Anche se Urano e Nettuno sono pieni di gas, le loro composizioni hanno importanti differenze rispetto a Giove e Saturno, pur essendo molto simili tra loro. Gli scienziati planetari sono desiderosi di inviare un’astronave almeno su uno dei due pianeti, ma il finanziamento è incerto e ci vorranno molti anni per arrivarci, anche se approvato. Nel frattempo, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha cercato di replicare le loro atmosfere per simulare ciò che una sonda sperimenterebbe entrando nell’atmosfera di uno dei due giganti di ghiaccio.
Come i loro corrispettivi più grandi, Urano e Nettuno sono composti principalmente da idrogeno ed elio. Tuttavia, mentre le loro concentrazioni di metano sono basse (rispettivamente 2,3 e 1,5 percento), sono 3-8 volte più alte di quelle incontrate dalle sonde Galileo e Cassini nell’entrare in Giove e Saturno. Tutti gli altri gas sono tracce.
Nel prossimo futuro, almeno una missione su uno dei giganti di ghiaccio sarà probabilmente guidata dalla NASA, ma l’ESA è desiderosa di partecipare.
Nel tunnel ipersonico al plasma T6 Stalker dell’Università di Oxford e nei tunnel al plasma del gruppo diagnostico del flusso ad alta entalpia dell’Università di Stoccarda, sono stati sparati gas adatti a un oggetto solido, producendo queste immagini.
Le forme scelte sono probabilmente destinate a modellare ciò che potrebbe sembrare una futura navicella spaziale quando effettua la sua immersione finale, non qualcosa progettato per attirare l’attenzione di coloro che sono già divertiti dal nome di un pianeta.
Un tunnel del vento rivela il calore sperimentato quando una sonda spaziale modello incontra lo shock di entrare nell’atmosfera di Urano o Nettuno.
Oltre ai loro gas esterni, si ritiene che Urano e Nettuno abbiano giganteschi oceani di liquidi supercritici. Nessuna sonda durerà a lungo all’interno, proprio come Cassini non ha fatto quando ha incontrato Saturno, ma vogliamo che l’astronave sopravviva il più a lungo possibile per massimizzare le informazioni che può ottenere.
“La sfida è che qualsiasi sonda sarebbe soggetta a alte pressioni e temperature e quindi richiederebbe un sistema di protezione termica ad alte prestazioni per sopportare la sua entrata nell’atmosfera per un periodo di tempo utile”, ha detto Louis Walpot dell’ESA in una dichiarazione. “Per iniziare a progettare un tale sistema, dobbiamo prima adattare le attuali strutture di prova europee per riprodurre le composizioni atmosferiche e le velocità coinvolte”.
Walpot ha in precedenza osservato: “Lo scopo dell’attività era quello di adattare le attuali strutture terrestri per simulare le condizioni atmosferiche rilevanti di H2/He/CH4 sulla sonda nei laboratori di prova a terra, che non erano ancora disponibili in Europa e non esiste alcuna struttura al plasma per simulare un ambiente H2/He/CH4”.
A meno che non vengano sostanzialmente alterate dai razzi – il che significherebbe trasportare molto carburante extra - una futura navicella spaziale entrerebbe in uno dei due pianeti a una velocità vicina alla sua velocità orbitale, ovvero circa 24 km/s (54.000 miglia all’ora). Nessuna delle strutture è ancora riuscita a raggiungere quella velocità. Tuttavia, spingendo il plasma oltre la sonda modello a 19 km/s (43.000 miglia all’ora), il team di ricerca si sta avvicinando.
La struttura può misurare il calore che la sonda sperimenta sia per convezione che per radiazione. Gli esperimenti hanno rivelato che anche piccole quantità di metano cambiano lo spettro di radiazione intorno alla regione che sperimenta lo shock rispetto alle condizioni dominate da idrogeno e carbonio.
