لم تكن النار مهمة فقط لحياة الإنسان في العصور القديمة ولكنها ظلت جزءًا لا يتجزأ من حياتنا الحديثة. إنه يسخن منازلنا ومياهنا ، ويطبخ طعامنا ، ويولد الكهرباء ، ويدفع مركباتنا ، من بين أشياء أخرى. ومع ذلك ، نظرًا لتعقيدها الكبير ، لا يزال هناك الكثير مما لا نعرفه عن تعقيدات سلوك اللهب.
أكمل فريق من الباحثين من الأوساط الأكاديمية ، ومركز أبحاث جلين التابع لناسا ، وقسم العلوم البيولوجية والفيزيائية بالوكالة ، ومنظمات أخرى مؤخرًا سلسلة من التحقيقات في محطة الفضاء الدولية للحصول على فهم أفضل لظاهرة الاحتراق. ال الاحتراق المتقدم عبر تجارب الجاذبية الصغرى، أو ACME ، بدأ اختبار المشروع في المدار في عام 2017 وشمل ستة تحقيقات ناجحة لهب غير مختلط مسبقًا للوقود الغازي.
النيران غير المختلطة مسبقًا ، مثل لهب الشمعة ، هي تلك التي يبقى فيها الوقود والمؤكسد منفصلين قبل التفاعل أو الاشتعال. تحدث النيران المخلوطة مسبقًا في العديد من سيناريوهات الاستخدام اليومي المذكورة أعلاه ، عندما يتم خلط الوقود والمؤكسد قبل التفاعل.
كانت تجارب ACME الست هي:
- محاكي معدل الحرق (BRE) - المواد المعروضة يمكن أن تحترق لدقائق في حالة عدم وجود تدفق الهواء في أجواء مركبات الطاقم التي يتم النظر فيها للمهام المستقبلية.
- لهب انتشار رقائقي Coflow (CLD Flame) - أسفر عن بيانات معيارية في أقصى درجات السخام والمخفف للغاية لتحسين النماذج الحسابية.
- فحص اللهب البارد بالغازات (CFI-G) - نتج عن لهب بارد غير مخلوط مسبقًا للوقود الغازي بدون تحسينات ، مثل المواد المتفاعلة الساخنة أو البلازما النبضية أو إضافة الأوزون ، والتي كانت مطلوبة في اختبار الأرض.
- تأثيرات المجال الكهربائي على انتشار اللهب الرقائقي (E-FIELD Flames) - أظهر الاستخدام المحتمل للمجالات الكهربائية لتقليل الانبعاثات من اللهب غير المختلط مسبقًا.
- تصميم اللهب - أظهر ، لأول مرة ، لهبًا كرويًا شبه ثابت غير مختلط مسبقًا ، وفقدانًا للحرارة الإشعاعية يؤدي إلى انقراض اللهب الأكبر.
- هيكل واستجابة لهب الانتشار الكروي (s-Flame) - قدمت بيانات عن نمو اللهب وانقراضه لتحسين النماذج الحسابية.
أجريت التجارب باستخدام مجموعة معيارية واحدة من الأجهزة في حامل الاحتراق المتكامل (CIR) للمحطة الفضائية. تم إجراء الاختبارات عن بُعد من مركز عمليات الحمولة الصافية Glenn ISS التابع لناسا في كليفلاند.
قال ستوكر: "تم إشعال أكثر من 1,500 لهب ، أي أكثر من ثلاثة أضعاف العدد المخطط له في الأصل". "تم تحقيق العديد من" الأوائل "أيضًا ، ربما على الأخص في مناطق اللهب البارد والكروي."
قال ستوكر إن حوالي 50 فردًا من ناسا جلين والأوساط الأكاديمية و ZIN Technologies، Inc. دعموا ACME خلال أربع سنوات ونصف من العمليات في المدار. بالإضافة إلى ذلك ، لعب أكثر من 30 من أفراد الطاقم من ستة بلدان دورًا أساسيًا في إعداد الأجهزة لكل تحقيق واستبدال زجاجات الغاز ونصائح الإشعال والأجهزة الأخرى الخاصة بالتجربة حسب الحاجة.
تمت إزالة أجهزة ACME من CIR لإفساح المجال لـ اشتعال الوقود الصلب والانقراض ، أو SoFIE، الأجهزة التي تم إطلاقها في فبراير 2022 ، وهي الخطوة التالية في أبحاث الاحتراق في المدار التي أجرتها وكالة ناسا. من المقرر أن تعود أجهزة ACME إلى الأرض في الأشهر المقبلة بنية إطلاقها مرة أخرى إلى المحطة الفضائية مع تجارب مستقبلية.
