Северноамериканската космическа агенция планира да изстреля безпрецедентно устройство за генериране на контролирани пожари на лунната почва през 2026 г. Оборудването ще пътува до сателита с цел изгаряне на проби от твърдо гориво. Околната среда има много по-ниска гравитационна сила от тази на Земята. Sensores с висока точност ще записва поведението на пламъците по време на процеса. Мисията ще достави първите практически данни за динамиката на пожара на друго небесно тяло.
Инициативата се стреми да реши централен проблем за инженеринг на местообитания извън Terra. Топлинната физика се променя драстично, когато е изложена на само една шеста от гравитацията на нашата планета. Разбирането на този феномен ще ръководи разработването на правила за безопасност за астронавтите в програмата Artemis. Планирането на бъдещи лунни съоръжения зависи пряко от успеха на тези измервания.
Como ще управлява оборудването на лунната повърхност
Проектът получи техническата номенклатура Flammability на Materials на Moon, известен с акронима FM2. Основата на експеримента е напълно изолирана горивна камера. Системата ще пътува на борда на безпилотен търговски спускаем апарат. Операцията е част от програмата за карго услуги на агенция Estados Unidos. Правителството наема частни компании за транспортиране на научни инструменти.
Устройството ще извърши последователността на запалване автоматично след докосване на земята. Херметичното затваряне на конструкцията предотвратява всякакво замърсяване от външната среда. Тестът се състои от последователно изгаряне на четири проби от различни материали. Парчето Cada има точна плътност. Химическият състав също варира, за да се разшири базата данни.
Улавянето на информация ще се извършва едновременно чрез набор от вътрешни инструменти. Експерименталната структура съдържа следното измервателно оборудване:
- Високоскоростен Câmeras, насочен към визуално записване на пожар.
- Radiômetros коригиран за изчисляване на топлинния интензитет на изгарянето.
- Sensores се фокусира върху наблюдение на консумацията на кислород.
Технологичният монтаж Essa осигурява няколко минути непрекъснат анализ на пламъка. Simulações, направен в Terra с параболични полети, предлага само няколко секунди микрогравитация. Удълженото време на лунния тест представлява огромен методологичен напредък. Изследователите ще могат да наблюдават пълния цикъл от искра до изчезване.
Поведението на пламъците под въздействието на 16% гравитация
Гравитационната сила определя начина, по който огънят оцелява и се разпространява в затворено пространство. Горещият въздух, генериран от горенето, се издига бързо в Terra поради конвекция. Непрекъснатото движение образува въздушно течение. Esse потокът привлича нов кислород към основата на пламъка. Същата механика може също така да отдалечи топлината и внезапно да изгаси огъня.
Физическият пейзаж претърпява радикална трансформация в лунната среда. 16% местна гравитация кара нагретите газове да се издигат с изключително бавна скорост. Снабдяването с кислород в основата на огъня остава стабилно за продължителен период от време. Редовността на Essa напълно променя продължителността на живота на огъня.
Materiais, оценен като безопасен на нашата планета, може да генерира огромни рискове при условията на Lua. Полимер, който бързо би изгаснал в Terra, придобива способността да гори дълги минути в космоса. Липсата на силна конвекция създава зона на постоянно горене. Излъчената топлина удря близките стени с по-голяма сила.
Предишен Experimentos в околоземна орбита и проектът Saffire
Авиокосмическите инженери вече разполагат с обширен каталог на пламъци в микрогравитационни зони. Estação Espacial Internacional е домакин на повече от 1500 контролирани запалвания в малък мащаб през последните няколко десетилетия. Записите показват, че пламъците придобиват сферична форма, когато няма гравитация, която да насочва газовете. Паренето се получава еднакво от всички страни.
Механичната вентилационна система функционира като основен двигател на пожарите в орбита. Прекъсването на циркулацията на въздуха спира разпространението на пламъците почти веднага. Спонтанното повторно запалване все още представлява реална опасност дори без доставка на кислород. Жарвата запазва достатъчно топлина, за да възобнови огъня, ако вентилацията се върне.
Проектът Saffire представлява друг фундаментален етап в това научно изследване. Инициативата използва товарни кораби за еднократна употреба за изгаряне на акрилни листове и тъкани в по-големи размери. Резултатите доказаха, че огънят може да се развива срещу въздушния поток в определени материали. Folhas разрежда изгорените с по-голяма агресивност от изчислената от компютрите.
Mudança относно протоколите за сигурност за пилотирани мисии
Космическата индустрия основава правилата си за безопасност на оценки, направени под тежестта на Terra. Настоящият технически стандарт определя критериите за одобрение за компоненти, използвани в мисии, включващи хора. Процедурата излага изправена проба на 6-инчов пламък. Проверката се извършва в лаборатории с контролирана среда.
Материалът не издържа теста, ако огънят надхвърли границата или ако отделя горящи парчета. Директивата Essa защити екипажите по време на много години операции на ниска орбита. Окончателното връщане към Lua изисква пълна актуализация на тези параметри. Промяната във физиката изисква изцяло нови критерии за анализ.
Данните, събрани от модула FM2, ще бъдат използвани за коригиране на математическите модели на космическата агенция. Учените се стремят да създадат връзка между земните тестове и реалността на пожара в космоса. Разбирането на частичната гравитация разрешава недостатък в настоящите инженерни ръководства. Новите ограничения ще ръководят избора на топлоизолация и скафандри.
Prevenção на инциденти при бъдещи инсталации на програмата Artemis
Изграждането на стационарни бази изисква абсолютен контрол върху опасностите от вътрешната среда. Пожар вътре в модул под налягане е една от най-лошите заплахи за екипа на астронавтите. Изкуствената атмосфера на съоръженията поддържа нивата на кислород строго регулирани. Qualquer промяната в газовата смес оказва влияние върху степента на запалимост на пространството.
Времето на екипите на повърхността ще се увеличи в следващите фази на програмата Artemis. Дългата продължителност на пътуванията увеличава вероятността от аварии с късо съединение в електрическите табла. Точният избор на строителни материали действа като основна линия на защита. Превенцията в конструкцията елиминира необходимостта от тежки противопожарни системи.
Profissionais от центровете Glenn и Johnson водят техническото развитие на инструментите. Case Western Reserve University участва в консорциума с анализ на необработени данни. Телеметричните пакети ще пристигнат в Terra малко след приключване на изгарянето на четирите проби в лунната почва. Кръстосаното препращане на тази информация ще установи производствени правила за цялата верига за доставка на космически изследвания.