儘管天王星和海王星都充滿了氣體,但它們的組成與木星和土星有著重要的差異,同時它們彼此之間非常相似。行星科學家渴望向它們中的至少一個發送探測器,但資金來源仍不確定,即使獲得批准也需要很多年才能到達那裡。同時,歐洲太空總署( ESA )已嘗試複製它們的大氣層,以模擬探測器進入任一冰巨星大氣層時將會遇到的情況。
與它們體積較大的兄弟相似,天王星和海王星的主要成分是氫和氦。然而,雖然它們的甲烷含量較低(分別為2.3%和1.5%),但它們比伽利略和卡西尼飛船在進入木星和土星時遇到的甲烷含量高出3至8倍。所有其他氣體都只是微量存在。
☄️在不久的將來,任一冰巨星的任何任務很可能由NASA主導,但ESA也渴望參與其中。
在牛津大學的高超音波速等離子體T6追蹤器隧道和斯圖加特大學的高焓流分析小組的等離子體風洞中,適當的氣體被噴射到固體物體上,產生了這些圖像。
選擇的形狀可能是為了模擬未來的飛船在進行最後一次俯衝時的外觀,而不是為了吸引那些已經被某個行星的名字逗樂的人。
除了其外層氣體,人們認為天王星和海王星內部還有巨大的超臨界液體海洋。任何探測器在其中都不會持續很長時間,就像卡西尼在遇到土星時一樣,但我們希望飛船能夠盡可能長時間地存活下來,以獲取盡可能多的信息。
ESA發言人Louis Walpot表示:「挑戰在於,任何探測器都將受到高壓和高溫的影響,因此需要一個高性能的熱防護系統,以便在其進入大氣層一段有用的時間內保持穩固。」「要開始設計這樣的系統,我們首先需要改造當前的歐洲測試設施,以複製大氣層的組成和速度。"
Walpot先前提到:「活動的目標是將目前的地面設施適應測試探測器在地面測試設施中所需的相關H2/He/CH4大氣條件,而這些條件在歐洲尚未有相關的設施,也沒有等離子設施可以模擬H2/He/CH4環境。"
除非受到火箭的大幅改變- 這將意味著攜帶大量額外的燃料- 未來的太空船將以接近其軌道速度的速度進入任一行星,大約為24千米/秒(54,000英里/小時)。兩個設施目前都無法達到這一速度。然而,透過將等離子體推動到模型探測器以19千米/秒(43,000英里/小時)的速度,研究團隊正在接近這一速度。
該設施能夠測量探測器因傳熱和輻射而經歷的熱量。實驗表明,即使是少量的甲烷也會改變所受到的衝擊區域周圍的輻射光譜,與主要由氫和碳主導的情況相比。
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