يعد دخول الغلاف الجوي للكوكب مناورة خطيرة لأي مركبة فضائية، حيث يجب أن تتحمل حرارة الاحتكاك الشديدة الناتجة عن الاتصال عالي السرعة مع الذرات والجزيئات.
لهذا السبب قامت مركبات الهبوط والمركبات الجوالة بذلك الدروع الحرارية. ويشير بحث جديد أجرته كلية غرينجر للهندسة بجامعة إلينوي أوربانا شامبين إلى أن تكوين الغلاف الجوي له تأثير كبير على كيفية عمل الدروع الحرارية.
يستمر المقال أدناه
وقال بانيراي: “ما كان مفاجئا للغاية في الدراسة هو أنه عندما قمنا بتغيير الغاز، تصرفت ظاهرة الاجتثاث بطرق مختلفة”. بيان 12 مارس. “في بيئة الهواء الكلاسيكية حيث يوجد الأكسجين، يحدث الاجتثاث بطريقة ثابتة. يؤدي التدفق حول المركبة الفضائية إلى تآكل السطح، ويتم إخراج الجزيئات كتيار مستمر.”
عندما تتآكل مادة من الطبقة الخارجية للدرع الحراري، يمكن أن يتجمع بعضها على سطح الدرع، مما قد يؤدي إلى انسداد بعض المناطق ومنع المادة الموجودة بالأسفل من “التنفس”. يمكن أن يؤثر هذا على مدى جودة أداء الدرع. وفي الدراسة الجديدة، وجد الباحثون أن تغيير الغازات التي يتلامس معها الدرع يغير أيضًا من أدائه.
وقال بانيراي: “عندما تتم إزالة الأكسجين، تصبح هذه الظاهرة غير مستقرة. ويتم إخراج رشقات متقطعة من الجسيمات، وفي بعض الأحيان، تصبح العملية عنيفة”. “لقد شاركت في أبحاث الاستئصال لأكثر من 15 عامًا، ولم أر هذا من قبل. لقد فوجئنا جميعًا عندما لاحظنا هذا السلوك لأول مرة في النفق.”
وقال بانيراي إن فهم كيفية تأثير تكوين الغلاف الجوي على الدروع الحرارية أمر مهم، لأن وكالة ناسا ستحصل على Dragonfly، وهي طائرة عمودية روبوتية، جاهز للإطلاق عام 2028 نحو قمر زحل الضخم تيتان. يتمتع تيتان بغلاف جوي سميك يختلف تمامًا عن غلافه الجوي تلك الأرض: يتكون من حوالي 95% نيتروجين و5% ميثان، بينما يتكون غازنا من 78% نيتروجين و21% أكسجين.
ستقوم دراجونفلاي بدراسة سطح تيتان، مما قد يعطي العلماء أدلة حول ما إذا كانت البحيرات والأنهار الهيدروكربونية الموجودة على القمر تحتوي على جزيئات موجودة أم لا. مقدمة للحياة.
يقول بانيراي: “على الرغم من أن هذا العمل لا يؤثر بشكل مباشر على تصميم الدرع الحراري، إلا أن له آثارًا عميقة جدًا على فيزياء المادة – على الطريقة التي تتصرف بها المادة عند درجات الحرارة القصوى”. “إن فهم الظروف التي تصبح فيها هذه الظاهرة بارزة أثناء الطيران يمكن أن يساعدنا في تصميم دروع حرارية أفضل.”
الدراسة تم نشره في 5 فبراير في مجلة كربون العلمية.
التعليقات