ESA

외부 가스 행성인 목성과 토성, 특히 외부 얼음 거인인 천왕성과 해왕성은 오랫동안 우선순위 탐사 임무의 대상으로 인식되어 왔습니다. 이 차갑고 밀도가 높은 천체는 우리 태양계에서 발견되는 다른 행성들과 달리 가장 늦게 탐사되고 가장 적게 이해됩니다. 대기는 주로 수소(H2), 헬륨(He)으로 구성되어 있으며, 해왕성의 경우에는 메탄(CH4)도 흔적으로 남아 있습니다. 이러한 거대 얼음체 중 하나 이상에 대한 임무는 태양계 및 기타 외계 행성계의 형성과 진화에 대한 우리의 이해를 높이는 데 크게 기여할 것입니다. ESA는 미래 임무를 위해 외부, 거대, 얼음 및 가스 행성으로의 고속 진입을 위한 공기열역학적 테스트 기술을 준비하고 있습니다.

얼음 거인의 과학적 장점은 NASA의 2023~2032년 행성 과학 10년 조사 및 ESA 항해 2050 프로그램 내에서 국제적으로 권장되었습니다. 얼음 거인 중 하나에 대한 현장 장비를 갖춘 대기 탐사선은 최우선 임무로 표시되었으며 ESA (M)edium 등급 과학 임무 내에서 구상될 수 있습니다.

2019년에 수행된 두 건의 ESA CDF 연구는 NASA가 주도하는 천왕성 또는 해왕성 및 가스 거대 토성에 대한 임무에 대한 ESA의 잠재적 기여를 조사했습니다. ESA가 호이겐스 탐사선을 제공한 카시니-호이겐스 임무의 파트너십과 유사하게, 이 임무는 유럽 행성 과학계 전체에 상당한 영향을 미칠 것입니다. 목성이 스윙바이하면 여러 행성에 접근할 수 있는 잠재적인 발사 기회는 2030년대 초반에 존재합니다. 최근 NASA의 행성 과학자들도 천왕성 탐사가 미래의 최우선 기회라고 밝혔습니다.

어떤 임무를 고려하기 전에 얼음 거대 입구의 공기열 환경을 이해하기 위한 추가 조사가 필요합니다. 하강하는 모든 우주선은 천왕성 또는 해왕성 임무의 경우 약 23km/s, 토성 임무의 경우 약 27km/s의 진입 속도로 차갑고 밀도가 높은 대기 속으로 뛰어들면서 강렬한 가열을 받게 됩니다. 우주선의 열 보호 시스템은 극심한 열 효과로부터 귀중한 탑재물을 보호해야 합니다. 가열 속도는 현재 ESA가 수행하는 임무보다 훨씬 더 큰 규모입니다. "활동의 목적은 유럽에서는 아직 사용할 수 없었고 H2/He를 시뮬레이션할 수 있는 플라즈마 시설이 없는 지상 테스트 시설의 프로브에 대한 관련 H2/He/CH4 대기 조건을 시뮬레이션하기 위해 현재 지상 기반 시설을 조정하는 것이었습니다. /CH4 환경”이라고 이 활동의 ​​기술 책임자인 Louis Walpot이 설명합니다.

독일, 영국 및 ESA GSTP가 자금을 지원하는 De-Risk 활동을 통해 슈투트가르트 대학 우주 시스템 연구소(IRS)의 고엔탈피 흐름 진단 그룹(HEFDiG)과 옥스퍼드 대학 극초음속 그룹은 각각의 지상 테스트 시설을 조정했습니다. .

Oxford University에 위치한 Oxford T6 Stalker Tunnel은 고속 공기열역학적 가스 복사 역학을 시뮬레이션하고 대표적인 H2/He/CH4 환경에서 대류 열유속을 조사했습니다. 이는 고 Ray Stalker 교수의 설계를 기반으로 극초음속, 다중 모드 및 공기열역학 테스트 시설을 제공하는 유럽에서 가장 빠른 풍동 시설입니다.

“터널은 대류와 복사 열유속을 모두 측정할 수 있으며 CH4의 흔적과 함께 거대 얼음 입구를 복제하는 데 필요한 유속을 결정적으로 제공합니다. 터널 자체는 프리 피스톤 드라이버로 작동하며, 이는 충격 튜브, 반사 충격 터널 또는 확장 튜브가 되기 위해 하류의 여러 다른 구성 요소와 결합될 수 있습니다. 이러한 적응성은 하위 규모 모델링 테스트부터 기본적인 고속 흐름 프로세스 탐색까지 광범위한 테스트를 허용합니다.”라고 Louis Walpot은 덧붙입니다.

마찬가지로, 제거기의 가스 표면 상호 작용은 IRS의 플라즈마 풍동 시설 PWK1에서 연구됩니다. PWK1은 현재 우주선의 열 보호 시스템에서 열분해와 절제의 상호 작용을 연구하는 데 필요한 수소 기능을 갖춘 세계 유일의 플라즈마 시설입니다.