国際宇宙ステーションに搭載された最近のテストでは、宇宙での火災は地球よりも予測が難しく、致命的である可能性があることが示されています。 「実験が行われました」とNASAの航空宇宙技術者ダン・ディートリッヒは言います。「そこでは、存在するとは思わなかったが存在したと思われる火災を観察しました。」
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宇宙の火の合成偽色画像。 明るい黄色は、一滴の燃料の軌跡をたどり、燃えるにつれて縮小し、緑のすすを生成します。 (ポールフェルクル/ NASA)フォトギャラリー
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燃焼が人間の最も古い化学実験であり、酸素、熱、燃料の3つの基本的な成分だけで構成されている可能性が高いと考えると、その火は私たちを驚かせ続けます。
ここ地球では、炎が燃えると、周囲の大気が加熱され、空気が膨張して密度が低下します。 重力の引力は、より冷たい、より濃い空気を炎の基部に引き込み、上昇する熱い空気を追い出します。 この対流プロセスにより、新鮮な酸素が火に供給され、燃料がなくなるまで燃やされます。 空気の上向きの流れは、炎に涙滴の形を与え、炎をちらつきさせるものです。
しかし、宇宙では重力が固体、液体、気体に対するグリップを失い、奇妙なことが起こります。 重力がなければ、熱気は膨張しますが、上に移動しません。 炎は酸素の拡散により持続し、ランダムな酸素分子が火の中に漂います。 熱い空気の上向きの流れがないため、微小重力下での火災はドーム型または球形であり、わずかな酸素の流れのおかげで緩慢です。 「微小重力で一枚の紙に点火すると、火は端から端までゆっくりと忍び寄るだけです」とディートリッヒは言います。 「宇宙飛行士は実験を行うことに非常に興奮しています。なぜなら、宇宙火災は本当にまったく異質に見えるからです。」
そのような火は、地上の炎の気まぐれな性質に慣れている人々には不気味に静かに見えるかもしれません。 しかし、微小重力の炎はより粘り強く、より少ない酸素で生き残り、より長い時間燃えることができます。
NASAの研究では、実用的なアプリケーションを念頭に置いています。 科学者は、特定の材料が宇宙でより可燃性であるかどうかを知り、したがって回避することを望んでいます。 実験では、火炎にガスを噴出する宇宙ステーション消火器は、空気(および酸素)を火に向けて追加の燃料を供給するため、テラファーマよりも効果が低いことが示唆されています。
さらに、宇宙ステーションで得られたデータは、平面オブジェクトと球体での火の広がりの比較などの実験を通じて、エンジニアが地球上の燃料と炎の挙動をよりよく理解するのに役立ちます。燃焼の。
NASAの科学者は、この春に宇宙で観測された奇妙で前例のないタイプの燃焼の潜在的な用途に特に興奮しています。特定の種類の液体燃料が発火すると、炎が消えたように見えても燃え続けます。 燃料の燃焼は2段階で発生します。 最初の火は目に見える炎で燃え、最終的に消えます。 しかし、その後まもなく、燃料は再燃し、低温で燃え、肉眼では見えない「冷たい炎」の形を取ります。
科学者はまだこの現象の説明がありません。 しかし、エンジニアは、この化学プロセスを地球上で再現できれば、冷たい炎を使って大気汚染物質をより少なくするディーゼルエンジンになる可能性があると言います。
NASAの研究者であるPaul Ferkul氏は、微小重力実験は、「重力によって隠されるか少なくとも複雑になる」燃焼プロセスを調べることにより、「より基本的な観点から」火の基本的なダイナミクスを研究するユニークな機会を提供すると言います。