Il fuoco non era solo importante per la vita umana nell'antichità, ma rimane ancora parte integrante delle nostre vite moderne. Riscalda le nostre case e l'acqua, cuoce il cibo, genera elettricità e spinge i nostri veicoli, tra le altre cose. Tuttavia, data la sua grande complessità, c'è ancora molto che non sappiamo sulle complessità del comportamento della fiamma.
Un team di ricercatori del mondo accademico, il Glenn Research Center della NASA, la Biological and Physical Sciences Division dell'agenzia e altre organizzazioni hanno recentemente completato una serie di indagini sulla Stazione Spaziale Internazionale per ottenere una migliore comprensione dei fenomeni di combustione. Il Combustione avanzata tramite esperimenti di microgravità, o ACME, il test in orbita del progetto è iniziato nel 2017 e comprendeva sei indagini riuscite su fiamme non premiscelate di combustibile gassoso.
Le fiamme non premiscelate, come le fiamme delle candele, sono quelle in cui il combustibile e l'ossidante rimangono separati prima della reazione o dell'accensione. Le fiamme premiscelate si verificano in molti degli scenari di uso quotidiano sopra menzionati, quando il carburante e l'ossidante vengono miscelati prima della reazione.
I sei esperimenti ACME sono stati:
- Emulatore di velocità di combustione (BRE) – i materiali dimostrati possono bruciare per minuti in assenza di flusso d'aria nelle atmosfere dei veicoli dell'equipaggio in considerazione per missioni future.
- Fiamma a diffusione laminare Coflow (CLD Flame) – ha prodotto dati di riferimento a estremi fuligginosi e altamente diluiti per migliorare i modelli computazionali.
- Indagine sulle fiamme fredde con gas (CFI-G) - ha prodotto fiamme fredde non premiscelate di combustibili gassosi senza miglioramenti, come reagenti riscaldati, plasma pulsato o aggiunta di ozono, che sono stati richiesti nei test a terra.
- Effetti del campo elettrico sulle fiamme a diffusione laminare (E-FIELD Flames) – ha dimostrato il potenziale utilizzo dei campi elettrici per ridurre le emissioni di fiamme non premiscelate.
- Disegno della fiamma – ha dimostrato, per la prima volta, fiamme sferiche non premiscelate quasi stazionarie e perdita di calore radiativo che porta all'estinzione per le fiamme più grandi.
- Struttura e risposta delle fiamme a diffusione sferica (s-Flame) – ha fornito dati sulla crescita e l'estinzione della fiamma per il miglioramento dei modelli computazionali.
Gli esperimenti sono stati condotti con un unico set modulare di hardware nel Combustion Integrated Rack (CIR) della stazione spaziale. I test sono stati comandati a distanza dal Glenn ISS Payload Operations Center della NASA a Cleveland.
"Sono state accese oltre 1,500 fiamme, più del triplo del numero originariamente previsto", ha affermato Stocker. "Sono stati raggiunti anche diversi 'primati', forse in particolare nelle aree di fiamme fredde e sferiche".
Stocker ha affermato che circa 50 membri del personale della NASA Glenn, del mondo accademico e ZIN Technologies, Inc. hanno supportato ACME durante quattro anni e mezzo di operazioni in orbita. Inoltre, più di 30 membri dell'equipaggio provenienti da sei paesi hanno svolto un ruolo essenziale nella configurazione dell'hardware per ciascuna indagine e nella sostituzione di bombole del gas, punte di accensione e altro hardware specifico per l'esperimento, se necessario.
L'hardware ACME è stato rimosso dal CIR per fare spazio al Accensione ed estinzione a combustibile solido, o SoFIE, hardware lanciato nel febbraio 2022, che è il passo successivo nella ricerca sulla combustione in orbita della NASA. L'hardware ACME dovrebbe tornare sulla Terra nei prossimi mesi con l'intento di lanciarsi nuovamente sulla stazione spaziale con futuri esperimenti.
