El fuego no solo era importante para la vida humana en la antigüedad, sino que sigue siendo parte integral de nuestra vida moderna. Calienta nuestros hogares y agua, cocina nuestros alimentos, genera electricidad y propulsa nuestros vehículos, entre otras cosas. Sin embargo, dada su gran complejidad, todavía hay mucho que no sabemos sobre las complejidades del comportamiento de las llamas.
Un equipo de investigadores académicos, el Centro de Investigación Glenn de la NASA, la División de Ciencias Físicas y Biológicas de la agencia y otras organizaciones completaron recientemente una serie de investigaciones en la Estación Espacial Internacional para obtener una mejor comprensión de los fenómenos de combustión. Él Combustión avanzada a través de experimentos de microgravedad, o ACME, las pruebas en órbita del proyecto comenzaron en 2017 y comprendieron seis investigaciones exitosas de llamas no premezcladas de combustible gaseoso.
Las llamas no premezcladas, como las llamas de las velas, son aquellas en las que el combustible y el oxidante permanecen separados antes de la reacción o la ignición. Las llamas premezcladas ocurren en muchos de los escenarios de uso diario mencionados anteriormente, cuando el combustible y el oxidante se mezclan antes de la reacción.
Los seis experimentos ACME fueron:
- Emulador de velocidad de combustión (BRE): los materiales demostrados pueden arder durante minutos en ausencia de flujo de aire en las atmósferas de los vehículos de la tripulación que se están considerando para futuras misiones.
- Llama de difusión laminar coflow (CLD Flame): arrojó datos de referencia en extremos de hollín y altamente diluidos para mejorar los modelos computacionales.
- Investigación de llamas frías con gases (CFI-G): dio como resultado llamas frías no premezcladas de combustibles gaseosos sin mejoras, como reactivos calentados, plasmas pulsados o adición de ozono, que se han requerido en las pruebas en tierra.
- Efectos de campo eléctrico en llamas de difusión laminar (E-FIELD Flames): demostró el uso potencial de campos eléctricos para reducir las emisiones de llamas no premezcladas.
- Diseño de llama – demostró, por primera vez, llamas esféricas no premezcladas casi constantes y pérdida de calor por radiación que conduce a la extinción de llamas más grandes.
- Estructura y respuesta de las llamas de difusión esférica (s-Flame): proporcionó datos sobre el crecimiento y la extinción de las llamas para mejorar los modelos computacionales.
Los experimentos se realizaron con un solo conjunto modular de hardware en el bastidor integrado de combustión (CIR) de la estación espacial. Las pruebas fueron comandadas de forma remota desde el Centro de Operaciones de Carga Útil Glenn ISS de la NASA en Cleveland.
“Se encendieron más de 1,500 llamas, más de tres veces el número planeado originalmente”, dijo Stocker. "También se lograron varios 'primeros', quizás más notablemente en las áreas de llamas frías y esféricas".
Stocker dijo que alrededor de 50 personas de la NASA Glenn, la academia y ZIN Technologies, Inc. apoyaron a ACME durante cuatro años y medio de operaciones en órbita. Además, más de 30 miembros de la tripulación de seis países desempeñaron un papel esencial en la configuración del hardware para cada investigación y en el reemplazo de botellas de gas, puntas de encendido y otro hardware específico del experimento según fuera necesario.
El hardware ACME se ha eliminado del CIR para dejar espacio para el Encendido y extinción de combustible sólido, o SoFIE, hardware que se lanzó en febrero de 2022, que es el siguiente paso en la investigación de combustión en órbita de la NASA. El hardware ACME está programado para regresar a la Tierra en los próximos meses con la intención de lanzarse nuevamente a la estación espacial con futuros experimentos.
