Eksperyment FLEX-2 ujawnia procesy spalania w mikrograwitacji
Eksperyment FLEX-2 ujawnia procesy spalania w mikrograwitacjiEksperyment FLEX-2, który od niedawna znajduje się na pokładzie międzynarodowej stacji kosmicznej, umożliwił analizę procesów spalania w warunkach mikrograwitacji, a więc w środowisku zasadniczo odmiennym od ziemskiego.
Flame Extinguishment 2 (FLEX-2) jest drugim eksperymentem tego typu jaki znalazł się na stacji. W toku jego działania w specjalnej komorze umieszcza się niewielkie krople paliwa, co pozwala na obserwację ich zachowań – w tym prędkości z jaką zachodzą reakcje spalania oraz parametrów w jakich dochodzi do tworzenia się sadzy, będącej rezultatem niecałkowitego spalania wprowadzonego materiału. Zapis eksperymentów umożliwia także określenie jak zachowują się opary różnych mieszanek paliw przed ich właściwym zapłonem.
Dzięki prowadzonym badaniom możliwe będzie opracowanie procedur postępowania w razie wystąpienia pożarów w mikrograwitacji, a także metod gaszenia ognia w takich warunkach. Studia pozwolą również na opracowanie bezpieczniejszych pojazdów kosmicznych, a także nowych technologii, które mogą znaleźć zastosowanie na Ziemi – na przykład w silnikach wewnętrznego spalania, co pozwoliłoby zwiększyć ich efektywność, wpływając na takie parametry jak moc i zużycie paliwa. Bardziej sprawne spalanie mieszanki pozwoliłoby również na ograniczenie powstających w tym procesie zanieczyszczeń stałych. Dokładniejsze poznanie mechanizmów tego typu mogłoby również zostać wykorzystane w konstrukcjach innych silników np. odrzutowych.
Poniżej prezentujemy jeden z zapisów eksperymentu, w którym użyto niewielkich kropel heptanu oraz izooktanu. Po zapłonie tworzy się sferyczna otoczka płomienia przypominająca z wyglądu nieco meduzę, wewnątrz której widoczne są jaśniejsze punkty.
Są to właśnie cząstki sadzy, które składają się z węgla i spalają się jasnym płomieniem, osiągając temperaturę bliską 2000 Kelwinów. Część sadzy jest w stanie również wydostać się poza bańkę płomienia i tam wypalić się, co jednocześnie powoduje ruch całej struktury – sposób również przypominający zachowanie meduz. Mechanizm ten jest spowodowany faktem, że w trakcie spalania niecałkowitego, powstająca sadza przemieszcza się w sposób niejednorodny z bańki płomienia (gdzie powstaje) w stronę paliwa i tam zapala się, w wyniku czego ta mała cząstka sadzy może być wyrzucona na zewnątrz w powstałej eksplozji.
Proces spalania kończy się gdy bańka kurczy się do momentu w którym następuje zapłon pozostałej, dużej ilości sadzy, co wywołuje eksplozję w wyniku której płomień zostaje zgaszony.
Podobne eksperymenty były prowadzone już wcześniej – w tym celu w 1995 roku na orbitę okołoziemską wysyłano eksperyment FSDC (Fiber Supported Combustion Experiment) w misji wahadłowca STS-73 (Columbia). Dwa lata później, dwukrotnie na orbicie znalazł się kolejny eksperyment – DCE (Droplet Combustion Experiment) – tym razem wystrzelony w misji STS-83 oraz STS-94 (w obu przypadkach był to prom Columbia). Eksperymenty związane ze spalaniem w warunkach mikrograwitacji prowadzono również w ostatniej, tragicznej misji wahadłowca Columbia STS-107 w ramach eksperymentu SOFBALL.
(NASA)
Źródło: Kosmonauta.net
