Cercetările efectuate pe Stația Spațială Internațională (ISS) ajută oamenii de știință să înțeleagă modul în care se răspândește și se comportă focul în diferite medii și să învețe cum să prevină și să stingă incendiile în spațiu. Investigațiile privind combustia contribuie la siguranța membrilor echipajului, a echipamentelor și a navelor spațiale, ghidând selecția materialelor pentru cabinele navetelor spațiale, îmbunătățind înțelegerea creșterii focului și identificând tehnici optime de stingere a incendiilor. Aceste cercetări contribuie și la siguranța împotriva incendiilor pe Pământ, iar unele studii îmbunătățesc înțelegerea noastră a combustiei în scopuri precum producerea de electricitate și alimentarea vehiculelor pe sol.
Gravitația zero influențează dramatic flăcările și oferă un mediu unic pentru studierea combustiei. De exemplu, pe Pământ, gazele fierbinți dintr-o flacără se ridică, iar gravitația trage aerul mai rece și mai dens spre partea de jos a flăcării, creând forma clasică și efectul de tremurare. În microgravitație, acest flux nu are loc, iar pe stația spațială, flăcările cu impuls scăzut au tendința de a fi rotunjite sau chiar sferice. Prin eliminarea efectelor de flotabilitate, microgravitația oferă cercetătorilor o mai bună înțelegere a comportamentului specific al flăcărilor.
Combustion Integrated Rack (CIR), dezvoltat și operat de Centrul de Cercetare Glenn al NASA, oferă un mediu sigur și protejat pentru o gamă largă de experimente de combustie. Diverse inserturi de cameră care permit o varietate de investigații includ Aparatul de Combustie a Picăturilor Multi-utilizator, care a susținut experimentele de stingere a flăcărilor (FLEX), insertul Advanced Combustion via Microgravity Experiments (ACME) și camera Solid Fuel Ignition and Extinction – Growth and Extinction Limit (SoFIE).
FLEX, care a analizat eficiența substanțelor de stingere a incendiilor, a condus la descoperirea unui tip de flacără rece, în care combustibilul continuă să “arde” în anumite condiții după stingerea flacării vizibile. Flăcările tipice produc dioxid de carbon și apă, dar flăcările reci produc monoxid de carbon și formaldehidă. Aflarea mai multor informații despre comportamentul acestor flăcări chimic diferite ar putea duce la dezvoltarea de vehicule mai eficiente și mai puțin poluante. Flăcările reci produse pe Pământ se sting rapid. Deoarece ard mai mult timp în microgravitație, oamenii de știință au oportunitatea de a le studia.
FLEX-2 a analizat cât de repede ard picăturile de combustibil, condițiile necesare pentru formarea funinginei și modul în care amestecurile de combustibili lichizi se evaporă înainte de ardere. Rezultatele ar putea contribui la creșterea siguranței navelor spațiale viitoare și la sporirea eficienței combustibilului pentru motoarele care utilizează combustibil lichid pe Pământ.
ACME este un set de șase studii independente care utilizează CIR pentru a examina eficiența combustibilului și producția de poluanți în procesul de ardere pe Pământ. Seria a analizat și îmbunătățirea prevenției incendiilor în navele spațiale prin înțelegerea mai bună a inflamabilității materialelor.
Una dintre investigațiile ACME, Flame Design, a studiat cantitatea de funingine produsă în diferite condiții de ardere. Funinginea, reziduul de carbon lăsat când materialul conținând carbon nu arde în totalitate, provoacă probleme de mediu și de sănătate, dar este dorită în anumite scopuri. Rezultatele ar putea permite proiectarea flăcărilor cu mai multă sau mai puțină funingine, în funcție de nevoia specifică, și ar putea contribui la crearea unor designuri mai eficiente și mai puțin poluante pentru arderea combustibilului.
Burning and Suppression of Solids (BASS) a fost una dintre primele investigații care au examinat modul de stingere a combustibilului care arde în microgravitație. Stingerea incendiilor în spațiu trebuie să ia în considerare geometria flăcării, caracteristicile materialelor și metodele utilizate pentru stingere, deoarece metodele utilizate pe sol pot fi ineficiente sau chiar pot înrăutăți flacăra.
BASS-II a examinat caracteristicile unei varietăți de probe de combustibil pentru a vedea dacă materialele ard la fel de bine în microgravitație ca și în gravitația normală, în condițiile potrivite. Mai multe documente au raportat rezultate din BASS-II, incluzând diferențele dintre răspândirea flăcării și regresia combustibilului și compararea ratelor de răspândire a flăcării.
SoFIE-GEL analizează modul în care temperatura unui combustibil afectează inflamabilitatea materialelor. Cercetătorii raportează că observațiile experimentului sunt în acord cu tendințele prezise de modele. Această investigație, prima dintr-o serie, a testat diferite tipuri de combustibili, inclusiv foi plate, plăci groase, cilindri și sfere.
Saffire este o serie de experimente efectuate la bordul navei de transport de marfă Cygnus, fără echipaj, după ce acestea părăsesc stația. Acest lucru permite testarea unor incendii mai mari fără a pune în pericol membrii echipajului. Rezultatele privind răspândirea flăcării în microgravitație pot fi utilizate pentru stabilirea ratei de eliberare a căldurii într-o navă spațială și arată că reducerea presiunii încetinește această răspândire.
Confined Combustion, sponsorizat de Laboratorul Național ISS, examinează răspândirea flăcării în spații închise de diferite forme. Confinarea afectează caracteristicile și pericolele incendiilor. Cercetătorii raportează detalii despre interacțiunile dintre flacără și pereții din jur și soarta flăcării, cum ar fi creșterea sau stingerea. Aceste rezultate oferă îndrumări pentru proiectarea structurilor, codurile de siguranță la incendiu și intervenția în spațiu și pe Pământ. Alte rezultate sugerează că confinarea poate crește sau reduce inflamabilitatea combustibilului solid în funcție de condiții.
FLARE, o investigație sponsorizată de JAXA (Agenția Spațială Japoneză), testează și ea inflamabilitatea materialelor în microgravitație. Rezultatele ar putea îmbunătăți semnificativ siguranța împotriva incendiilor în misiunile viitoare.
Studiile asupra flăcărilor contribuie la menținerea siguranței echipajelor spațiale. Aceste cercetări ar putea duce și la o ardere mai eficientă, care reduce poluanții și produce flăcări mai
Research on the International Space Station is helping scientists to understand how fire spreads and behaves in different environments and learn how to prevent and extinguish fires in space. Combustion investigations contribute to the safety of crew members, equipment, and spacecraft by guiding selection of spacecraft cabin materials, improving understanding of fire growth, and identifying optimal fire suppression techniques. This research also contributes to fire safety on Earth and some studies improve our understanding of combustion for uses such as producing electricity and powering vehicles on the ground.
Microgravity dramatically influences flames and provides a unique environment for studying combustion. For example, on Earth, hot gases from a flame rise and gravity pulls cooler, denser air to the bottom of a flame, creating the classic shape and flickering effect. In microgravity, this flow doesn’t occur and on the space station, low-momentum flames tend to be rounded or even spherical. By removing the effects of buoyancy, microgravity provides researchers a better understanding of specific flame behaviors.
The Combustion Integrated Rack (CIR), developed and operated by NASA’s Glenn Research Center, provides a secure and safe environment for a wide range of combustion experiments. Different chamber inserts that enable a variety of investigations include the Multi-user Droplet Combustion Apparatus, which supported FLame Extinguishment Experiments (FLEX), the Advanced Combustion via Microgravity Experiments (ACME) insert, and the Solid Fuel Ignition and Extinction – Growth and Extinction Limit (SoFIE) chamber.
FLEX, which analyzed the effectiveness of fire suppressants, led to the discovery of a type of cool flame, where the fuel continued “burning” under certain conditions after extinction of the visible flame. Typical flames produce carbon dioxide and water, but cool flames produce carbon monoxide and formaldehyde. Learning more about the behavior of these chemically different flames could lead to the development of more-efficient, less-polluting vehicles. Cool flames produced on Earth quickly flicker out. Since they burn longer in microgravity, scientists have the opportunity to study them.
FLEX-2 looked at how quickly fuel droplets burn, the conditions required for soot to form, and how mixtures of liquid fuels evaporate before burning. Results could help make future spacecraft safer and increase fuel efficiency for engines using liquid fuel on Earth.
ACME is a set of six independent studies using the CIR to examine fuel efficiency and pollutant production in combustion on Earth. The series also looked at improving spacecraft fire prevention through a better understanding of materials flammability.
One ACME investigation, Flame Design, studied the quantity of soot produced under different flame conditions. Soot, the carbon residue left when carbon-containing material does not fully burn, causes environmental and health issues but is desirable for some purposes. Results could enable the design of flames with more or less soot, depending on the specific need, and may help create more efficient and less polluting designs for burning fuel.
ACME’s Burning Rate Emulator (BRE) simulated the flammability of solid and liquid materials by burning gaseous fuels under specific conditions. Analysis of 59 BRE burn tests provided data on heat flow, flame size, effects of fuel mixture flow, and other important parameters.1 Results could improve the fundamental understanding of materials flammability and assess whether existing methods for testing flammability are effective in microgravity.
Burning and Suppression of Solids (BASS) was one of the first investigations to examine how to extinguish fuels burning in microgravity. Putting out fires in space must consider flame geometry, characteristics of the materials, and methods used to extinguish it, because methods used on the ground could be ineffective or even make the flame worse.
BASS-II examined the characteristics of a variety of fuel samples to see whether materials burn as well in microgravity as in normal gravity, given the right conditions. Several papers have reported results from BASS-II, with findings including the differences between flame spread and fuel regression and comparison of flame spread rates.2,3
SoFIE-GEL analyzes how the temperature of a fuel affects material flammability. Researchers report that experiment observations agree with trends predicted by the models. This investigation, the first in a series, tested various fuels including flat sheets, thick slabs, cylinders, and spheres.
Saffire is a series of experiments conducted aboard uncrewed Cygnus cargo spacecraft after they depart the station, which makes it possible to test larger fires without putting crew members at risk. Results on flame spread in microgravity can be used to establish the rate of heat release in a spacecraft4 and show that reducing pressure slows down that spread.5
Confined Combustion, sponsored by the ISS National Lab, examines flame spread in confined spaces of different shapes. Confinement affects fire characteristics and hazards. Researchers report specifics on interactions between a flame and its surrounding walls and the fate of the flame, such as growth or extinction.6 These results provide guidance for the design of structures, fire safety codes, and response in space and on Earth. Other results suggest that confinement can increase or decrease solid fuel flammability depending on conditions.7
FLARE, an investigation sponsored by JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), also tests the flammability of materials in microgravity. Results could significantly improve fire safety on future missions.
Flame studies help keep crews in space safe. This research also could lead to more efficient combustion that reduces pollutants and produces more efficient flames for uses on Earth such as heating and transportation.
Search this database of scientific experiments to learn more about those mentioned above.
Citations
- Dehghani, P., Sunderland, P.B., Quintiere, J.G., deRis. J.L. Burning in microgravity: Experimental results and analysis. Combustion and Flame. Vol 228, June 2021, pp 315-330
- Huang X, Link S, Rodriguez A, Thomsen M, Olson SL, Ferkul PV, Fernandez-Pello AC. Transition from opposed flame spread to fuel regression and blow off: Effect of flow, atmosphere, and microgravity. Proceedings of the Combustion Institute. 2019 37(3): 4117-4126. DOI: 10.1016/j.proci.2018.06.022.
- Bhattacharjee S, Laue M, Carmignani L, Ferkul PV, Olson SL. Opposed-flow flame spread: A comparison of microgravity and normal gravity experiments to establish the thermal regime. Fire Safety Journal. 2016 January; pp 79111-118. DOI: 10.1016/j.firesaf.2015.11.011
- Urban DL, Ferkul PV, Olson SL, Ruff GA, Easton JW, Tien JS, Liao YT, Li C, Fernandez-Pello AC, Torero JL, Legros G, Eigenbrod C, Smirnov N, Fujita O, Rouvreau S, Toth B, Jomaas G. Flame spread: Effects of microgravity and scale. Combustion and Flame. Vol 199 January 2019; pp 199168-182. DOI: 10.1016/j.combustflame.2018.10.012.
- Thomsen M, Fernandez-Pello AC, Urban DL, Ruff GA, Olson SL. Upward flame spread over a thin composite fabric: The effect of pressure and microgravity. 48th International Conference on Environmental Systems, Albuquerque, New Mexico. 2018 July 8; p ICES-2018-23111
- Li Y, Liao YT, Ferkul PV, Johnston MC, Bunnell CT. Experimental study of concurrent-flow flame spread over thin solids in confined space in microgravity. Combustion and Flame. Vol 227, May 2021; pp 22739-51. DOI: 10.1016/j.combustflame.2020.12.042
- Li Y, Liao YT, Ferkul PV, Johnston MC, Bunnell CT. Confined combustion of polymeric solid materials in microgravity. Combustion and Flame. Vik 234 Dec 2021; pp 234111637. DOI: 10.1016/j.combustflame.2021.111637.
Acest titlu a fost scris de inteligență artificială Chat GPT, unele date pot fi incorecte. Pentru stirea originala, verificati sursa: Link catre sursa
Sursa si foto: NASA
În plus, ar putea să-ți placă
Precizări: Legea 190 din 2018, la articolul 7, menţionează că activitatea jurnalistică este exonerată de la unele prevederi ale Regulamentului GDPR, dacă se păstrează un echilibru între libertatea de exprimare şi protecţia datelor cu caracter personal.
Mai multe gasiti pe pagina de
Facebook stiridinromania.ro!
Daca ati fost martorii unui eveniment sau ai unei situatii neobisnuite care ar putea deveni subiect de stire, contactati-ne la
admin @ stiridinromania.ro sau pe contul nostru de
Facebook stiridinromania.ro!
