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.
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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.
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