Η φωτιά δεν ήταν μόνο σημαντική για την ανθρώπινη ζωή στην αρχαιότητα, αλλά εξακολουθεί να παραμένει αναπόσπαστο μέρος της σύγχρονης ζωής μας. Ζεσταίνει τα σπίτια και το νερό μας, μαγειρεύει το φαγητό μας, παράγει ηλεκτρισμό και ωθεί τα οχήματά μας, μεταξύ άλλων. Ωστόσο, δεδομένης της μεγάλης πολυπλοκότητάς του, υπάρχουν ακόμα πολλά που δεν γνωρίζουμε για την πολυπλοκότητα της συμπεριφοράς της φλόγας.
Μια ομάδα ερευνητών από τον ακαδημαϊκό χώρο, το Ερευνητικό Κέντρο Glenn της NASA, το Τμήμα Βιολογικών και Φυσικών Επιστημών του οργανισμού και άλλους οργανισμούς ολοκλήρωσαν πρόσφατα μια σειρά ερευνών στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για να αποκτήσουν καλύτερη κατανόηση των φαινομένων καύσης. ο Προηγμένη Καύση μέσω Πειραμάτων Μικροβαρύτητας, ή ACME, οι δοκιμές του έργου σε τροχιά ξεκίνησαν το 2017 και περιελάμβαναν έξι επιτυχημένες έρευνες για μη προαναμεμειγμένες φλόγες αερίου καυσίμου.
Οι φλόγες χωρίς προανάμειξη, όπως οι φλόγες των κεριών, είναι αυτές στις οποίες το καύσιμο και το οξειδωτικό παραμένουν χωριστά πριν από την αντίδραση ή την ανάφλεξη. Προαναμεμειγμένες φλόγες εμφανίζονται σε πολλά από τα προαναφερθέντα σενάρια καθημερινής χρήσης, όταν το καύσιμο και το οξειδωτικό αναμειγνύονται πριν από την αντίδραση.
Τα έξι πειράματα ACME ήταν:
- Εξομοιωτής ρυθμού καύσης (BRE) – τα αποδεδειγμένα υλικά μπορούν να καούν για λεπτά απουσία ροής αέρα στις ατμόσφαιρες οχημάτων του πληρώματος που εξετάζονται για μελλοντικές αποστολές.
- Coflow Laminar Diffusion Flame (CLD Flame) – έδωσε δεδομένα αναφοράς σε αιθάλη και εξαιρετικά αραιωμένα άκρα για τη βελτίωση των υπολογιστικών μοντέλων.
- Διερεύνηση δροσερών φλόγων με αέρια (CFI-G) – οδήγησε σε μη προαναμεμιγμένες ψυχρές φλόγες αερίων καυσίμων χωρίς βελτιώσεις, όπως θερμαινόμενα αντιδραστήρια, παλμικά πλάσματα ή προσθήκη όζοντος, που απαιτήθηκαν στις δοκιμές εδάφους.
- Επιδράσεις Ηλεκτρικού Πεδίου στις Φλόγες Λαμιναρικής Διάχυσης (E-FIELD Flames) – απέδειξε την πιθανή χρήση ηλεκτρικών πεδίων για τη μείωση των εκπομπών από φλόγες που δεν έχουν προαναμιχθεί.
- Σχέδιο Φλόγας – έδειξε, για πρώτη φορά, σχεδόν σταθερές μη προαναμειγμένες σφαιρικές φλόγες και απώλεια θερμότητας από ακτινοβολία που οδηγεί σε σβήσιμο για μεγαλύτερες φλόγες.
- Δομή και απόκριση σφαιρικών φλογών διάχυσης (s-Flame) – παρείχε δεδομένα για την ανάπτυξη και την εξαφάνιση της φλόγας για τη βελτίωση των υπολογιστικών μοντέλων.
Τα πειράματα διεξήχθησαν με ένα ενιαίο δομοστοιχειωτό σύνολο υλικού στο Combustion Integrated Rack (CIR) του διαστημικού σταθμού. Οι δοκιμές διενεργήθηκαν εξ αποστάσεως από το Κέντρο Επιχειρήσεων ωφέλιμου φορτίου Glenn ISS της NASA στο Κλίβελαντ.
«Περισσότερες από 1,500 φλόγες άναψαν, περισσότερες από τρεις φορές τον αριθμό που είχε αρχικά προγραμματιστεί», είπε ο Στόκερ. «Επιτεύχθηκαν επίσης αρκετές «πρωτιές», ίσως πιο αξιοσημείωτες στις περιοχές ψυχρών και σφαιρικών φλόγων».
Ο Stocker είπε ότι περίπου 50 άτομα από τη NASA Glenn, τον ακαδημαϊκό χώρο και την ZIN Technologies, Inc. υποστήριξαν το ACME κατά τη διάρκεια τεσσεράμισι ετών επιχειρήσεων σε τροχιά. Επιπλέον, περισσότερα από 30 μέλη του πληρώματος από έξι χώρες διαδραμάτισαν ουσιαστικό ρόλο στη ρύθμιση του υλικού για κάθε έρευνα και στην αντικατάσταση των φιαλών αερίου, των άκρων αναφλεκτήρα και άλλων ειδικών για το πείραμα υλικού, όπως απαιτείται.
Το υλικό ACME έχει αφαιρεθεί από το CIR για να δημιουργηθεί χώρος για το Ανάφλεξη και κατάσβεση στερεού καυσίμου ή SoFIE, υλικό που κυκλοφόρησε τον Φεβρουάριο του 2022, το οποίο είναι το επόμενο βήμα στην έρευνα της NASA για την καύση σε τροχιά. Το υλικό ACME έχει προγραμματιστεί να επιστρέψει στη Γη τους επόμενους μήνες με την πρόθεση να εκτοξευτεί ξανά στον διαστημικό σταθμό με μελλοντικά πειράματα.
