Oheň byl nejen důležitý pro lidský život ve starověku, ale stále zůstává nedílnou součástí našeho moderního života. Vytápí naše domovy a vodu, vaří naše jídlo, vyrábí elektřinu a mimo jiné pohání naše vozidla. Přesto, vzhledem k jeho velké složitosti, je stále mnoho toho, co o složitosti chování plamene nevíme.
Tým výzkumníků z akademické sféry, výzkumného střediska NASA Glenn Research Center, oddělení biologických a fyzikálních věd agentury a dalších organizací nedávno dokončil sérii výzkumů na Mezinárodní vesmírné stanici, aby lépe porozuměl jevům spalování. The Pokročilé spalování prostřednictvím experimentů s mikrogravitací, nebo ACME, testování projektu na oběžné dráze začalo v roce 2017 a zahrnovalo šest úspěšných výzkumů nepředmíchaných plamenů plynného paliva.
Nepředmíchané plameny, jako jsou plameny svíček, jsou plameny, ve kterých palivo a okysličovadlo zůstávají odděleny před reakcí nebo zapálením. Předmíchané plameny se vyskytují v mnoha výše uvedených scénářích každodenního použití, kdy se palivo a okysličovadlo mísí před reakcí.
Těchto šest experimentů ACME bylo:
- Emulátor rychlosti vypalování (BRE) – demonstrované materiály mohou hořet několik minut bez proudění vzduchu v atmosféře posádky vozidla, o které se uvažuje pro budoucí mise.
- Coflow laminární difúzní plamen (CLD Flame) – poskytla srovnávací data v sazovitých a vysoce zředěných extrémech pro zlepšení výpočetních modelů.
- Vyšetřování chladných plamenů s plyny (CFI-G) – výsledkem byly nepředmíchané studené plameny plynných paliv bez vylepšení, jako jsou zahřívané reaktanty, pulzní plazma nebo přidání ozonu, které byly vyžadovány při pozemních testech.
- Účinky elektrického pole na laminární difúzní plameny (E-FIELD Flames) – demonstroval potenciální využití elektrických polí ke snížení emisí z nepředmíchaných plamenů.
- Flame Design – poprvé prokázaly kvazistabilní nepředmíšené kulové plameny a ztrátu sálavého tepla vedoucí k uhašení u větších plamenů.
- Struktura a odezva kulových difúzních plamenů (s-Flame) – poskytl údaje o růstu a zhasnutí plamene pro zlepšení výpočtových modelů.
Experimenty byly prováděny s jedinou modulární sadou hardwaru v integrovaném spalovacím stojanu (CIR) vesmírné stanice. Testy byly dálkově řízeny z Glenn ISS Payload Operations Center NASA v Clevelandu.
"Zapálilo se přes 1,500 plamenů, což je více než trojnásobek původně plánovaného počtu," řekl Stocker. "Bylo také dosaženo několika 'prvních', možná nejpozoruhodněji v oblastech chladných a kulových plamenů."
Stocker řekl, že asi 50 zaměstnanců z NASA Glenn, akademické obce a ZIN Technologies, Inc. podporovalo ACME během čtyř a půl let provozu na oběžné dráze. Kromě toho více než 30 členů posádky ze šesti zemí hrálo zásadní roli při nastavování hardwaru pro každé vyšetřování a výměně plynových lahví, zapalovacích špiček a dalšího hardwaru specifického pro experiment podle potřeby.
Hardware ACME byl odstraněn z CIR, aby se vytvořil prostor pro Solid Fuel Ignition and Extinction neboli SoFIE, hardware, který byl spuštěn v únoru 2022, což je další krok ve výzkumu spalování na oběžné dráze NASA. Hardware ACME se má vrátit na Zemi v nadcházejících měsících se záměrem znovu odstartovat na vesmírnou stanici s budoucími experimenty.
