Galileo-laskeutujan lämpökilven mallinnus paljastaa, miten turvamarginaali pelasti luotaimen

Joulukuussa 1995 Galileo-luotaimen laskeutuja syöksyi Jupiterin kaasukehään 47 kilometrin sekuntinopeudella. Uusi mallinnus kertoo, miksi lämpökilpi kului jarrutuksessa selvästi enemmän kuin etukäteen oli arvioitu.

Galileon lämpökilpi joutui todella kovalle koetukselle syöksyssä Jupiterin kaasukehään. Nopeus laski 50-kertaisesta äänennopeudesta alle yhteen äänennopeuteen 30 sekunnissa. Enimmillään lämpöä vapautui 300 megawattia neliömetriä kohden.

"Tulipallossa tapahtuu paljon asioita samaan aikaan", selittää Mario Lino da Silva Lissabonin yliopistosta. Mallinnus perustui laskeutujan lähettämän aineistoon.

"Yksi mallintamisen ongelmista on, että oli monia epävarmuustekijöitä ja vain yksi mitattu parametri eli lämpökilven kulumisnopeus."

Uudessa tutkimuksessa oli paljon paremmat laskentaresurssit ja -mallit kuin 1980-luvulla ennen Galileon laukaisua tehdyissä simulaatioissa. Mallinnuksen mukaan vetymolekyylien lämpösäteilyyn liittyvät ominaisuudet vaikuttivat lämpökilven kokeman rasituksen suurenemiseen etukäteen mitoitetusta.

"Rakentamisessa suunnitellut turvamarginaalit pelastivat luotaimen", Lino da Silva tiivistää.

Lämpökilven tehtävänä oli suojella sen sisällä olevaa luotainta, joka jatkoi lämpökilpijarrutuksen jälkeen jarruvarjon varassa yhä syvemmälle. Laskeutujaluotain mittasi Jupiterin kaasukehän olosuhteita ja lopetti toimintansa 58 minuuttia myöhemmin. Silloin se oli ehtinyt Maan merenpinnan tasoon verrattuna yli 20-kertaiseen paineeseen.

Kaasukehäjarrutuksen mallintaminen on tärkeää tulevaisuuden laskeutujien kannalta. Mitä paremmin lämpökilpi voidaan sovittaa tarvittavaksi, sitä kevyempi siitä voidaan tehdä. Tällöin luotaimen tiedelaitteille jää enemmän massaa.

Aiheesta lisää AIP Publishing (englanniksi)