由于研究和标准已经清除了衣服、床和家具中高度易燃的物质,美国人现在在家里比几十年前更安全。NASA在为宇航服和航天器选择材料时,依靠类似的研究和标准来保护宇航员。

但是火在太空中的表现不同。重力和气流的变化会改变它的传播方式,使其更难熄灭。那么,工程师们该如何为只有12人去过的月球或甚至没有人去过的火星设计防火安全住宅呢?他们如何在这些鲜为人知的环境中研究可燃性?

固体燃料点火与灭火(SoFIE)项目是诺斯罗普·格鲁曼公司向国际空间站进行的第17次货物再补给任务中发射的一组实验,它可能为深入了解太空火灾开辟道路。SoFIE将在空间站的燃烧集成机架上运行,该机架设有一个可以进行安全燃烧实验的腔室。

“由于NASA计划在月球和火星等其他行星体上设立前哨站,我们需要能够在风险最小的情况下生活在那里。”位于克利夫兰的NASA格伦研究中心的索菲项目科学家保罗·费尔库说。“了解火焰如何传播以及材料如何在不同环境中燃烧对未来宇航员的安全至关重要。”

NASA宇航员和第远征66号远征队飞行工程师托马斯·马什本对燃烧集成支架进行配置,以开始进行SoFIE实验。
影像来源:NASA

SoFIE将帮助NASA为宇航服、太空舱和栖息地选择材料和设计。这些实验还将帮助NASA确定在扑灭火灾或阴燃材料的最佳方法,因为NASA准备走得更远,停留的时间更长。

“在地球上,重力对火焰有着深远的影响,但在太空低重力的情况下,火焰可能会表现得出人意料,可能更危险。”费尔库尔说。

空间站独特的微重力环境使科学家能够研究孤立和不受重力影响的火焰的真实性质。由此产生的数据永远无法在地球上收集,然后这些数据可以应用于数学模型,预测这些材料在月球、火星或其他环境中的燃烧方式。

“SoFIE建立在NASA之前的可燃性研究基础上。”格伦的项目经理劳伦·布朗说。“与其他火焰研究一样,这项研究将深入研究太空中是如何点燃、燃烧和熄灭,这将为人类继续在低地球轨道上空飞行提供基础。”

SoFIE由五项研究组成,研究有机玻璃、棉基织物和其他常用航天材料的可燃性。

五项实验

  • 时间驱动火焰蔓延实验将利用薄航天材料研究稳态和非稳态火焰蔓延。改变测试材料的厚度有助于科学家了解火灾何时会蔓延或熄灭。
  • 窄通道设备将测量在厚而平坦的表面上蔓延的火焰,并将结果与​​地球上用于测试航天材料可燃性的设备的结果进行比较。
  • 增长和熄灭极限实验将集中研究在固体球体表面上的火焰生长、衰减和熄灭。这将提高对厚圆形材料内部加热的方式以及球体周围的空气流动如何影响火焰传播的理解。
  • 材料点火和抑制实验由小型燃烧风洞、圆柱形材料样品、辐射加热器、点火器和配套仪器组成。
  • 航天器材料微重力可燃性研究将把地球重力可燃性试验数据与通风微重力条件下的数据联系起来。

虽然SoFIE的目的是研究航天器的防火安全,但实验数据可以帮助提高地球上的防火安全。这些数据将增加现有的知识体系,可以改进筛选测试,以评估用于家庭、办公室、飞机或其他用途的防火材料。

NASA计划在2025年11月之前运行SoFIE,并可能接受在此期间进行更多实验的提议。

NASA科学任务理事会的生物和物理科学部为SoFIE和相关研究提供资金。

参考来源:

https://www.nasa.gov/feature/glenn/2022/fighting-fire-with-fire-new-space-station-experiments-study-flames-in-space

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