Чому вогонь значно небезпечніший у космосі, ніж на Землі?

Олександр Гайдамашко

Джерело:

Universe Today

Основні тези

Астронавти стикаються з численними ризиками, такими як мікрогравітація та радіація під час космічних польотів. Але найбільшим їхнім ворогом є вогонь і, відповідно, пожежі.
Вогонь на космічних кораблях є одним з найнебезпечніших сценаріїв космічних місій, оскільки астронавтам практично нікуди втекти.
Дослідження показали, що в космосі вогонь може поширюватися втричі швидше, ніж у земних умовах, через вищий вміст кисню та збільшений потік повітря. Крім того, вища температура горіння в невагомості здатна підпалити ті матеріали, які в земних умовах є незаймистими.

Вчені оцінили ризики пожежі на МКС та майбутніх космічних кораблях, що полетять на Марс

Ілюстративне фото / Unsplash

Під час космічних польотів астронавти стикаються з численними ризиками, такими як мікрогравітація та радіація. Перша може зменшити щільність кісткової тканини, а про другу зайве й нагадувати. Однак усе це – наслідки, розтягнені в часі, які можуть бути відносно легко нівельовані. Значно більшим ризиком для астронавтів є вогонь.

Річ не тільки в тому, що астронавтам практично нікуди буде втікати, якщо на космічній станції спалахне пожежа. Ось кілька причин того, чому вона небезпечніша на МКС та на Марсі, ніж на Землі.

Дивіться також Що станеться з мертвим тілом, якщо воно опиниться в космосі

Як вогонь поводиться на МКС

Вчені з Центру прикладних космічних технологій і мікрогравітації (ZARM) Бременського університету досліджують ризики виникнення пожеж на борту космічних апаратів з 2016 року. Вони опублікували нове дослідження про вплив концентрації кисню, тиску і швидкості зустрічного потоку на поширення полум'я вздовж тонких листів внутрішнього покриття космічних кораблів (PMMA).

Пожежа на борту космічного корабля є одним з найнебезпечніших сценаріїв космічних місій. Варіантів дістатися до безпечного місця або втекти з космічного корабля майже не існує. Тому дуже важливо розуміти поведінку пожеж у цих особливих умовах,
– каже доктор Флоріан Мейєр, керівник дослідницької групи з технології горіння в ZARM.

Ці умови включають рівень кисню, подібний до земного, примусову циркуляцію повітря та атмосферний тиск, подібний до земного. NASA проводило власні експерименти раніше, і тепер ми знаємо, що вогонь поводиться в мікрогравітації інакше, ніж на Землі.

Спочатку він горить меншим полум'ям і довше поширюється. Це зменшує імовірність вчасно помітити пожежу, а отже вона накриє більшу площу.
У мікрогравітації вогонь також має вищу температуру, а це означає, що деякі матеріали, які не є горючими в звичайних земних умовах, можуть горіти на космічних кораблях, виділяючи токсичні хімічні речовини в повітря замкненого простору.

Як вогонь поводитиметься на марсіанських кораблях

Космічні кораблі для польотів на Марс матимуть інше середовище, ніж на МКС. Тиск навколишнього повітря буде нижчим, що дає дві переваги: робить космічний корабель легшим, а також дозволяє астронавтам швидше підготуватися до зовнішніх місій. Однак нижчий атмосферний тиск спричиняє ще одну важливу зміну в середовищі космічного корабля: вміст кисню має бути вищим, щоб компенсувати дихальні потреби астронавтів. Саме ці умови й перевірили в ZARM.

Внутрішнє покриття, яке сьогодні розробляють для майбутніх космічних кораблів, називається PMMA, що розшифровується як "поліметилметакрилат". Зазвичай його просто називають "акрил". На МКС він не використовується, оскільки не був поширеним на момент її будівництва. У капсулі "Оріона" для вікон використовується акрил, сплавлений з іншими матеріалами, і майбутні космічні кораблі, ймовірно, використовуватимуть щось подібне.

Дивіться також Учасники експерименту з імітації марсіанської бази розповіли про свій унікальний досвід

У своїх експериментах дослідники імітували невагомість, а потім підпалювали акрилові плівки та змінювали три фактори навколишнього середовища: атмосферний тиск, вміст кисню та швидкість потоку повітря.

Експерименти показали, що нижчий атмосферний тиск гасить вогонь.
Однак вищий вміст кисню має протилежний ефект, що було передбачувано.

Рівень кисню на МКС становить 21%, як і на Землі. Але майбутні космічні кораблі з нижчим атмосферним тиском матимуть рівень кисню до 35%. Це означає, що ризик виникнення пожежі для астронавтів значно зросте. Результати показують, що вогонь може поширюватися втричі швидше, ніж у земних умовах.

Збільшений потік повітря швидше поширює вогонь – саме тому ми дмухаємо на маленьке полум'я, щоб створити більший вогонь. Збільшений потік повітря доставляє більше кисню, посилюючи горіння, тому збільшений потік повітря в атмосфері з високим вмістом кисню створює небезпечну ситуацію для астронавтів.