Brann var ikke bare viktig for menneskelivet i antikken, men er fortsatt en integrert del av våre moderne liv. Den varmer opp hjemmene våre og vannet, lager maten vår, genererer elektrisitet og driver blant annet kjøretøyene våre. Likevel, gitt dens store kompleksitet, er det fortsatt mye vi ikke vet om kompleksiteten til flammeatferd.
Et team av forskere fra akademia, NASAs Glenn Research Center, byråets avdeling for biologiske og fysiske vitenskaper og andre organisasjoner fullførte nylig en serie undersøkelser på den internasjonale romstasjonen for å få en bedre forståelse av forbrenningsfenomener. De Avansert forbrenning via mikrogravitasjonseksperimenter, eller ACME, prosjektets testing i bane startet i 2017 og omfattet seks vellykkede undersøkelser av ikke-forblandete flammer av gassformig drivstoff.
Ikke-forblandete flammer, som stearinlys, er flammer der drivstoffet og oksidasjonsmidlet forblir atskilt før reaksjon eller antennelse. Forblandete flammer oppstår i mange av de ovennevnte scenariene for daglig bruk, når drivstoffet og oksidasjonsmidlet blandes før reaksjonen.
De seks ACME-eksperimentene var:
- Burning Rate Emulator (BRE) - demonstrert materialer kan brenne i minutter i fravær av luftstrøm i mannskapskjøretøyatmosfære som vurderes for fremtidige oppdrag.
- Coflow Laminær Diffusjonsflamme (CLD Flame) – ga referansedata ved sotede og svært fortynnede ekstremer for å forbedre beregningsmodeller.
- Cool Flames-undersøkelse med gasser (CFI-G) – resulterte i ikke-forblandete kjølige flammer av gassformig brensel uten forbedringer, slik som oppvarmede reaktanter, pulserende plasmaer eller ozontilsetning, som har vært påkrevd i grunntesting.
- Elektriske felteffekter på laminære diffusjonsflammer (E-FIELD Flames) – demonstrerte potensiell bruk av elektriske felt for å redusere utslipp fra ikke-forblandete flammer.
- Flammedesign – demonstrerte, for første gang, tilnærmet stabile, ikke-forblandete sfæriske flammer, og strålingsvarmetap som fører til utslukning for større flammer.
- Struktur og respons av sfæriske diffusjonsflammer (s-Flame) – leverte data om flammevekst og utryddelse for forbedring av beregningsmodeller.
Eksperimentene ble utført med et enkelt modulært sett med maskinvare i romstasjonens Combustion Integrated Rack (CIR). Testene ble fjernstyrt fra NASAs Glenn ISS Payload Operations Center i Cleveland.
"Over 1,500 flammer ble antent, mer enn tre ganger antallet som opprinnelig var planlagt," sa Stocker. "Flere "første" ble også oppnådd, kanskje mest spesielt i områdene med kjølige og sfæriske flammer."
Stocker sa at rundt 50 ansatte fra NASA Glenn, akademia og ZIN Technologies, Inc. støttet ACME i løpet av fire og et halvt år med operasjoner i bane. I tillegg spilte mer enn 30 besetningsmedlemmer fra seks land en essensiell rolle i å sette opp maskinvaren for hver undersøkelse og erstatte gassflasker, tennerspisser og annen eksperimentspesifikk maskinvare etter behov.
ACME-maskinvaren er fjernet fra CIR for å gi plass til Solid Fuel Ignition and Extinction, eller SoFIE, maskinvare som ble lansert i februar 2022, som er neste trinn i NASAs forbrenningsforskning i bane. ACME-maskinvaren er planlagt å returnere til jorden i løpet av de kommende månedene med den hensikt å skyte opp igjen til romstasjonen med fremtidige eksperimenter.
