Przygotowanie do lądowania na planetach
Każda planeta i księżyc w naszym układzie słonecznym posiada odmienną charakterystykę i stwarza różne wyzwania, jeśli chodzi o wejście w atmosferę i wytracania wysokości. Wszystkie różnice występujące w cechach gęstości atmosfery odgrywają rolę w bezpieczeństwie zbliżenia się do powierzchni planety. A bez udanego lądowania nie można rozważać robotycznej misji nawet wówczas, gdy statek kosmiczny z powodzeniem dotrze do docelowej planety. Celem finansowanego ze środków UE projektu "Planetary entry integrated models" (PHYS4ENTRY)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) było zbadanie procesów fizycznych, które odgrywają rolę w wejściu w atmosferę z prędkością naddźwiękową. Gdy statek kosmiczny dociera do atmosfery, przed jego dziobem powstaje fala uderzeniowa podgrzewająca gaz znajdujący się w tej okolicy do bardzo wysokiej temperatury. Gdy statek zanurza się coraz głębiej w atmosferę, nagrzewa się od otaczającej go atmosfery. Naukowcy uczestniczący w projekcie PHYS4ENTRY opracowali teoretyczne modele służące do opisywania elementarnych procesów zachodzących w mieszaninach atmosferycznych gazów planetarnych podgrzanych do wysokiej temperatury (Ziemia, Mars, Jowisz). Zderzenia elektronów z cząsteczkami, atomów z cząsteczkami i cząsteczek z cząsteczkami w fazie gazowej oraz interakcje zachodzące na powierzchni styku atomu z cząsteczką i procesy stymulowane przez fotony zostały objęte badaniami dotyczącymi rozszerzającego się przepływu powstającego podczas wejścia w atmosferę. Wpływ ogólnego strumienia cieplnego na powierzchnię statku kosmicznego został oceniony za pomocą symulacji obliczeniowej dynamiki płynów. Zdolność modeli teoretycznych do przewidywania kinetyki stanu nierównowagi mieszaniny o wysokiej temperaturze został poddany ocenie za pomocą pomiarów eksperymentalnych. Warunki panujące w rozszerzającym się przepływie zostały zbadane w tunelu aerodynamicznym wykorzystującym plazmę indukcyjnie sprzężoną w Instytucie Dynamiki Płynów von Karman w Belgii. Baza danych projektu PHYS4ENTRY(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zawiera wskaźniki podstawowych procesów i właściwości fizycznych rodzajów istotnych dla (ponownego) wejścia w atmosferę Ziemi, Marsa i Jowisza. Dzięki publicznemu udostępnieniu danych za pośrednictwem strony internetowej projektu powinny one mieć istotne znaczenie dla prac z zakresu modelowania aerotermodynamiki (ponownego) wejścia w atmosferę. Dzięki szczegółowej analizie procesów fizycznych zachodzących podczas wchodzenia statku kosmicznego w atmosferę planety, naukowcy uczestniczący w projekcie PHYS4ENTRY udoskonalili kluczowe elementy modelowania warunków lotu. Poczynione przez nich ustalenia przyczynią się do zaprojektowania wydajniejszych osłon termicznych, co będzie miało istotne znaczenie dla powodzenia misji planetarnych.
