Прометей би бил толкова горд. Като част от експеримента на НАСА, хората вкараха огън в Международната космическа станция (МКС), за да видят какво се случва с пламъците в изчезваща ниска гравитация. Експериментът, наречен Пламтящо гасене-2 (FLEX-2), има за цел да подобри познанията ни за това как различните течни горива изгарят и какво произвеждат, така че да можем да създадем по-чисти и по-ефективни двигатели с горене.
Свързано съдържание
- Как ракетите запалват двигателите си в космоса без кислород и повече въпроси от нашите читатели
- В Космоса пламъците се държат по начини, за които никой не е смятал, че са възможни
Инсталиран на космическата станция през 2009 г., FLEX-2 се възползва от уникалните условия в космоса, за да опрости проучванията за горенето. При микрогравитация течното гориво може да образува почти идеално кръгли капчици. Когато тези сфери се запалят, пламъкът гори на топка, което дава на учените по-чиста геометрия за работа на модели и изчисления.
Постигането на това ниво на простота обаче не беше лош подвиг, казва К. Томас Аведисян от университета Корнел, който е съ-изследовател в екипа на FLEX-2. „Бих казал, че това е най-трудната конфигурация за изгаряне за течно гориво“, казва той. „Този експеримент отне десетилетия до съвършенство, като се върна към средата на 80-те.“
В най-новия тестов цикъл, видян във видеото по-горе, камерата FLEX-2 - с размерите на хлебника от вътрешната страна - се пълни с микс от кислород и азот под налягане, предназначен да симулира въздуха на земната повърхност. Иглите разпределят 3-милиметрова капчица, която е половината изооктан и половината хептан. Тази химическа вара служи като по-проста готовност за бензин, казва Аведисян. Двете течности обикновено изгарят по подобен начин, но бензинът може да съдържа толкова много различни съединения, че поведението му е по-трудно да се моделира.
Две жични бримки провеждат ток, за да загреят капката, докато тя се запали, разпалвайки светеща топка от син пламък, която изгаря около 2000 Келвин. Не се заблуждавайте - изгарящата сфера не се пренася внезапно до звездно небе. Светлините в камерата угасват, за да се види по-лесно пламъкът, но това прави и по-очевидни петната по изображенията, причинени от малки несъвършенства във видео сензорите. След това топката на пламъка започва да се колебае, когато изгарянето изчезва, което изглежда изглежда пулсира през камерата като медуза, плуваща. В крайна сметка топката излъчва толкова много топлина, че пламтящият горещ пламък се потушава навън.
Аведисян и неговият екип са провели няколко теста като този, смесвайки видовете гориво и размерите на капки, за да проверят за различни ефекти. Те са в състояние да контролират първоначалната настройка в реално време чрез видео емисия, пренасочена към лабораторията в Корнел, след което наблюдават как автоматизираният тест върви по своя път. Екипът на лабораторията също провежда подобни експерименти на земята, разглеждайки капчици по-близки по размер до разнообразието от микромащаб, създадено, когато горивото се впръсква в двигателя на автомобила. За да симулират ниска гравитация на Земята, екипът на Корнел пуска капчиците си - те изпращат горящите кълба през 25-футовата камера за свободно падане и ги снимат на пътя надолу.
Капките, образувани в космическите експерименти, позволяват на екипа да види физиката на горенето на по-големи мащаби и да сравнява резултатите с тестовете, направени на Земята. Едно малко озадачаващо откритие е, че импулсите в стил медуза се случват само когато капчицата е достатъчно голяма - около 3 милиметра или по-голяма - и те не се случват непрекъснато. „Колебанията на пламъка наистина не са добре разбрани“, казва Аведисян.
В крайна сметка изучаването на левитиращите огнени топки може да разкрие начини да направим горивата по-чисти. „Това, което смятаме, е, че има зона за горене с ниска температура или„ хладен пламък “- капчицата все още гори, въпреки че не можем да видим пламъка“, казва Аведисян. В тази зона огънят гори само при около 600 до 800 келвина.
„Производителите на двигатели изучават начини за намаляване на замърсяването, включващи използването на химия с хладен пламък, и тази химия не се разбира толкова добре като химия с горещ пламък“, добавя главният изследовател на FLEX-2 Форман А. Уилямс от Калифорнийския университет., Сан Диего. „Като изучаваме хладния пламък, който открихме в експериментите на МКС, може да успеем да постигнем по-добро разбиране на тази химия, която тогава може да бъде полезна за производителите на двигатели при проектирането им.“
