Մոլորակի մթնոլորտ մուտք գործելը տիեզերական առաքելության ամենավտանգավոր փուլերից մեկն է: Սարքը զարգացնում է գերձայնային արագություն և ենթարկվում կոլոսալ տաքացման՝ գազի մոլեկուլների հետ շփման պատճառով: Հենց այդ պատճառով իջեցվող սարքերն ու մարսագնացները համալրվում են ջերմապաշտպան վահաններով, որոնք աստիճանաբար «այրվում են» (աբլյացիա)՝ պաշտպանելով օգտակար բեռը: Իլինոյսի համալսարանի (Ուրբանա-Շամպեյն) Grainger College of Engineering-ի գիտնականների նոր հետազոտությունը ցույց է տվել, որ մթնոլորտի բաղադրությունը մեծապես ազդում է ջերմապաշտպանության աշխատանքի վրա: Արդյունքները հրապարակվել են փետրվարի 5-ին Carbon ամսագրում:

Փորձարկումներ պլազմային աերոդինամիկ խողովակում

Մթնոլորտ գերձայնային մուտքի պայմանները մոդելավորելու համար պրոֆեսոր Ֆրանչեսկո Պաներայիի ղեկավարած թիմը մի շարք փորձարկումներ է անցկացնել Plasmatron X կայանքում, որն աշխարհի ամենահզոր պլազմային աերոդինամիկ խողովակներից մեկն է: Գիտնականները նմանակել են ջերմապաշտպան նյութի փոխազդեցությունը տարբեր գազերի հետ: Հիմնական եզրակացությունն անսպասելի էր նույնիսկ մասնագետների համար:

«Երբ մենք փոխում էինք գազի բաղադրությունը, աբլյացիայի երևույթն իրեն լիովին տարբեր էր պահում», — պատմել է Ֆրանչեսկո Պաներային մարտի 12-ի հայտարարության մեջ: Սովորական երկրային մթնոլորտում, որտեղ առկա է թթվածին, աբլյացիան տեղի է ունենում հավասարաչափ և կանխատեսելի. գազի հոսքն աստիճանաբար մաշում է վահանի մակերևույթը, և նյութի մասնիկները հեռանում են հաստատուն հոսքով: Սակայն թթվածնի բացակայության դեպքում պատկերը կտրուկ փոխվում է: «Երբ թթվածինը հեռացվում է, գործընթացը դառնում է անկայուն: Նկատվում են մասնիկների արտանետման ընդհատվող բռնկումներ, իսկ երբեմն աբլյացիան դառնում է իսկապես բուռն և նույնիսկ ագրեսիվ», — նշել է Պաներային: «Ես աբլյացիայի հետազոտություններով զբաղվում եմ ավելի քան 15 տարի, բայց երբեք նման բան չէի տեսել»:

Ինչո՞ւ է սա կարևոր ապագա առաքելությունների համար

Մթնոլորտի քիմիական բաղադրության ազդեցության ըմբռնումը վճռորոշ է ջերմապաշտպանության նախագծման համար: Առաջիկա տարիներին NASA-ն նախատեսում է Սատուրնի ամենամեծ արբանյակ՝ Տիտան ուղարկել Dragonfly ռոբոտացված թռչող սարքը: Արձակումը նախատեսված է 2028 թվականին: Տիտանի մթնոլորտը խիստ տարբերվում է երկրայինից. այն բաղկացած է մոտ 95% ազոտից և 5% մեթանից: Հենց այդ պատճառով ջերմապաշտպան վահանի վարքագիծը Տիտանի մթնոլորտ մուտք գործելիս կարող է զգալիորեն տարբերվել սովորական երկրային սցենարից: Dragonfly-ը պետք է ուսումնասիրի Տիտանի մակերևույթը, այդ թվում՝ ածխաջրածնային լճերն ու գետերը, և փնտրի կյանքի հնարավոր նախակարապետ մոլեկուլներ: «Իմանալը, թե որ պայմաններում է այս անկայուն ռեժիմը դառնում նկատելի, կօգնի մեզ ստեղծել ավելի հուսալի ջերմապաշտպան վահաններ», — ընդգծել է Պաներային:

Կարճ ասած

Իլինոյսի համալսարանի հետազոտողները Plasmatron X պլազմային խողովակով կատարված փորձերում պարզել են, որ մթնոլորտի բաղադրությունը էապես ազդում է ջերմապաշտպան վահանների վարքագծի վրա: Թթվածնի առկայության դեպքում (ինչպես Երկրի և Վեներայի վրա) աբլյացիան տեղի է ունենում հավասարաչափ, իսկ ազոտի և մեթանի գերակշռության դեպքում (ինչպես Տիտանի վրա) գործընթացը դառնում է անկայուն և կարող է ուղեկցվել մասնիկների կտրուկ արտանետումներով: Այս արդյունքները կարևոր են 2028-ին նախատեսված NASA-ի Dragonfly առաքելության համար: Հետազոտությունը հրապարակվել է Carbon ամսագրում: