Є одна особлива проблема, яка турбує планувальників місій найближчого майбутнього більше, ніж будь-яка інша: вогонь.

Нове дослідження від вчених з Центру досліджень Гленна NASA та Центру космічних польотів імені Джонсона описує заплановану місію для тестування горючості матеріалів на поверхні Місяця, де вогонь, як очікується, буде поводитися зовсім інакше, ніж на Землі.

На Землі гравітація змушує гарячі гази підніматися, підводячи свіжий, холодний кисень до основи полум'я. У деяких випадках, коли матеріал має невелику горючість, це може призвести до явища, відомого як "вибивання", яке фактично гасить вогонь.

На Місяці цей потік існує, але він значно повільніший, що дозволяє кисню постійно надходити до полум'я без створення достатньо швидкого руху пари, щоб виникло явище вибивання.

Іншими словами, матеріали, які можуть не бути дійсно горючими на Землі, можуть горіти дуже довго на Місяці.

Майбутні місячні дослідники не хочуть мати палаючий вогонь у своїй базі, тому важливо зрозуміти, як запобігти цьому, враховуючи терміни, коли ми матимемо постійну присутність людей на місячній поверхні.

Протягом десятиліть ми покладалися на тест NASA, відомий як NASA-STD-6001B, для перевірки горючості матеріалів для польотів. Але космос набагато складніший, ніж це передбачає тест на Землі.

Тест NASA-STD-6001B вимагає утримувати шестидюймове полум'я під вертикально встановленим шматком матеріалу. Якщо матеріал горить більше ніж на шість дюймів від дна або капає горючими уламками, він не проходить тест. Звучить розумно, але є одна проблема – тест проводиться на Землі.

У земному середовищі є повітря, яке рухається, викликаючи конвективні потоки. Також існує "вгору" і "вниз", тоді як в умовах, як на Міжнародній космічній станції, ці орієнтації не існують.

Отже, вогні не вказують "вгору" в мікрогравітації – вони формують сферичні кулі полум'я, які повільно розширюються, і майже повністю живляться вентиляційними системами станції.

Проте просто вимкнення вентиляційної системи не вирішить проблему. Звичайно, відсутність повітряного руху може сповільнити вогонь, але це просто призведе до того, що деякі матеріали будуть тліти, чекаючи, поки вентилятори знову запустяться, щоб знову загорітися.

Найкращим рішенням було б протестувати фізику полум'я на самій МКС, і дослідники запалили 1500 маленьких вогнів, щоб вивчити, як працює горіння.

Але NASA намагається уникнути вогнів, які можуть завдати шкоди матеріалам, оскільки це відкриває всю житлову частину станції для відкритого полум'я.

Замість цього NASA раніше зверталася до тесту безпеки вогню в космічних апаратах (Saffire). Ці експерименти проводилися всередині безпілотної вантажної капсули Cygnus після її від'єднання від МКС і перед тим, як вона впала в атмосферу Землі, щоб згоріти.

Під час цих тестів дослідники запалювали великі аркуші бавовни/скловолокна, тканини та акрилу, щоб спостерігати, як вони горять у мікрогравітації.

Вони виявили деякі дивні фізичні явища, коли полум'я іноді розповсюджувалося в протилежному напрямку від повітряного потоку і горіло гарячіше на тонших матеріалах.

Дані з Saffire були достатніми, щоб вказати на розбіжності між стандартом NASA і реальністю вогню в космосі.

Отже, вони звернулися до наступного найкращого варіанту – тестування падіння. Однак спостереження за тим, як вогні реагують, коли їх випускають з вежі падіння (5 секунд безваговості) або навіть на параболічному польоті (25 секунд безваговості) недостатньо, щоб вивчити, які довгострокові пошкодження вони можуть завдати.

Вступає експеримент Горючість матеріалів на Місяці (FM2). Нижча гравітація на Місяці насправді є ще більш цікавим місцем для вивчення динаміки полум'я.

FM2 сприятиме цьому дослідженню, запустившись у рамках місії Комерційної місячної вантажної служби (CLPS) на поверхню Місяця.

Там самостійна камера буде спалювати чотири зразки твердого пального в умовах тривалої місячної гравітації, що наразі неможливо відтворити ніде інде. Камера буде обладнана камерами, радіометрами та датчиками кисню для моніторингу полум'я та його атмосфери в реальному часі.

Це буде перший міст між теоретичною поведінкою полум'я в частковій гравітації та спостережуваною поведінкою в 1G і нульовій гравітації з попередніх досліджень.

Критично важливо, що дані будуть збиратися протягом хвилин у порівнянні з секундами, які надають тести падіння та параболічні польоти.

Чи оновить NASA свій стандарт, поки що невідомо – запуск самостійної капсули для тестування вогню на Місяці, здається, буде економічно недоцільним.

Але немає нічого кращого, ніж реальні дані з реального середовища, і FM2 вперше надасть дані про поведінку полум'я з нашого наступного великого поста в сонячній системі.

Вчені та автори наукової фантастики уважно стежитимуть за їхніми результатами.