Вогонь був не тільки важливим для життя людини в давнину, але й досі залишається невід’ємною частиною нашого сучасного життя. Він обігріває наші будинки та воду, готує нашу їжу, виробляє електроенергію та приводить в рух наші транспортні засоби, серед іншого. Проте, враховуючи його велику складність, ми ще багато чого не знаємо про складність поведінки полум’я.
Команда дослідників з академічних кіл, Дослідницького центру Гленна НАСА, Відділу біологічних і фізичних наук агентства та інших організацій нещодавно завершила серію досліджень Міжнародної космічної станції, щоб краще зрозуміти явища горіння. The Розширене горіння за допомогою експериментів з мікрогравітацією, або ACME, випробування проекту на орбіті почалися в 2017 році і включали шість успішних досліджень полум’я газоподібного палива без попереднього змішування.
Незмішане полум’я, як і полум’я свічок, — це полум’я, в якому паливо та окислювач залишаються роздільними до реакції або займання. Попередньо змішане полум’я виникає в багатьох із вищезгаданих сценаріїв щоденного використання, коли паливо та окислювач змішуються перед реакцією.
Шість експериментів ACME:
- Емулятор швидкості горіння (BRE) – продемонстровані матеріали можуть горіти протягом хвилин за відсутності повітряного потоку в атмосфері транспортного засобу екіпажу, що розглядається для майбутніх місій.
- Ламінарне дифузійне полум'я Coflow (CLD Flame) – отримані контрольні дані для екстремальних значень кіптяви та сильного розбавлення для покращення обчислювальних моделей.
- Дослідження холодного полум'я з газами (CFI-G) – призвело до отримання холодного полум’я газоподібного палива без попереднього змішування без доповнень, таких як нагріті реагенти, імпульсна плазма або додавання озону, які були необхідні для наземних випробувань.
- Ефекти електричного поля на ламінарне дифузійне полум'я (E-FIELD Flames) – продемонстровано потенційне використання електричних полів для зменшення викидів від полум’я без попереднього змішування.
- Дизайн полум'я – вперше продемонстрували квазістійке сферичне полум’я без попереднього змішування та радіаційні втрати тепла, що призводять до згасання більшого полум’я.
- Структура та реакція сферичного дифузійного полум'я (s-Flame) – надано дані про зростання та згасання полум’я для вдосконалення обчислювальних моделей.
Експерименти проводилися з єдиним модульним набором обладнання в інтегрованій стійкі Combustion Integrated Rack (CIR) космічної станції. Випробування проводилися дистанційно з Операційного центру корисного навантаження Гленн МКС НАСА в Клівленді.
«Було спалахнуто понад 1,500 вогників, що втричі більше, ніж планувалося спочатку», – сказав Стокер. «Кілька «перших» також було досягнуто, можливо, особливо в областях холодного та сферичного полум’я».
Стокер сказав, що близько 50 співробітників NASA Glenn, наукових кіл і ZIN Technologies, Inc. підтримували ACME протягом чотирьох з половиною років операцій на орбіті. Крім того, понад 30 членів екіпажу з шести країн відіграли важливу роль у налаштуванні обладнання для кожного розслідування та заміні газових балонів, наконечників запальника та іншого обладнання, що стосується експерименту, за потреби.
Апаратне забезпечення ACME було вилучено з CIR, щоб звільнити місце для Займання та згасання твердого палива, або SoFIE, апаратне забезпечення, запущене в лютому 2022 року, що є наступним кроком у дослідженні NASA на орбіті горіння. Планується, що апаратне забезпечення ACME повернеться на Землю в найближчі місяці з наміром знову запустити на космічну станцію з майбутніми експериментами.
