Как выглядит огонь на космической станции. Как пламя горит в невесомости
Российские космонавты впервые вынесли олимпийский огонь в открытый космос. Факел с символом дружбы и мира вынес ветеран отечественной космонавтики Олег Котов. Для того чтобы олимпийский огонь не был потерян на высоте в 420 километров над Землей, факел привязали к скафандру.
Исторический момент прямо в открытом космосе был снят космонавтом Сергеем Рязанским. На протяжении часа участники исторического события передавали друг другу факел, имитируя олимпийскую эстафету и позируя перед камерами коллег, снимающих из иллюминаторов МКС. Затем олимпийский огонь был занесен в шлюзовый отсек, а космонавты приступили к плановым работам в открытом космосе.
Символ олимпийских игр впервые побывал в открытом космосе. Организаторы мероприятия решили, что факел гореть не будет. В условиях открытого космоса это просто не возможно из-за отсутствия кислорода, а на борту МКС открытый огонь запрещен в целях безопасности. Факел вернется на землю 11 ноября. Именно от него будет зажжен в огонь Олимпийской Чаше во время открытия XXII Зимних Олимпийских игр в Сочи.
Публикации по теме
05 марта 2019, 09:32
Трое из пяти россиян теряют свои данные и деньги из-за некомпетентности программистов.По итогам 2018 года эксперты в области информационных технологий подсчитали, что почти 80% финансовых веб-приложений представляют опасность для собственных пользователей. К финансовым веб-приложениям эксперты...
23 февраля 2019, 12:43
Миро объясняет, что такую позицию имеют «курицы», которые больны идеей в 17-18 лет поскорее выскочить замуж и родить, а потом всю жизнь висеть на шее мужика.Лена Миро опубликовала в своем ЖЖ-блоге новый пост, который назвала «Чего курица никогда не простит». В нем девушка поделилась историей своей...
На околоземной орбите случился самый крупный в истории космонавтики пожар. Возгорание началось в грузовом корабле Cygnus, который накануне отстыковался от Международной космической станции. Пожар, правда, этот - учебный, а точнее - экспериментальный, а провести его ученые задумали давно, установка для этого эксперимента была запущена вместе с кораблем еще в марте этого года.
Источником огня стала раскаленная проволока, которая подожгла большой кусок материи из хлопка и стекловолокна размером 1 м на 40 см. Горящая тряпка не опасна - она горела в специальном двухкамерном контейнере. Одна камера содержала материалы, которые, собственно, и должны были гореть, во второй находилась аппаратура для контроля и слежения за рукотворным пожаром - различные датчики и камеры высокого разрешения.
Необычный эксперимент ставился для того, чтобы лучше понять механизмы распространения огня в условиях невесомости. Это поможет защитить будущих астронавтов во время длительных космических командировок, поскольку угроза возникновения открытого огня - один из главных рисков пребывания астронавтов в космических кораблях.
Самым известным пожаром в истории пилотируемой космонавтики стало возгорание, которое случилось на борту станции "Мир" 23 февраля 1997 года. Пожар возник в результате неисправности кислородной шашки регенерации атмосферы, когда на борту находился международный экипаж из шести человек.
Тогда возгорание удалось ликвидировать, а членам экипажа пришлось надеть противогазы.
"Огонь в отсеке вызывает серьезную озабоченность в NASA", - пояснил руководитель эксперимента Гарри Рафф.
Эксперимент Spacecraft fire Experiment, или Saffire-1, станет крупнейшим пожаром в космосе, однако далеко не первым. В прошлых опытах ученые также экспериментировали с открытым горением, но тогда размеры открытого пламени не превышали размеров пластиковой карточки.
Понять и экспериментально выяснить, как происходит открытое горение в невесомости, ученые пытаются не одно десятилетие. За последние годы на орбите было проведено множество экспериментов по изучению формы и температуры пламени при горении разных веществ.
Однако проведению масштабных экспериментов в условиях МКС мешает наличие экипажа, поэтому в NASA пришли к идее учинить пожар в отстыкованном изолированном корабле.
Сам эксперимент продлится примерно два часа, в это время ученые будут наблюдать за ростом пламени, ростом температуры и тем, как ограниченность кислорода в окружающем воздухе влияет на распространение огня. Поджог повторится два раза - при разных скоростях воздуха, пропускаемого через горящий материал.
Сначала ткань собирались поджечь с одной стороны, затем с другого края, чтобы огонь шел против направления движения воздуха. "Эксперимент Saffire нужен для лучшего понимания того, как огонь ведет себя в космосе, что поможет NASA разработать новые материалы, технологии и процедуры для уменьшения риска жизни экипажа и безопасности космических полетов", - добавил Рафф. По предварительным данным, эксперимент удался, видеокадры с устроенным пожаром в NASA обещают вскоре обнародовать.
После управляемого пожара инженеры NASA не хотят останавливаться и продолжат жечь.
Два аналогичных эксперимента будут проведены до конца года в рамках миссий OA-5 и OA-7. В ходе этих экспериментов поджигаться будут материалы, обычно используемые в космосе, - плексиглас для иллюминаторов, одежда астронавтов и другие. А корабль Cygnus, на котором прошел сегодняшний пожар, 22 июня сойдет с орбиты и сгорит в атмосфере.
Эксперимент FLEX, проведенный на борту Международной космической станции, дал неожиданные результаты – открытое пламя повело себя совсем не так, как ожидали ученые.
Как любят говорить некоторые ученые, огонь – это древнейший и
самый успешный химический эксперимент человечества. Действительно, огонь
шел с человечеством всегда: от первых костров, на которых жарили мясо,
до пламени ракетного двигателя, который доставил человека на Луну. По
большому счету, огонь является символом и орудием прогресса нашей
цивилизации.
Разница
пламени на Земле (слева) и в условиях невесомости (справа) очевидна.
Так или иначе, человечеству вновь придется осваивать огонь – на этот раз
в космосе.
Доктор Форман А. Уильямс, (Forman A. Williams), профессор физики в Калифорнийском университете в Сан-Диего, давно работает над изучением пламени. Обычно огонь – это сложнейший процесс тысяч взаимосвязанных химических реакций. Например в пламени свечи углеводородные молекулы испаряются с фитиля, расщепляются под воздействием тепла и соединяются с кислородом, производя свет, тепло, CO2 и воду. Некоторые из углеводородных фрагментов в форме кольцеобразных молекул, называемых полициклическими ароматическими углеводородами, образуют сажу, которая может также сгореть либо превратиться в дым. Знакомую каплевидную форму огоньку свечи придает гравитация и конвекция: горячий воздух поднимается вверх и затягивает в пламя свежий холодный воздух, благодаря чему пламя тянется вверх.
Но, оказывается, в невесомости все происходит иначе. В ходе эксперимента под названием FLEX, ученые изучали огонь на борту МКС, чтобы разработать технологии тушения пожаров в невесомости. Исследователи поджигали небольшие пузыри гептана внутри специальной камеры и смотрели, как ведет себя пламя.
Ученые столкнулись со странным явлением. В условиях микрогравитации, пламя горит по-другому оно образует маленькие шарики. Это явление было ожидаемым, поскольку в отличие от пламени на Земле, в невесомости кислород и топливо встречаются в тонком слое на поверхности сферы, Это простая схема, которая отличается от земного огня. Тем не менее, обнаружилась странность: ученые наблюдали продолжение горения огненных шариков даже после того, как по всем расчетам горение должно было прекратиться. При этом огонь перешел в так называемую холодную фазу – он горел очень слабо, настолько, что пламя невозможно было увидеть. Тем не менее, это было горение, и пламя могло мгновенно вспыхнуть с большой силой при контакте с топливом и кислородом.
Обычно видимый огонь горит при высокой температуре между 1227 и 1727 градусами Цельсия. Гептановые пузыри на МКС также ярко горели при этой температуре, но по мере исчерпания топлива и остывания, началось совсем другое горение - холодное. Оно проходит при относительно низкой температуре 227-527 градусов Цельсия и производят не сажу, CO2 и воду, а более токсичные моноксид углерода и формальдегид.
Похожие типы холодного пламени в лабораториях воспроизводились и на Земле, но в условиях гравитации сам по себе такой огонь неустойчив и всегда быстро затухает. На МКС, однако, холодное пламя может устойчиво гореть несколько минут. Это не очень приятное открытие, так как холодный огонь предоставляет собой повышенную опасность: он легче зажигается, в том числе самопроизвольно, его сложнее обнаружить и, к тому же, он выделяет больше токсичных веществ. С другой стороны, открытие может найти практическое применение, например в технологии HCCI, которая предполагает зажигание топлива в бензиновых моторах не от свечей, а от холодного пламени.
Как горит огонь в невесомости? Что такое горение? Это химическая реакция окисления с выделением большого количества тепла и образованием раскалённых продуктов сгорания. Процесс горения может происходить только при наличии горючего вещества, кислорода и при условии, что продукты окисления будут отводиться из зоны горения. Посмотрим, как устроена свечка и что именно в ней горит. Свечка - скрученный из хлопчатобумажных нитей фитиль, залитый воском, парафином или стеарином. Многие думают, что горит сам фитиль, но это не так. Горит как раз вещество вокруг фитиля, точнее, его пары. Фитиль же нужен для того, чтобы расплавившийся от тепла пламени воск (парафин, стеа-рин) поднимался по его капиллярам в зону горения. Чтобы проверить это, можно провести небольшой эксперимент. Задуйте свечку и тут же поднесите горящую спичку в точку выше фитиля сантиметра на два-три, туда, где поднимаются вверх пары воска. От спички они вспыхнут, после чего огонь опустится на фитиль и свечка загорится снова. Итак, горючее вещество есть. Кислорода в воздухе тоже вполне достаточно. А как быть с отводом продуктов сгорания? На земле с этим проблем нет. Воздух, нагретый теплом пламени свечи, становится менее плотным, чем окружающий его холодный, и поднимается вверх вместе с продуктами сгорания (они образуют язычок пламени). Если же продукты сгорания, а это углекислый газ CO2 и пары воды, останутся в зоне реакции, горение быстро прекратится. Убедиться в этом легко: поставьте горящую свечку в высокий стакан - она погаснет. А теперь подумаем, что же произойдёт со свечкой на космической станции, где все предметы находятся в состоянии невесомости. Разница в плотности горячего и холодного воздуха уже не будет вызывать естественную конвекцию, и через непродолжительное время в зоне горения не останется кислорода. Зато образуется избыток окиси углерода (угарного газа) CO. Однако ещё несколько минут свеча будет гореть, а пламя приобретёт форму шара, окружающего фитиль. Не менее интересно узнать, какого цвета будет пламя свечи на космической станции. На земле в нём преобладает жёлтый оттенок, обусловленный свечением раскалённых частиц сажи. Обычно огонь горит при температуре 1227-1721оС. В невесомости же было замечено, что по мере исчерпания горючего вещества начинается «холодное» горение при температуре 227-527оС. В этих условиях смесь предельных углеводородов в составе воска выделяет водород Н2, который придаёт пламени голубоватый оттенок. А зажигал ли кто-нибудь настоящие свечи в космосе? Оказывается, зажигали - на орбите. Впервые это было сделано в 1992 году в экспериментальном модуле космического корабля «Spece Shattle», затем в космическом корабле NASA «Колумбия», в 1996 году опыт повторили на станции «Мир». Конечно, этой работой занимались не из простого любопытства, а для того, чтобы понять, к каким последствиям может привести пожар на борту станции и как с ним бороться. С октября 2008-го по май 2012 года подобные эксперименты проводились по проекту NASA на Международной космической станции. На этот раз космонавты исследовали горючие вещества в изолированной камере при разных давлениях и разном содержании кислорода. Тогда и было установлено «холодное» горение при низких температурах. Напомним, что продукты сгорания на земле - это, как правило, углекислый газ и пары воды. В невесомости же, в условиях горения при низких температурах, выделяются высокотоксичные вещества, в основном угарный газ и формальдегид. Исследователи продолжают изучать горение в невесомости. Возможно, результаты этих экспериментов лягут в основу разработки новых технологий, ведь почти всё, что делается для космоса, через некоторое время находит применение на земле.
Второй день в Москве проходит эстафета олимпийского огня, прибывшего в воскресенье из Афин.
Придумали олимпийский факел на Красноярском машиностроительном заводе. В производстве использовали все новейшие разработки. Нихромовая проволока внутри системы горения факела позволяет воспламеняться газу в случае, если огонь вдруг потухнет, и обеспечивает стабильное пламя даже в плохую погоду. К слову, потухнуть факел может разве что от случайного порыва ветра.
Не потухнет ли огонь в космосе?
Как и обещали, перед Играми факел действительно попадет в открытый космос. Но гореть у него, к сожалению, не получится: согласно мерам безопасности открытый огонь на МКС запрещен. В плане отсыла факела в космос новаторами нам стать не удастся: подобное проделывали в 1996-м перед Играми в Атланте. Однако в открытом космосе символ Игр-2014 еще не был.
На землю частичку Олимпиады вернет космонавт Федор Юрчихин. Более того, именно тот факел, который прилетит из космоса, завершит эстафету: от него зажгут чашу с огнем в Сочи.
Гас ли когда-нибудь факел?
Хотя в факеле газ, он гас и не раз. Олимпийский огонь не вечный, а потому случаев, когда он гас, известно несколько. Больше всего проблем было перед Олимпиадой в Пекине. Огонь тушили защитники окружающей среды в Париже и сильные дожди в Японии, встречный ветер, вызванный высокой скоростью бегунов в Наньцзине, и странные обстоятельства на Тибете. Причину затухания там не могут установить до сих пор.
Перед лондонскими Играми причины, напротив, были очевидными: факел не смогли сохранить во время рафтинга, виной стали сильный ветер и брызги. Разжигать приходилось подручными средствами. В ближайшие несколько месяцев оценим, каковы россияне в играх с огнем.
Со скольких лет можно стать факелоносцем?
Поскольку детям играть с огнем строжайше запрещают, в факелоносцы всех, кто младше 14 лет, не берут. Зато максимальный возраст никак не ограничен. В нынешней эстафете самым старшим, например, станет знаменитый актер 98-летний Владимир Зельдин.
Всегда ли движется факел?
Совсем нет. На пути эстафеты предусмотрено большое количество технических остановок. Запасов газа в факеле хватает на 15 минут, поэтому огонь будет помещаться в специальную лампаду, к которой приставлен человек особой должности - хранитель огня.
Ночью огонь также будет храниться в подобных лампадках, однако некоторые этапы эстафеты рассчитаны на позднее время суток, и даже сама конструкция факела предусматривает это. Рифленая поверхность обеспечивает лучшее рассеивание света от огня.