Prometheus ville være så stolt. Som en del av et NASA-eksperiment har mennesker brakt ild til den internasjonale romstasjonen (ISS) for å se hva som skjer med flammer i forsvinnende lav tyngdekraft. Eksperimentet, kalt Flame Extinguution-2 (FLEX-2), har som mål å forbedre vår kunnskap om hvordan forskjellige flytende brensler brenner og hva de produserer, slik at vi kan lage renere, mer effektive forbrenningsmotorer.
Relatert innhold
- Hvordan antenner raketter deres motorer i verdensrommet uten oksygen og flere spørsmål fra leserne våre
- I verdensrommet oppfører flammer seg på måter ingen trodde mulig
FLEX-2 ble installert på romstasjonen i 2009, og benytter seg av de unike forholdene i rommet for å forenkle forbrenningsstudier. Ved mikrogravitet kan flytende drivstoff danne nesten perfekt runde dråper. Når disse kulene tennes, brenner flammen i en ball, noe som gir forskere renere geometri for å kjøre modeller og beregninger.
Å oppnå dette enkelhetsnivået var imidlertid ingen vesentlig prestasjon, sier C. Thomas Avedisian ved Cornell University, som er en medetterforsker i FLEX-2-teamet. "Jeg vil hevde at dette er den vanskeligste forbrenningskonfigurasjonen å lage for flytende drivstoff, " sier han. "Dette eksperimentet tok tiår å fullføre, og gikk tilbake til midten av 80-tallet."
I den siste testkjøringen, sett i videoen over, er FLEX-2-kammeret - omtrent på størrelse med en brødboks på innsiden - fylt med en trykkblanding av oksygen og nitrogen designet for å simulere luften på jordens overflate. Nål fordeler en dråpe på 3 millimeter som er halvparten av isoktan og halvparten heptan. Dette kjemiske brygget fungerer som en enklere stand-in for bensin, sier Avedisian. De to væskene brenner generelt på lignende måte, men bensin kan inneholde så mange forskjellige forbindelser at oppførselen er vanskeligere å modellere.
To ledningssløyfer fører strøm for å varme dråpen til den tenner, og det gnister en glødende ball av blå flamme som brenner rundt 2000 Kelvin. Ikke bli lurt - den brennende sfæren blir ikke plutselig transportert til en stjernehimmel. Kammerlysene slukkes for å gjøre flammen enklere å se, men det gjør også flekker på bildene, forårsaket av små ufullkommenheter i videosensorene, tydeligere. Deretter begynner flammekulen å svinge når forbrenningen dør ut, slik at det ser ut til å pulsere gjennom kammeret som en manet som svømmer. Etter hvert stråler ballen bort så mye varme at den brennende varme flammen blir sluppet ut.
Avedisian og teamet hans har kjørt flere tester som dette, og blandet sammen drivstofftyper og dråpestørrelser for å se etter ulike effekter. De er i stand til å kontrollere det første oppsettet i sanntid via en videomating ført til laboratoriet i Cornell, og deretter se på når den automatiserte testen går sin gang. Laboratorieteamet kjører også lignende eksperimenter på bakken og ser på dråper som er nærmere i størrelse til den mikroskala-varianten som ble skapt når drivstoff sprøytes inn i en bilmotor. For å simulere lav tyngdekraft på jorden, slipper Cornell-teamet sine dråper - de sender de brennende kulene gjennom et 25 fots frittfallskammer og filmer dem på vei ned.
Dråpene dannet i romeksperimentene lar teamet se forbrenningsfysikken i større skalaer og sammenligne resultatene med testene gjort på jorden. En noe underlig oppdagelse er at pulser av manetstil bare skjer når dråpen er stor nok - omtrent 3 millimeter eller større - og de skjer ikke hele tiden. "Flammesvingningene er virkelig ikke godt forstått, " sier Avedisian.
Til syvende og sist kan studere de levende brannkulene avsløre måter å gjøre brensel til å rense renere. "Det vi tror er at det er en forbrenningssone med lav temperatur eller" kald flamme "- dråpen brenner fortsatt selv om vi ikke kan se flammen, " sier Avedisian. I denne sonen brenner brannen bare rundt 600 til 800 Kelvin.
"Motorprodusenter har studert måter å redusere forurensning som involverer bruk av kjølig-flammekjemi, og at kjemi ikke er like godt forstått som het-flammekjemi, " legger FLEX-2 til hovedforsker Forman A. Williams ved University of California, San Diego. "Ved å studere de kule flammene som vi fant i ISS-eksperimentene, kan det hende at vi kan få bedre forståelse av den kjemien, som da kan være nyttig for motorprodusentene i designene deres."
