Prometheus annyira büszke lenne. A NASA kísérletének részeként az emberek tüzet hoztak a Nemzetközi Űrállomásra (ISS), hogy megfigyeljék, mi történik a lángokkal, amelyek eltűnő kis gravitációban vannak. A Lángoltás-2 (FLEX-2) elnevezésű kísérlet célja, hogy javítsuk ismereteinket arról, hogy a különféle folyékony üzemanyagok hogyan égnek és mit termelnek, hogy tisztább, hatékonyabb égésű motorokat tudjunk létrehozni.
kapcsolodo tartalom
- Hogyan gyújthatják meg a rakéták motorjait az űrben, oxigén nélkül, és további kérdések az olvasóinktól
- Az űrben a lángok úgy működnek, hogy senki sem gondolja azt
A FLEX-2, amelyet az űrállomásra 2009-ben telepítettek, kihasználja az űrben levő egyedi körülményeket az égési vizsgálatok egyszerűsítésére. Mikrogravitációban a folyékony üzemanyag szinte tökéletesen kerek cseppek képezhet. Amikor ezek a gömbök meggyulladnak, a láng egy golyóban ég, így tisztább geometriát ad a tudósoknak a modellek futtatásához és a számításokhoz.
Az egyszerűség ezen szintjének elérése azonban nem volt felesleges - mondja C. Thomas Avedisian a Cornell Egyetemen, aki a FLEX-2 csoport társtulajdonosa. "Azt állítanám, hogy ez a legnehezebb égéskonfiguráció a folyékony tüzelőanyag számára" - mondja. "Ez a kísérlet évtizedekig telt el a tökéletesítésig, a 80-as évek közepére ment vissza."
A legutóbbi, a fenti videóban látható teszt során a FLEX-2 kamrát - körülbelül egy kenyér doboz méretű - tele van nyomás alatt álló oxigén és nitrogén keverékkel, amelynek célja a Föld felszínén a levegő szimulálása. A tűkből három milliméteres cseppet adagolnak, amely fél izooktán és fél heptán. Ez a kémiai főzés a benzin egyszerűbb beépítését szolgálja, mondja Avedisian. A két folyadék általában hasonló módon ég, de a benzin annyi különféle vegyületet tartalmazhat, hogy viselkedését nehezebb modellezni.
Két huzalhurok vezet áramot az ejtés melegítéséig, amíg az meg nem gyullad, és izzó kék lánggömböt szikra kel fel, amely körülbelül 2000 Kelvinnél ég. Ne tévesszen meg - az égő gömböt nem hirtelen szállítják a csillagos ég felé. A kamra lámpái kialszanak, hogy könnyebben láthassák a lángot, de ez még jobban szemlélteti a képeket, amelyeket a videoérzékelők apró hiányosságai okoznak. A lánggömb azután égni kezd, amikor az égés elhal, és úgy tűnik, hogy úgy áramlik át a kamrán, mint egy úszó medúza. Végül a golyó annyi hőt sugároz el, hogy a perzselő forró láng elsúfolódik.
Avedisian és csapata több ilyen tesztet is lefuttatott, összekeverve az üzemanyag típusokat és a cseppméreteket, hogy ellenőrizze a különféle hatásokat. Képesek a kezdeti beállításokat valós időben ellenőrizni egy video feed segítségével, amelyet a Cornell laboratóriumába irányítottak, majd megnézhetik, amint az automatizált teszt fut. A laboratóriumi csapat hasonló kísérleteket végez a földön is, és olyan cseppekkel foglalkozik, amelyek közelebb állnak a mikroméretű változathoz, amely az üzemanyag befecskendezésével jött létre egy autómotorba. A Föld alacsony gravitációjának szimulálására a Cornell-csapat cseppjeivel cseppjeit küldi - az égő gömböket egy 25 láb hosszú szabadon eső kamrán keresztül továbbítják és lefelé filmezik.
Az űrkísérletek során képződött cseppek lehetővé teszik a csapat számára, hogy az égésfizikát nagyobb skálán látja, és összehasonlítsa az eredményeket a Földön elvégzett tesztekkel. Egy kissé rejtélyes felfedezés az, hogy a medúza-stílusú impulzusok csak akkor fordulnak elő, amikor a csepp elég nagy - kb. 3 milliméter vagy annál nagyobb -, és nem fordulnak elő állandóan. "A láng rezgéseit valóban nem értik jól" - mondja Avedisian.
Végül a lebegő tűzgolyók tanulmányozása rávilágíthat arra, hogy az üzemanyagok tisztábbá váljanak. "Azt gondoljuk, hogy alacsony hőmérsékletű vagy" hűvös láng "égési zóna van - a csepp még mindig ég, bár nem láttunk lángot" - mondja Avedisian. Ebben a zónában a tűz csak körülbelül 600-800 Kelvin hőmérsékleten ég.
"A motorgyártók tanulmányozták a szennyezés csökkentésének lehetőségeit, amelyek magukban foglalják a hűvös lángú kémia használatát, és ezt a kémiát nem értik olyan jól, mint a forró lángú kémiat" - tette hozzá a FLEX-2 vezető kutatója, Forman A. Williams, a kaliforniai egyetem., San Diego. "Ha tanulmányozzuk az ISS kísérletek során észlelt hűvös lángokat, jobb megértést szerezhetünk a kémiáról, ami később hasznos lehet a motorgyártók számára a tervekben."
