Які небезпеки приховує полум'я в космосі?
Планування пілотованих польотів на Місяць пов'язане з численними ризиками, серед яких пожежа вважається одним із найбільш непередбачуваних та небезпечних факторів. Учені з Дослідницького центру Гленна NASA, Центру Джонсона та Університету Кейс Вестерн Резерв опублікували роботу, в якій обґрунтовують необхідність проведення тестів на займистість матеріалів безпосередньо в місячних умовах. Головна проблема полягає в тому, що полум'я на Місяці поводиться зовсім не так, як на Землі, пише ScienceAlert.
Дивіться також Хто може наступним пройтися по Місяцю: NASA розкриває імовірних кандидатів
На нашій планеті гравітація змушує гарячі гази підніматися вгору, що створює природну конвекцію. Цей процес підтягує свіжий кисень до основи вогню. У деяких випадках, коли матеріал ледь здатний горіти, швидкий рух повітря може призвести до явища, відомого як зрив полум'я, що фактично гасить вогонь.
На Місяці повітряні потоки, хоча й існують, набагато повільніші. Це дозволяє кисню постійно підживлювати полум'я, не створюючи при цьому достатньо швидкого руху пари для автоматичного гасіння пожежі. Через це матеріали, які на Землі вважаються безпечними, на Місяці можуть горіти надзвичайно довго.
Довгий час безпеку космічних польотів гарантував стандарт NASA-STD-6001B. Він передбачає випробування, під час якого до нижньої частини вертикально закріпленого зразка матеріалу підносять полум'я довжиною 15 сантиметрів. Якщо вогонь поширюється вище ніж на 15 сантиметрів або з матеріалу капають палаючі уламки, він вважається непридатним для використання в космосі.
Експерименти з вогнем
Однак цей тест проводиться на Землі, де існує чітке розуміння верху та низу, а також діють потужні конвекційні потоки. В умовах невагомості, наприклад, на Міжнародній космічній станції, таких орієнтирів немає. Там вогонь не тягнеться вгору, а формує сферичні згустки, які повільно поширюються назовні, живлячись переважно за рахунок систем вентиляції станції.
Зображення сферичного полум'я під час експерименту на борту МКС / NASA
Науковці вже проводили експерименти на борту МКС, запаливши близько 1 500 маленьких вогників для вивчення фізики горіння. Проте NASA намагається уникати масштабних тестів у житлових модулях, щоб не наражати екіпаж на небезпеку.
Для більш серйозних досліджень використовували вантажні кораблі Cygnus у межах серії експериментів Saffire. Коли корабель відстиковувався від станції та перед тим, як згоріти в атмосфері Землі, дослідники підпалювали всередині нього великі листи бавовни, скловолокна та акрилу. Ці випробування показали дивовижні результати: полум'я іноді рухалося проти потоку повітря і горіло сильніше на більш тонких матеріалах.
Зразок тканини горить усередині безпілотного вантажного космічного корабля Cygnus / Фото NASA
Незважаючи на успіх Saffire, короткочасні тести в умовах вільного падіння або на параболічних літаках не дають повної картини. Вежі скидання забезпечують лише 5 секунд невагомості, а спеціальні рейси літаків – близько 25 секунд. Цього недостатньо для вивчення довготривалих наслідків пожежі. Саме тому була розроблена місія FM2 (Flammability of Materials on the Moon).
Місія FM2
Експериментальна установка FM2 буде відправлена на Місяць у межах комерційної програми доставки вантажів CLPS, пише Universe Today. Вона являє собою повністю автономну камеру, де будуть спалені чотири зразки твердого палива. Це дозволить уперше в історії спостерігати за тривалим горінням в умовах місячної гравітації, яку неможливо відтворити на Землі на тривалий час. Бокс буде оснащений відеокамерами, радіометрами та датчиками кисню для моніторингу стану атмосфери всередині в режимі реального часу.
Ці дані стануть містком між теоретичними моделями та реальними спостереженнями, отриманими в умовах земної та нульової гравітації. Науковці отримають хвилини безцінної інформації замість лічених секунд.
Хоча запуск окремих капсул на Місяць лише для випробування вогню є дорогим задоволенням, NASA вважає, що реальні дані з реального середовища неможливо замінити жодними розрахунками. Результати FM2 допоможуть зрозуміти, як захистити майбутні місячні бази від пожеж та, можливо, змусять переглянути застарілі земні стандарти безпеки для космічних матеріалів.