Wie man im Raum beleuchtet

Am Abend des 11. Juni verließ er planmäßig die Umlaufbahn und verbrannte in der Atmosphäre das Frachtschiff Cygnus OA-7 "John Glenn". Nachdem er sich von der ISS abgemeldet hatte, verbrachte er eine Woche im Freiflug, startete vier Cubsats und zündete an Bord ein Feuer an. Genauer gesagt war es ein Experiment SAFFIRE-III - Spacecraft Fire Experiment (Experiment "Feuer auf dem Schiff"). Das dritte Experiment war das letzte in einer Reihe und ist eine hervorragende Gelegenheit, um über Experimente mit einer Flamme in der Schwerelosigkeit zu sprechen.


Jeden Tag Astronaut / Tim Dodd Foto

Deponiefeuer

Das Hauptziel der SAFFIRE-Versuchsreihe besteht darin, Daten zu sammeln, um Computermodelle der Flammenausbreitung durch Materialien zu erstellen, die auf Raumfahrzeugen verwendet werden. Dies wird die Brandgefahr auf Schiffen der Zukunft erheblich verringern. Aus Sicherheitsgründen ist es unmöglich, auf der ISS groß angelegte Verbrennungsexperimente durchzuführen, daher wurde SAFFIRE in einem mit Müll gefüllten Frachtschiff angezündet, das bereits bald aufhören sollte zu existieren. Strukturell ist SAFFIRE eine große Box, in der Proben im Luftstrom der Ventilatoren gezündet werden.


Aussehen SAFFIRE, NASA-Foto


Experimentdiagramm, NASA-Zeichnung

Im Juni 2016 zündeten sie beim ersten Experiment der Serie, SAFFIRE-I, ein Stück Stoff aus einer Mischung aus Baumwolle und Glasfaser mit einer Größe von 0,4 × 1 Meter an. Um zu verdeutlichen, wie viel dies war, betrug die vorherige Aufzeichnung 10 cm. Um das Verhalten des Feuers unter verschiedenen Bedingungen zu untersuchen, änderten die Ventilatoren während des Experiments die Richtung der Luftbewegung. Und das Brennen sah so aus:



Im November 2016 wurden in einem zweiten Experiment der Serie, SAFFIRE-II, neun kleine „Karten“ aus verschiedenen Materialien verbrannt, um ihren Feuerwiderstandsgrad und den Einfluss der Materialstärke auf die Brandausbreitung zu bestimmen. Das folgende Video zeigt das Verbrennen von Plexiglas, aus dem Bullaugen von Raumfahrzeugen und hitzebeständigem Material Nomex verwendet werden, das auch in irdischer Arbeitskleidung verwendet wird.



Und schließlich verbrannten sie im dritten Experiment, das Anfang Juni durchgeführt wurde, denselben Stoff wie im ersten, jedoch mit einer anderen Luftgeschwindigkeit. Nach dem ersten Experiment wurden die Daten in ein Computermodell eingegeben, bestimmte Ergebnisse wurden erhalten und die Vorhersagefähigkeit dieses Modells wurde im dritten Experiment getestet. Wenn die Brenngeschwindigkeit desselben Materials mit unterschiedlicher Blasintensität mit dem vorhergesagten Computer übereinstimmte, wurde das Modell korrekt erstellt.


Im Allgemeinen wurde festgestellt, dass sich die Flamme langsamer als erwartet ausbreitet. Die Schätzung der Flammengeschwindigkeit aus kleinen Proben, die in anderen Experimenten zuvor verbrannt wurden, erwies sich als dreimal so hoch. Und dies ist keine eindeutig gute Entdeckung - eine so langsame Flamme kann weniger Rauch erzeugen, weshalb ein Feuer später erkannt und beseitigt werden kann.

Warum wurden Proben unter Luftblasbedingungen verbrannt? Tatsache ist, dass bei bemannten Schiffen die Ventilatoren immer so arbeiten, dass in der Luft, die sich aufgrund mangelnder Konvektion nicht in der Schwerelosigkeit vermischt, keine lokalen Konzentrationen von Kohlendioxid entstehen, die für den Menschen möglicherweise gefährlich sind.

Das SAFFIRE-Programm ist noch nicht abgeschlossen, die Experimente IV-VI befinden sich im Entwicklungsprozess.

Bass mit Gewürzen schneiden

Trotz schwerwiegender Sicherheitsbeschränkungen hat die ISS genug, um mit Zustimmung des Kundencenters zu leuchten. Um zu verhindern, dass die Situation außer Kontrolle gerät, wurde bereits 2002 ein spezielles MSG-Handschuhfach, Microgravity Science Glovebox, zur Station gebracht.


Bodenanalog für Training, ESA-Foto

MSG hat ein ziemlich großes isoliertes Volumen, das für den sicheren Umgang mit Flüssigkeiten, gefährlichen Substanzen und Feuer verwendet wird. Bei Bedarf kann sogar ein reduzierter Druck in der Kammer erzeugt werden, so dass der Inhalt im Notfall nicht drucklos wird. Und es wurden mehrere Experimente im Zusammenhang mit Feuer durchgeführt.

BASS - Das Verbrennen und Unterdrücken von Feststoffen befasst sich mit dem Verbrennen verschiedener Materialien. Wir untersuchen flache Proben von 10 cm x 1 oder 2 cm, Stäbchen und Teile einer Kugel. In diesem Experiment wurden Plexiglas und Glasfaserbaumwolle verbrannt, deren Brenndaten von SAFFIRE angegeben werden. Es ist möglich, nicht nur interessante Informationen über das Verhalten von brennenden Materialien in der Schwerelosigkeit zu erhalten, sondern auch einfach erstaunliche Fotos:


Im Folgenden NASA-Fotos







SPICE - Smoke Point im Coflow-Experiment untersucht den Moment, in dem eine Gasflamme Ruß bildet. Dies sollte nützlich sein, um die Ausbreitung des Feuers und die Mechanismen der Rußbildung beim Verbrennen von Materialien in der Schwerelosigkeit zu untersuchen. Die Entwicklung von SPICE ist das SLICE- Experiment.





Die Experimente SAME und SAME-R untersuchen die Rauchausbreitung und testen Rauchmelder.

Im Allgemeinen beträgt die Anzahl der durchgeführten Experimente über mehrere Jahre Hunderte.

Flammenquallen

FLEX-Versuchsausrüstung

Für das FLEX-Experiment - das FLame Extinguishment Experiment - wurde eine separate Installation an die ISS geliefert. Er untersucht die Verbrennung von flüssigem Kraftstoff unter Bedingungen unterschiedlichen atmosphärischen Drucks und mit der möglichen Anwesenheit von Kohlendioxid oder Helium in der Luft. In diesem Experiment wurden eigenartige "Feuerquallen" erhalten, die nach dem Funktionsprinzip höchstwahrscheinlich einem pulsierenden Luftstrahltriebwerk nahe kommen .





Ein klares Diagramm der Installation und der "Qualle".



Es ist auch interessant festzustellen, dass in einigen Fällen während des Experiments eine kalte Flamme auftrat. Herkömmliche Kohlenwasserstoffflamme erzeugt Ruß, Kohlendioxid und Wasser. In einer kalten Flamme werden Kohlenmonoxid und Formaldehyd gebildet. Theoretisch kann das Wissen über kalte Flammen dazu beitragen, in Zukunft effizientere Verbrennungsmotoren zu schaffen.

Kerzen vor der Fernbedienung

Auf der rechten Seite brennt eine Kerze unter terrestrischen Bedingungen.

Laut der Enzyklopädie „World Manned Cosmonautics“ wurde 1992 im Rahmen des STS-50-Shuttles versucht, die erste Kerze in Schwerelosigkeit anzuzünden. Die Kerze leuchtete auf, aber aufgrund der fehlenden Konvektion drehte sich die Flamme um und hatte eine andere Farbe. In der Mir-Station wurden etwa 80 Kerzen verbrannt. Ohne Luftzufluss aufgrund von Konvektion kann die Flamme Sauerstoff nur durch Diffusion aufnehmen und erlischt normalerweise ziemlich schnell aufgrund von Sauerstoffmangel in unmittelbarer Nähe. Laut einigen Quellen betrug die Aufzeichnung der Brenndauer jedoch 45 Minuten anstelle von 10 Minuten unter terrestrischen Bedingungen.

Die Flammen waren so blass, dass die 35-mm-Kamera Fotos statt Videos aufnehmen musste. Es ist gut, dass die Foto- und Videogeräte inzwischen einen Schritt nach vorne gemacht haben.

Sex, UFOs und Pyromanie

Ich habe bereits dreimal über die Mission des STS-75-Shuttles gesprochen. Sie hatten viele Jahre vor dem Start „Glück“ - in der Fälschung über angebliche Experimente mit Sex im Weltraum war genau ihre Zahl. Sie haben den „Satelliten an einer Schnur“ gestartet, und die Aufnahmen dieses Satelliten wurden für ein UFO gehalten. Und eines der Experimente mit Flammen in der Schwerelosigkeit wurde gerade in diesem Flug durchgeführt. Besatzungsmitglied Jeffrey Hoffman scherzte:

Selbst bei Pfadfindern war ich von Pyromanie geprägt. Ich liebe die Flamme und in der Schwerelosigkeit verhält sie sich erstaunlich, ganz anders [als auf der Erde]

Die Besatzung verfügte über ein kleines Handschuhfach, in dem sie eine normale Kerze für einen festlichen Kuchen anzündete und mehrere Papierproben verbrannte. Bei einer Pressekonferenz nach dem Flug beginnen sie um 8:17 Uhr über Flammenexperimente zu sprechen. Es ist merkwürdig, dass, wenn der Luftstrom von rechts nach links ging, ein Stück Papier schneller nach rechts brannte als nach links, was der irdischen Erfahrung widerspricht. In der 11. Minute sehen die divergierenden Abschnitte des schwelenden Papiers sehr schön aus, einer der Astronauten scherzte sogar: „Lass dies nicht aus dem Käfig entkommen“.

Unter Kampfbedingungen

Das einzige echte Feuer in der Schwerelosigkeit ereignete sich am 23. Februar 1997 in der Mir-Station - eine gezündete Sauerstoffregenerationsbombe.


Regenerationsprüfer, NASA-Foto


Verbrannter Checker

Das Feuer brannte ungefähr 90 Sekunden lang, verursachte keinen kritischen Schaden, aber der Rauch verursachte große Probleme - es war nicht klar, wie sicher es war, auf der Station zu sein. Die Astronauten setzten zuerst isolierende Gasmasken auf, verfügten jedoch nur über begrenzte Ressourcen und mussten bald ein Risiko eingehen und wieder beginnen, die Luft der Station zu atmen. Später wurden Dutzende Teile dieser Gruppe auf dem Boden verbrannt, konnten das Problem jedoch nicht wiederholen. Es scheint, dass ein einziger Defekt zum Brand führte.

Über den Unfall wurde ein sehr guter Film gedreht.

Fazit

Je mehr Proben im Namen der Wissenschaft im Orbit verbrannt werden, desto weniger wahrscheinlich ist ein echtes Feuer und desto wahrscheinlicher wird es rechtzeitig bemerkt und schnell beseitigt. Ein Bonus auf wissenschaftliche Daten ist potenziell nützliches Wissen auf der Erde und wunderschöne Fotos und Videos.