Риск возникновения пожаров при космических полетах
Исследовательская группа из Центра прикладных космических технологий и микрогравитации (ZARM) Бременского университета в недавнем исследовании изучила риск возникновения пожаров на космических аппаратах. Результаты показывают, что пожары во время запланированных исследовательских миссий, таких как полет на Марс, могут распространяться значительно быстрее, чем, например, на Международной космической станции (МКС). Это связано с планируемой адаптацией к более низкому атмосферному давлению на космическом корабле.
"Пожар на борту космического корабля - один из самых опасных сценариев в космических полетах", - объясняет доктор Флориан Мейер, руководитель исследовательской группы по технологии сжигания в ZARM. "Практически нет вариантов добраться до безопасного места или покинуть космический корабль. Поэтому крайне важно понять, как ведут себя пожары в этих особых условиях".
Исследовательская группа ZARM проводит эксперименты по распространению пожаров в условиях пониженной гравитации с 2016 года. Условия окружающей среды аналогичны условиям на МКС — уровень кислорода в воздухе для дыхания и атмосферное давление, аналогичные земному, а также принудительная циркуляция воздуха. Эти более ранние эксперименты показали, что пламя ведет себя в невесомости совершенно иначе, чем на Земле.
Огонь горит меньшим пламенем и распространяется медленнее, что означает, что он может оставаться незамеченным в течение длительного времени. Однако он горит сильнее и, следовательно, может также воспламенять материалы, которые в основном не воспламеняются на Земле. Кроме того, неполное сгорание может привести к образованию более токсичных газов.
Кислород и поток воздуха в качестве ускорителей возгорания
Будущие космические полеты в настоящее время планируются с измененными атмосферными условиями. Экипаж будет находиться под более низким давлением. Это дает два важных преимущества: астронавты могут быстрее подготовиться к полету во внешний космос, а космический корабль может быть изготовлен легче, то есть с меньшей массой, что позволяет экономить топливо. Недостаток: при более низком давлении экипажу требуется большее содержание кислорода в воздухе для дыхания, а это может иметь опасные последствия в случае пожара.
Из различных повседневных ситуаций мы знаем, что скорость воздушного потока также оказывает сильное влияние на распространение огня, начиная с поджигания древесных углей для барбекю и заканчивая тушением лесных пожаров.
Текущая серия экспериментов, на которых основано исследование, проводилась в условиях микрогравитации в Drop Tower в Бремене. Флориан Мейер и его команда наблюдали за распространением пламени после поджигания пленок из акрилового стекла и исследовали, как огонь реагирует на изменение одного из трех параметров — давления окружающей среды, содержания кислорода и скорости потока — в различных пропорциях.
Результаты экспериментов очевидны: хотя пониженное давление оказывает сдерживающее действие, повышенный уровень кислорода в воздухе способствует ускорению горения. Повышение уровня кислорода с 21% (как на МКС) до запланированных 35% для будущих космических полетов приведет к тому, что пожар будет распространяться в три раза быстрее. Это означает значительное увеличение опасности для экипажа в случае возникновения пожара.
Доктор Мейер говорит: "Наши результаты выявляют критические факторы, которые необходимо учитывать при разработке протоколов пожарной безопасности для астронавтических космических полетов. Понимая, как пламя распространяется в различных атмосферных условиях, мы можем снизить риск возникновения пожара и повысить безопасность экипажа".
