Eksperyment FLEX-2, który od niedawna znajduje się na pokładzie międzynarodowej stacji kosmicznej, umożliwił analizę procesów spalania w warunkach mikrograwitacji, a więc w środowisku zasadniczo odmiennym od ziemskiego.
Dzięki prowadzonym badaniom możliwe będzie opracowanie procedur postępowania w razie wystąpienia pożarów w mikrograwitacji, a także metod gaszenia ognia w takich warunkach. Studia pozwolą również na opracowanie bezpieczniejszych pojazdów kosmicznych, a także nowych technologii, które mogą znaleźć zastosowanie na Ziemi – na przykład w silnikach wewnętrznego spalania, co pozwoliłoby zwiększyć ich efektywność, wpływając na takie parametry jak moc i zużycie paliwa. Bardziej sprawne spalanie mieszanki pozwoliłoby również na ograniczenie powstających w tym procesie zanieczyszczeń stałych. Dokładniejsze poznanie mechanizmów tego typu mogłoby również zostać wykorzystane w konstrukcjach innych silników np. odrzutowych.
Poniżej prezentujemy jeden z zapisów eksperymentu, w którym użyto niewielkich kropel heptanu oraz izooktanu. Po zapłonie tworzy się sferyczna otoczka płomienia przypominająca z wyglądu nieco meduzę, wewnątrz której widoczne są jaśniejsze punkty.
Są to właśnie cząstki sadzy, które składają się z węgla i spalają się jasnym płomieniem, osiągając temperaturę bliską 2000 Kelwinów. Część sadzy jest w stanie również wydostać się poza bańkę płomienia i tam wypalić się, co jednocześnie powoduje ruch całej struktury – sposób również przypominający zachowanie meduz. Mechanizm ten jest spowodowany faktem, że w trakcie spalania niecałkowitego, powstająca sadza przemieszcza się w sposób niejednorodny z bańki płomienia (gdzie powstaje) w stronę paliwa i tam zapala się, w wyniku czego ta mała cząstka sadzy może być wyrzucona na zewnątrz w powstałej eksplozji.
Proces spalania kończy się gdy bańka kurczy się do momentu w którym następuje zapłon pozostałej, dużej ilości sadzy, co wywołuje eksplozję w wyniku której płomień zostaje zgaszony.
Podobne eksperymenty były prowadzone już wcześniej – w tym celu w 1995 roku na orbitę okołoziemską wysyłano eksperyment FSDC (Fiber Supported Combustion Experiment) w misji wahadłowca STS-73 (Columbia). Dwa lata później, dwukrotnie na orbicie znalazł się kolejny eksperyment – DCE (Droplet Combustion Experiment) – tym razem wystrzelony w misji STS-83 oraz STS-94 (w obu przypadkach był to prom Columbia). Eksperymenty związane ze spalaniem w warunkach mikrograwitacji prowadzono również w ostatniej, tragicznej misji wahadłowca Columbia STS-107 w ramach eksperymentu SOFBALL.
(NASA)