Китайские астронавты зажигают спичку на борту своей космической станции — и результат оказывается неожиданным

Китайские астронавты зажигают спичку на борту космической станции. (Фото: glassalmanac.com)

 В новаторском эксперименте, проведенном на борту китайской космической станции «Тяньгун», астронавты недавно выполнили задачу, которую многие посчитали бы невозможной в космосе: они зажгли спичку. Но результаты были совсем не обычными, вызвав захватывающие идеи о том, как ведет себя пламя в условиях микрогравитации.

Пламя свечи в космосе: что происходит?

На Земле зажигание свечи производит знакомое зрелище: мерцающее пламя с теплым, светящимся ядром, окруженным более холодным, менее заметным воздухом. Это происходит из-за конвекционных потоков — когда воздух около пламени нагревается, он поднимается, а более холодный воздух заменяет его у основания. Цвета пламени также меняются в зависимости от температуры, причем самая горячая часть пламени часто кажется синей, а более холодные области приобретают желтый оттенок.

Однако в космосе, где есть микрогравитация, поведение огня может быть совсем другим. 21 сентября 2023 года астронавты Гуй Хайчао и Чжу Янчжу на борту космической станции «Тяньгун» решили зажечь свечу, чтобы исследовать, как ведет себя пламя в этой среде. В рамках живой демонстрации они зажгли свечу перед несколькими китайскими классами, продемонстрировав удивительные результаты.

В условиях микрогравитации типичные конвекционные потоки, которые мы видим на Земле, резко уменьшаются. Это приводит к непредсказуемому поведению пламени. Вместо того чтобы подниматься вверх, как мы видим на Земле, пламя в космосе распространяется во всех направлениях, образуя почти сферические огненные шары. Это явление происходит из-за того, что отсутствие гравитации не позволяет горячему воздуху подниматься, заставляя пламя равномерно расширяться наружу.

Почему этот эксперимент невозможен на МКС

Космическая станция «Тяньгун», в отличие от Международной космической станции (МКС) , имеет меньше ограничений в отношении использования легковоспламеняющихся материалов и открытого огня. Этот эксперимент не был бы разрешен на борту МКС из-за строгих протоколов пожарной безопасности. МКС, построенная из материалов с высокой огнестойкостью, имеет строгие правила пожарной опасности, в основном в ответ на крупный пожар на борту российской космической станции «Мир» в 1997 году. Пожар, вызванный коротким замыканием, привел к значительному ущербу и вызвал обеспокоенность по поводу пожарной безопасности в космосе.

В результате на борту МКС любые эксперименты, связанные с горением, проводятся в строго контролируемых условиях. НАСА и другие космические агентства, связанные с МКС, внедрили строгие меры безопасности, включая использование огнестойких материалов и контролируемые процедуры утилизации отходов. Хотя на МКС все еще проводятся исследования горения, пламя часто сдерживается специально разработанными противопожарными кожухами, чтобы минимизировать риски.

Исследование горения в условиях микрогравитации

Несмотря на риски, изучение горения в условиях микрогравитации остается важной областью исследований. Понимание того, как огонь ведет себя в космосе, имеет решающее значение для обеспечения безопасности астронавтов и разработки технологий, которые могут быть использованы в будущих космических миссиях. Стойка для экспериментов по горению (CER) станции Tiangong позволяет исследователям безопасно изучать горение в уникальной среде микрогравитации станции.

Открытие почти сферических огненных шаров в эксперименте Tiangong представляет собой ключевое различие в том, как горение ведет себя в космосе. Отсутствие конвекции означает, что пламя не следует своей типичной форме или поведению. Понимание этого различия может быть важным для обеспечения безопасных операций в космосе, особенно для будущих миссий на Луну, Марс и далее.

Последствия для будущих космических миссий

Результаты этого эксперимента — не просто научные курьезы, они могут иметь реальные последствия для безопасности будущих космических миссий. Способность понимать и контролировать пожар в космосе имеет решающее значение для жизни на борту космических кораблей и космических станций, где опасность пожара может представлять значительный риск как для оборудования, так и для персонала.

Этот эксперимент на борту Tiangong добавляет ценные знания к растущему объему исследований горения в условиях микрогравитации. Он показывает, что космические станции, такие как Tiangong, которые работают по другим правилам, чем МКС, могут предложить уникальные знания о фундаментальных силах, действующих в космосе.

В заключение, хотя перспектива зажечь спичку на борту космической станции может показаться простой, она привела к неожиданным открытиям о горении в космосе . Результаты открывают новые возможности для изучения поведения огня в средах, где законы физики ведут себя иначе, чем те, которые мы испытываем на Земле. С помощью дальнейших исследований мы можем продолжить совершенствовать технологии, которые обеспечат безопасность астронавтов и проложат путь для будущих исследований за пределами нашей планеты.

Первоначально опубликовано на glassalmanac.com.