سقوط در غول‌های یخی اورانوس و نپتون چگونه است؟
هرچند سیاره‌های اورانوس و نپتون مملو از گاز هستند، ترکیب آن‌ها تفاوت‌هایی اساسی با سیاره‌های مشتری و زحل دارد. دانشمندان سیاره‌ای به دنبال ارسال فضاپیما به حداقل یکی از این دو سیاره هستند، بااین‌حال هنوز سرمایه‌گذاری و بودجه برای چنین مأموریتی نامشخص است و در صورت تأیید هم سال‌ها به طول خواهد انجامید. در حال حاضر، آژانس فضایی اروپا، تلاش کرده جو این دو سیاره را برای ورود واقعی یک کاوشگر شبیه‌سازی کند.
اورانوس و نپتون مانند همتایان بزرگ‌تر خود عمدتا از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند. با اینکه غلظت متان این دو سیاره اندک است (به ترتیب ۲٫۳ و ۱٫۵ برای اورانوس و نپتون)، مقدار متان آن‌ها ۳ تا ۸ برابر برآوردهای کاوشگرهای گالیله و کاسینی از جو مشتری و زحل است. تمام دیگر گازها اثری کمرنگ دارند. در واقع عامل اصلی رنگ سبز آبی دو سیاره‌ی نپتون و اورانوس، وجود متان در جو است.
گروهی از پژوهشگرها با استفاده از تجهیزات پلاسمایی و لوله‌های شوک، به شبیه‌سازی شرایط سقوط در جو اورانوس و نپتون پرداختند. آن‌ها با استفاده از تونل فراصوتی پلاسمایی T6 Stalker در دانشگاه آکسفورد و همچنین تونل‌های باد پلاسمایی دانشگاه اشتوتگارت، گازهای مناسب را به جسمی جامد تاباندند و ویدئوی زیر را ضبط کردند. شکل‌های انتخابی برای مدلسازی ظاهر فضاپیماهای آینده به کار خواهند رفت.
چالش اصلی اینجاست که هر کاوشگری در معرض فشار و دمای بالا قرار بگیرد، نیاز به یک سامانه‌ی محافظتی حرارتی با عملکرد بالا دارد تا در برابر ورود به جو برای مدت زمان مشخصی تاب بیاورد. پژوهشگرها برای طراحی چنین سیستمی در ابتدا باید تأسیسات آزمایشی فعلی را برای بازسازی ترکیب‌های جوی و سرعت‌های اولیه تطبیق دهند.
- چگونه می‌توان فضاپیمایی را در مدار نپتون قرار داد؟15 آبان 02مطالعه '4
- وجود شفق‌های فروسرخ در اورانوس برای اولین‌بار تأیید شد13 آبان 02مطالعه '3
در واقع هدف از آزمایش یادشده، تطبیق تأسیسات آزمایش فعلی و بازتولید شرایط جو و سرعت‌های مرتبط بود تا به این ترتیب بشر بتواند خود را برای طراحی کاوشگر متناسب با جو اورانوس و نپتون آماده کند.
سرعت ورود کاوشگرهای جوی بر اساس سرعت لازم برای قرار گرفتن در مدار تعریف می‌شود، در نتیجه فضاپیماهای آینده می‌توانند با سرعت نزدیک به سرعت مداری یا تقریبا ۲۴ کیلومتر بر ثانیه به اورانوس یا نپتون نزدیک شوند. با این‌حال هنوز فناوری لازم برای رسیدن به این هدف ساخته نشده است.
تأسیسات آزمایش می‌توانند گرمایی را که کاوشگر از همرفت و تابش‌ها تجربه می‌کند، اندازه بگیرند. آزمایش‌ها نشان داد که حتی مقادیر کمی از متان، طیف تابش را در اطراف منطقه‌ی دچار شوک در مقایسه با شرایط تحت سلطه‌ی هیدروژن و کربن تغییر می‌دهد.