Prometeu ar fi atât de mândru. Ca parte a unui experiment NASA, oamenii au adus foc la Stația Spațială Internațională (ISS) pentru a vedea ce se întâmplă cu flăcările cu o gravitate scăzută. Experimentul, numit Flame Extinguishment-2 (FLEX-2), își propune să îmbunătățească cunoștințele noastre despre cum ard diverse combustibili lichizi și ce produc astfel încât să putem crea motoare cu combustie mai curate și mai eficiente.
Continut Asemanator
- Cum își aprind rachetele motoarele în spațiu fără oxigen și mai multe întrebări ale cititorilor noștri
- În spațiu, flăcările se comportă în moduri de care nimeni nu credea că este posibil
Instalat pe stația spațială în 2009, FLEX-2 profită de condițiile unice din spațiu pentru a simplifica studiile privind arderea. În microgravitate, combustibilul lichid poate forma picături aproape rotunde. Când aceste sfere se aprind, flacăra arde într-o bilă, oferind oamenilor de știință o geometrie mai curată pentru rularea modelelor și calculelor.
Atingerea acestui nivel de simplitate, însă, nu a fost un lucru semnificativ, spune C. Thomas Avedisian de la Universitatea Cornell, care este co-investigator în echipa FLEX-2. „Aș argumenta că aceasta este cea mai dificilă configurație de combustie pentru a crea combustibil lichid”, spune el. „Acest experiment a durat zeci de ani până la perfecționare, revenind la mijlocul anilor ’80.”
În ultimul test, văzut în video de mai sus, camera FLEX-2 - despre dimensiunea unei cutii de pâine pe interior - este umplută cu un amestec sub presiune de oxigen și azot conceput să simuleze aerul de pe suprafața Pământului. Acele distribuie o picătură de 3 milimetri care este jumătate izooctan și jumătate heptan. Acest preparat chimic servește ca un stand-in mai simplu pentru benzină, spune Avedisian. Cele două lichide arde, în general, în mod similar, însă benzina poate conține atât de mulți compuși diferiți, încât comportamentul său este mai greu de modelat.
Două bucle de sârmă conduc curent pentru a încălzi căderea până când se aprinde, stârnind o bilă strălucitoare de flacără albastră care arde la aproximativ 2000 de Kelvin. Nu vă lăsați înșelați - sfera arzătoare nu este transportată brusc într-un cer înstelat. Luminile camerei se sting pentru a face mai ușor să se vadă flacăra, dar acest lucru face să apară și pete pe imagini, cauzate de imperfecțiuni minuscule în senzorii video. Mingea flăcării începe apoi să oscileze pe măsură ce combustia moare, ceea ce face să pară să treacă prin cameră ca o meduză înotând. În cele din urmă, bila radiază atât de multă căldură încât flacăra fierbinte este înlăturată.
Avedisianul și echipa sa au efectuat mai multe teste de genul acesta, amestecând tipurile de combustibil și dimensiunile de scădere pentru a verifica efectele diverse. Acestea sunt capabile să controleze configurația inițială în timp real printr-un flux video dirijat către laboratorul din Cornell, apoi să urmărească cum testul automat își desfășoară cursul. Echipa de laborator desfășoară, de asemenea, experimente similare pe pământ, uitându-se la picături mai apropiate de varietatea micro-scară creată pe măsură ce combustibilul este injectat în interiorul unui motor auto. Pentru a simula gravitația scăzută pe Pământ, echipa Cornell își aruncă picăturile - trimit orbele arzătoare printr-o cameră cu cădere liberă de 25 de metri și le filmează pe jos.
Picăturile formate în experimentele spațiale permit echipei să vadă fizica combustiei la scări mai mari și să compare rezultatele cu testele efectuate pe Pământ. O descoperire oarecum nedumerită este că pulsurile în stil de meduză se întâmplă doar atunci când picătura este suficient de mare - aproximativ 3 milimetri sau mai mare - și nu se întâmplă tot timpul. „Oscilările flăcării nu sunt foarte bine înțelese”, spune Avedisian.
În cele din urmă, studierea bulelor de foc levitate ar putea dezvălui modalități de a face combustibilii să ardă mai curat. „Ceea ce credem noi este că există o zonă de combustie la temperatură scăzută sau„ flacără rece ”- picăturile încă ard, chiar dacă nu putem vedea flacăra”, spune Avedisian. În această zonă, focul arde doar la aproximativ 600 - 800 Kelvin.
„Producătorii de motoare au studiat modalități de reducere a poluării care implică utilizarea chimiei cu flacără rece și că chimia nu este la fel de bine înțeleasă ca chimia cu flacără fierbinte”, adaugă investigatorul principal FLEX-2 Forman A. Williams de la Universitatea din California, San Diego. „Studiind flăcările reci pe care le-am găsit în experimentele ISS, s-ar putea să putem obține o mai bună înțelegere a acestei chimii, care ar putea fi de ajutor pentru producătorii de motoare în proiectele lor.”
