projeto da sonda foram realizadas na década de 1980, "disse Mário Lino da Silva, um autor no papel. "Existem algumas coisas que podemos fazer em 2019, porque temos o poder computacional, novos dispositivos, novas teorias e novos dados. "

A sonda de Galileu entrou na gravidade de Júpiter viajando 47,4 quilômetros por segundo, tornando-o um dos objetos feitos pelo homem mais rápidos de todos os tempos. A bola de fogo causada pela descida aqueceu o escudo térmico de carbono fenólico a temperaturas mais altas do que a superfície do sol.

Os dados da sonda revelaram que a borda do escudo térmico queimou significativamente mais do que até mesmo os modelos de hoje poderiam prever, medido pelo que é chamado de taxa de recessão.

"A bola de fogo é uma espécie de sopa onde muitas coisas acontecem ao mesmo tempo, "disse ele." Um problema com a modelagem é que existem muitas fontes de incerteza e apenas um parâmetro observado, a taxa de recessão do escudo térmico. "

O grupo recalculou as características da mistura de hidrogênio-hélio pela qual a sonda passou, como viscosidade, condutividade térmica e difusão de massa, e descobriram que o modelo de transporte de Wilke / Blottner / Eucken freqüentemente citado falhou em modelar com precisão as interações entre as moléculas de hidrogênio e hélio.

Eles descobriram que as propriedades de aquecimento radiativo das moléculas de hidrogênio desempenharam um papel significativo no aquecimento adicional experimentado pelo escudo térmico da sonda.

"As margens de engenharia do escudo térmico embutido salvaram a espaçonave, "Disse Lino da Silva.

Lino da Silva espera que o trabalho ajude a melhorar o design de futuras espaçonaves, incluindo os próximos projetos para explorar Netuno que provavelmente não chegarão a seus destinos até que ele se aposente.

"De certa forma, é como construir catedrais ou pirâmides, "ele disse." Você não consegue ver o trabalho quando está terminado. "

A seguir, Lino da Silva procura validar algumas das descobertas simuladas, reproduzindo condições semelhantes em uma instalação de tubo de choque projetada para reproduzir fluxos de alta velocidade.