RW Space

Есть одна особая проблема, с которой столкнутся пилотируемые миссии в ближайшем будущем, которая пугает планировщиков миссий больше, чем любая другая: пожар.

В новой статье исследователей из Исследовательского центра НАСА имени Гленна, Космического центра Джонсона и Университета Кейс Вестерн Резерв подробно описывается планируемая миссия по проверке воспламеняемости материалов на поверхности Луны – где, как они ожидают, пламя будет действовать совсем иначе, чем здесь, на Земле.

На Земле гравитация заставляет горячие газы подниматься, привлекая свежий, холодный кислород. до основания пламени. В некоторых случаях, когда материал незначительно воспламеняется, это может привести к явлению, называемому «выбросом», который фактически тушит огонь.

На Луне этот поток существует, но гораздо медленнее, что позволяет постоянно пополнять пламя кислородом, не создавая достаточно быстрого движения пара, чтобы обеспечить условие выдувания.

Другими словами, материалы, которые на Земле не могли бы быть легковоспламеняющимися на Земле, могут гореть в течение очень долгого времени на Луне. Луна.

Будущие исследователи Луны не хотят иметь бушующий пожар в своей среде обитания по очевидным причинам, поэтому нам лучше понять, как предотвратить их, раньше или позже, определяя предстоящий срок, когда у нас будет постоянное присутствие экипажа на поверхности Луны.

На протяжении десятилетий мы полагались на тест НАСА, известный как NASA-STD-6001B, для проверки воспламеняемости материала перед полетом. Но космос гораздо сложнее, чем предусматривает испытание на Земле.

Чтобы понять проблему, сначала полезно понять сам тест.

NASA-STD-6001B требует поднести шестидюймовое пламя к нижней части вертикально установленного куска материала. Если материал горит на высоте более шести дюймов от дна или с него капает горящий мусор, он не проходит испытание. Звучит достаточно разумно, но есть одна загвоздка: испытание проводится на Земле.

В среде Земли существует воздух, который движется вокруг, вызывая конвективные потоки. Также есть «вверх» и «низ», тогда как в таких средах, как Международная космическая станция, таких ориентаций не существует.

Следовательно, в условиях микрогравитации пожары не направлены «вверх» — они образуют сферические сгустки пламени, которые медленно распространяются наружу и почти полностью питаются системами вентиляции станции.

Но простое отключение системы вентиляции не решит проблему. Конечно, отсутствие движения воздуха может замедлить пожар, но это просто приведет к тому, что какой-то материал будет тлеть, ожидая, пока вентиляторы снова включатся, чтобы он мог снова загореться.

Лучшим решением было бы проверить физику пламени на самой МКС, и исследователи зажгли 1500 маленьких огней, чтобы изучить, как работает горение в одной точке.

Но НАСА предпочло бы избегать пожаров, которые достаточно велики, чтобы нанести ущерб материалу по очевидным причинам — это открыло бы всю пригодную для жизни космическую станцию к открытому огню.

Вместо этого НАСА ранее обратилось к испытанию пожарной безопасности космического корабля (Saffire). Эти эксперименты проводились внутри неуправляемой грузовой капсулы Cygnus после того, как они были отделены от МКС и до того, как упали в атмосферу Земли и сгорели.

Во время этих испытаний исследователи поджигали большие листы хлопка/стекловолокна, ткани и акрила, чтобы посмотреть, как они горят в условиях микрогравитации.

Они обнаружили странную физику: пламя иногда распространяется в противоположном направлении воздушного потока и сильнее горит на более тонких материалах.

Данных Saffire было достаточно, чтобы указать на несоответствия между стандартами НАСА и реалиями пожара в пространство.

Поэтому они обратились к следующему лучшему варианту – дроп-тестированию. Однако наблюдения за тем, как пламя реагирует на выброс из падающей башни (5 секунд невесомости) или даже при полете на параболическом самолете (25 секунд невесомости), недостаточно, чтобы понять, какой долгосрочный ущерб оно может нанести.

Введите эксперимент по воспламеняемости материалов на Луне (FM2). Низкая гравитация на Луне на самом деле является еще более интересным местом для изучения динамики пламени.

FM2 внесет свой вклад в это исследование, запустив миссию Commercial Lunar Payload Service (CLPS) на поверхность Луны.

Там автономная камера будет сжигать четыре образца твердого топлива в условиях длительной лунной гравитации, которую на данный момент невозможно воссоздать где-либо еще. Камера будет оснащена камерами, радиометрами и датчиками кислорода для мониторинга пламени и его атмосферы в режиме реального времени.

Она станет первым мостом между теоретическим поведением пламени в условиях частичной гравитации и наблюдаемым поведением в условиях 1G и невесомости из предыдущих исследований.

Важно, что данные будут минутами по сравнению с секундами, полученными при испытаниях на падение и параболических полетах.

По теме: Что бы на самом деле сделали бы живущие на Луне люди Человеческое тело?

Будет ли НАСА обновлять свой стандарт, еще неизвестно – запуск автономной капсулы для испытаний пламени на Луну кажется непомерно дорогостоящим.

Но реальные данные из реальной окружающей среды ничем не заменят, и FM2 впервые предоставит некоторые данные о поведении пламени с нашего следующего крупного аванпоста в Солнечной системе.

Ученые и писатели-фантасты будут внимательно следить за их результатами.

Эта статья была первоначально опубликована журналом Universe Today. Прочтите оригинал статьи.