伽利略号的木星进入探针已汽化–隔热板模型揭示了新的缺口

艺术家对NASA的伽利略探测器进入木星大气的印象。

1995年，伽利略号访问木星的入口探测器以火热的方式进入了地球大气层。当探针从50马赫降到1马赫并产生足够的热量以在其表面上引起等离子体反应时，它传递了有关其隔热罩燃烧的数据，该数据与流体动力学模型中预测的影响不同。新工作研究了可能导致这种差异的原因。

里斯本大学和伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的研究人员使用伽利略实验室30秒入场数据传输的数据，从新的流体辐射动力学模型中报告了他们的发现。该论文发表在AIP出版的《流体物理学》上，采用了自执行任务以来近25年开发的新计算技术。

该论文的作者马里奥·利诺·达席尔瓦（Mario Lino da Silva）说：“探头设计的早期模拟是在1980年代进行的。”“ 2019年我们可以做一些事情，因为我们拥有计算能力，新设备，新理论和新数据。”

伽利略号任务进入木星的进入探测器在1995年以火热的方式进入了地球大气层，产生了足够的热量以在其表面上引起等离子体反应。关于其隔热罩燃烧的中继数据与流体动力学模型中预测的影响不同，并且新工作研究了可能造成这种差异的原因。研究人员在本周的《流体物理学》中报告了新的流体辐射动力学模型的发现。该图像显示了进入木星后伽利略航天器周围的高温流场，并显示了射线追踪算法的分布。

伽利略号的探测器进入木星的引力行进速度为每秒47.4公里，使其成为有史以来最快的人造物体之一。下降引起的火球使碳酚醛隔热板的温度升高到比太阳表面高的温度。

探测器的数据显示，用所谓的衰退率来衡量，隔热罩的边缘烧毁的数量甚至远远超过今天的模型所预测的数量。

他说：“火球是一种汤，很多事情同时发生。”“建模的一个问题是不确定性来源很多，只有一个观察到的参数，即隔热板的衰退率。”

该小组重新计算了探针穿过的氢-氦混合物的特性，例如粘度，热导率和质量扩散，发现经常引用的Wilke / Blottner / Eucken传输模型未能准确地模拟氢与氦分子之间的相互作用。

他们发现，氢分子的辐射加热特性在额外加热探头的隔热罩时起到了重要作用。

里诺·达席尔瓦（Lino da Silva）说：“内置的隔热板工程利润实际上节省了太空船。

利诺·达席尔瓦（Lino da Silva）希望这项工作有助于改善未来的航天器设计，包括即将进行的探索海王星的项目，这些项目可能要等到他退休后才能到达目的地。

他说：“在某种程度上，这就像建造大教堂或金字塔。”“完成后您看不到工作。”

接下来，Lino da Silva希望通过在为重现高速流量而量身定制的激波管设施中重现类似条件，来验证某些模拟发现。

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参考：马里奥·利诺·达席尔瓦（Mario Lino da Silva），路易斯·多斯·桑托斯·费尔南德斯（Luis dos Santos Fernandes）和布鲁诺·洛佩兹（Bruno Lopez）撰写的“伽利略木星入口的计算流体辐射动力学”，流体物理.DOI：
10.1063/1.5115264

流体物理学

流体物理学致力于发表有关气体，液体以及复杂或多相流体动力学的原始理论，计算和实验性著作。