НАСА зажгло 1500 пожаров на Международной космической станции — и обнаружило кое-что новое

С самого детстванам всем сказали никогда не играть с Огонь. Несмотря на то, что он имеет отношение к нашей повседневной жизни, включая отопление наших домов и воды, приготовление пищи, производство электроэнергии и многое другое, огонь чрезвычайно опасен.

Нас всех больше учили тому, как тушить пожары, а не разжигать их. Нам всем говорили о его разрушительных свойствах при неправильном обращении и о том, что огонь нужно контролировать. Одно из преимуществ взрослой жизни, особенно ученого, заключается в том, что вам платят за то, что вы играете с огнем.

Несмотря на сложность огня, мы еще многого не знаем о его поведении. Все больше и больше людей путешествуют в космос и жизнь в условиях микрогравитации, важно узнать, как ведет себя огонь в этой уникальной среде, чтобы лучше подготовиться к наихудшим сценариям. Но что, если бы мы также могли контролировать огонь, чтобы он был не таким опасным и менее разрушительным для окружающей среды здесь, на Земле?

Чтобы получить более глубокое понимание явлений горения, группа исследователей из научных кругов, Исследовательского центра Гленна НАСА, отдела биологических и физических наук агентства и других организаций недавно завершила серию исследований на Международной космической станции (МКС). Орбитальные испытания проекта «Расширенное сгорание с помощью экспериментов в условиях микрогравитации» или ACME начались в 2017 году и включали шесть успешных исследований пламени газообразного топлива без предварительного смешения.

Фотографии эксперимента.НАСА

Пламя без предварительного смешения – это пламя, в котором топливо и окислитель остаются отдельными до реакции или воспламенения, как пламя свечи. Предварительно смешанное пламя возникает во многих сценариях повседневного использования, упомянутых выше, когда топливо и окислитель смешиваются до реакции.

«Среда микрогравитации позволяет исследователям исследовать поведение пламени без влияния гравитации, поэтому они могут исследовать физику, лежащую в основе структуры и поведения пламени», — сказал Деннис Стокер, научный сотрудник проекта ACME в NASA Glenn. «Эти знания могут помочь дизайнерам и инженерам здесь, на Земле, разрабатывать печи, электростанции, котлы и другие системы сжигания, которые будут более эффективными, менее загрязняющими окружающую среду и более безопасными».

Шесть экспериментов ACME были следующими:

6. Эмулятор скорости горения (BRE) — Продемонстрированные материалы могут гореть в течение нескольких минут при отсутствии потока воздуха в атмосфере корабля экипажа, который рассматривается для будущих миссий.

5. Пламя ламинарной диффузии с параллельным потоком (пламя CLD) — Получены эталонные данные для закопченных и сильно разбавленных экстремальных значений для улучшения вычислительных моделей.

4. Исследование холодного пламени с помощью газов (CFI-G) — В результате получилось холодное пламя газообразного топлива без предварительного смешения без улучшений, таких как нагретые реагенты, импульсная плазма или добавление озона, которые требовались при наземных испытаниях.

3. Влияние электрического поля на ламинарное диффузионное пламя (пламя E-FIELD) — Продемонстрировано потенциальное использование электрических полей для снижения выбросов от неперемешанного пламени.

2. Дизайн пламени — впервые продемонстрировали квазистационарное сферическое пламя без предварительного смешения и потерю тепла излучением, приводящую к угасанию более крупных пламен.

1. Структура и реакция сферических диффузионных пламен (s-Flame) — предоставил данные о росте и затухании пламени для улучшения вычислительных моделей.

Эксперименты проводились с единым модульным набором оборудования в интегрированной стойке для сжигания (CIR) космической станции. Испытания проводились дистанционно из Центра управления полезной нагрузкой МКС имени Гленна НАСА в Кливленде.

«Было зажжено более 1500 пожаров, что более чем в три раза превышает первоначально запланированное количество», — сказал Стокер. «Также было достигнуто несколько «первых», возможно, в первую очередь в области холодного и сферического пламени».

Стокер сказал, что около 50 сотрудников NASA Glenn, научных кругов и ZIN Technologies, Inc. поддерживали ACME в течение четырех с половиной лет работы на орбите. Кроме того, более 30 членов экипажа из шести стран сыграли важную роль в настройке оборудования для каждого исследования и замене газовых баллонов, наконечников воспламенителей и другого оборудования для конкретных экспериментов по мере необходимости.

Аппаратное обеспечение ACME было удалено из CIR, чтобы освободить место для оборудования для воспламенения и погасания твердого топлива, или SoFIE, которое было запущено в феврале 2022 года, что является следующим шагом в исследованиях НАСА по сжиганию на орбите. Аппаратное обеспечение ACME планируется вернуть на Землю в ближайшие месяцы с намерением снова запустить на космическую станцию ​​​​для будущих экспериментов.

японский астронавт, плавающий на МКС, проводит эксперимент

Астронавт JAXA Норишиге Канаи перенастраивает многоспектральную камеру с высокой глубиной цвета (HiBMs) в интегрированной стойке сгорания (CIR) для эксперимента по воздействию электрического поля на ламинарное диффузионное пламя (E-FIELD Flames).НАСА

Микрогравитация

Огонь — не единственное, на что влияет микрогравитация, поскольку давно известно, что невесомость вызывает многочисленные физиологические биохимические изменения в организме человека, включая потерю костной массы, атрофию мышц, перемещение жидкости в верхние конечности и сердечно-сосудистая недостаточность (т.е. изменения в строении сердца и сосудов).

Никто не знает об этом лучше, чем астронавт НАСА Скотт Келли, который провел 340 дней в космосе на борту МКС, начиная с марта 2015 года. В то время как его брат-близнец Марк остался на Земле, чтобы их можно было изучать отдельно, Скотт отправил обычные образцы своей крови, мочи и кала обратно на Землю через вернувшихся астронавтов.

Образцы Скотта показали множество генетических изменений, в том числе структурные изменения его хромосом. В то время как 91 процент генов Скотта вернулся к норме после шести месяцев пребывания на Земле, девять процентов оставались в космическом режиме, в том числе его иммунная система оставалась в состоянии повышенной готовности. Его умственные способности также снизились по сравнению с предполетным уровнем, а краткосрочные и логические тесты показали, что он был медленнее и менее точен.

Это было важным и историческим исследованием, поскольку человечество надеется отправить космонавты на Марс в ближайшие годы, и астронавтам придется провести в невесомости больше времени, чем это делал Скотт на борту МКС. Чем больше мы узнаем о работе и жизни в условиях микрогравитации, будь то человеческие или нечеловеческие исследования, тем лучше будут будущие астронавты в будущих миссиях.

Что еще мы узнаем о микрогравитации по мере того, как человечество продолжает углубляться в космос? Только время покажет, и именно поэтому мы наука!

Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!

Эта статья была первоначально опубликована на Вселенная сегодня Лоуренс Тонетти. Читать оригинал статьи здесь.

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.