Büyük Ateş Topları: Alevler Uzayda Nasıl Davranır?



İnsanlığın en eski araçlarından biri olduğu göz önüne alındığında, ateş hakkında bilinmesi gereken her şeyi bildiğimizi varsayabilirsiniz. Ve elbette çok şey biliyoruz: Bir alevin tabanına yakın sıcak hava yükseldikçe, yerçekimi onun yerine daha soğuk, daha yoğun havayı çeker. Taze oksijen sağlayan ve alevlere karakteristik gözyaşı damlası şekillerini veren işte bu hava döngüsüdür.

Ancak astronotların yörüngede yaşadıkları gibi bir mikro yerçekimi ortamında, tüm bahisler kapalıdır. Burada sıcak hava hala dışarı doğru genişliyor ama yukarı doğru hareket etmiyor çünkü “yukarı” diye bir şey yok. Bunun yerine, uzaydaki yangınlar yalnızca şans eseri yanlarına gelen rastgele oksijen molekülleri tarafından beslenir.


Daha fazla oku: 2023’te Aranacak En Büyük Uzay Görevleri


Bu, moleküler difüzyon adı verilen bir süreçtir ve Dünya’daki benzerlerinden birden fazla şekilde farklı olan küresel alevler üretir. Sadece çok daha yavaş ve daha uzun süre yanmakla kalmazlar, aynı zamanda daha az oksijenle hayatta kalırlar ve 900 Fahrenheit dereceden daha düşük bir sıcaklıkta çalışırlar – çoğu karasal alev tarafından verilen ısının bir kısmı.

Ve yine de, ateşin mikro yerçekiminde nasıl işlediğini anlamamış birçok bilim insanı var. Bazı malzemeler diğerlerinden daha mı yanıcıdır? Sahte bir alevi söndürmenin en iyi yolu nedir?

Bu sorular, halihazırda yaşayan ve çalışan astronotların güvenliği için kritik öneme sahiptir. Uluslararası Uzay istasyonu (ISS) ve sadece insanlar hazırlanırken daha önemli hale gelecek daha uzun uzay yolculukları. Neyse ki, NASA bilim adamları davada.

gemide ateş

Açık olmak gerekirse, tehdit sadece varsayımsal değildir. Örneğin 1997’de gemide bir yangın çıktı. Rus uzay istasyonu Mir; istasyonun modüllerini zehirli dumanla dolduran ve yaşadığı birkaç dakika boyunca bir kaçış aracına erişimi kesen bir oksijen jeneratöründen kaynaklandı.

Yangının uzayda bu kadar tehlikeli olmasının nedenlerinden biri, öngörülebilir olmamasıdır. Yerçekimi kuvvetlerinin yukarı doğru alev aldığı zeminin aksine, mikro yerçekimi ortamındaki alevler her yöne yayılabilir. Aynı şey duman için de geçerlidir ve duman dedektörlerinin bir uzay istasyonuna (tipik olarak çoğu binanın tavanına) yerleştirilmesini çok daha zorlaştırır.

Mir ekibi, hatalı alevi bir yangın söndürücü ile hızlı bir şekilde söndürerek büyümesini engellese de, alevi söndürmek için gaz kullanan söndürücüler uzayda Dünya’dakinden daha az etkilidir. Birincisi, aparat havayı – ve dolayısıyla oksijeni – ona doğru yönlendirerek bir yangının alevlerini kelimenin tam anlamıyla körükleyebilir.

Mir (Kredi: Rawpixel Ltd/CC BY 4.0/Flickr)

Sonunda, alev ancak oksijen üreteci boşaldığında kendi kendine söndü. Sonraki birkaç saat içinde, istasyonun yaşam destek sistemleri Mir’in atmosferini tüm dumandan temizledi ve mürettebat, kendilerine veya istasyonun yapısına önemli bir zarar vermeden olaydan kurtuldu.

Ateşle oynamak

Tamam, ateşin davranışı hakkındaki bilgimizdeki bu boşlukları kapatmanın açıkça önemli olduğunu belirledik. Şimdi, bilim adamları bunu tam olarak nasıl yapıyor?

Eh, 2008’de NASA kendi Yanmalı Entegre Raf (CIR) ve ISS’ye gönderdi. Mikro yerçekiminde kontrollü yanmalarla güvenli bir şekilde oynamak için kullanılan donanımı, 26 galonluk bir yanma odası ve son 15 yılda binlerce testte iyi bir şekilde kullanılan beş farklı kamera içerir.

Bu testlerin çoğu, Alev Söndürme Deneyiveya yaklaşık bir yıl sonra başlayan FLEX. Adından da anlaşılacağı gibi, bunlar uzayda yangınları söndürmek ve nihayetinde gelecekteki uzay araçlarında yangın söndürme sistemlerini geliştirmek etrafında dönüyordu. CIR’nin yardımıyla, ISS’deki araştırmacılar küçük heptan veya metanol yakıt damlacıklarını ateşleyecek ve sonuçları kaydedeceklerdi.


Daha fazla oku: Space Junk Nedir ve Neden Bir Problemdir?


NASA’nın Glenn Araştırma Merkezi’nde bilim insanı olan Daniel Dietrich, yönetime anlattı “Yalnızca mikro yerçekimi programında değil, muhtemelen son 20 yılda yapılan en büyük keşiflerden biri. [to] Uzay istasyonundaki FLEX deneyleri sırasında 30 yıllık yanma araştırması yapıldı.

Söz konusu keşif? Bazı sıvı yakıtlar uzayda söndükten sonra kendiliğinden yeniden tutuşurlar. Bu durumlarda, sonraki alev — “ olarak adlandırılırserin alev” — daha düşük sıcaklıklarda yanar ve çıplak gözle görülmez.

Bilim adamları bunun tam olarak neden olduğundan emin değiller, ancak pratik bir bakış açısından, Dünya’daki dizel motorlarda daha az hava kirletici üretmek için bu tür düşük sıcaklıktaki yanmaları varsayımsal olarak kullanabiliriz. Yapılan araştırmalara rağmen bu gerçeklikten çok uzağız. Haziran 2021 sıvı yakıtlar yerine gaz yakıtlar kullanarak bu fenomeni tekrarladığında büyük bir sıçrama daha yaptı.

Alevleri Eve Getirmek

Bununla birlikte, muhtemelen uzaydaki alevleri incelemenin en iyi yanı, yerçekiminin olmamasının… işleri birçok yönden basitleştirmesidir. Örneğin, kaldırma kuvveti kaynaklı dengesizliğin bir sonucu olarak sehpanızın üzerindeki mum titreyebilirken, mikro yerçekiminde durum böyle değildir.

Bir başka NASA çalışması serisi, Mikro Yerçekimi Deneyleri Yoluyla Gelişmiş Yanma (ACME), iyi bir alevi neyin oluşturduğunu gerçekten araştırmak için bundan yararlandı – verimli olan ancak is gibi bir ton kirletici madde yaymayan. 2017’den başlayarak, ACME incelendi 1.500’den fazla alev CIR’de, dört yıldan fazla bir süre boyunca.

ACME araştırmasının bir parçası olarak mikro yerçekiminde bir alev tutuştu. Sarı noktalar kurum kümeleridir. (Kredi: NASA)

NASA’nın araştırmasındaki bir sonraki adım SoFIE veya Katı Yakıt Tutuşması ve Sönmesi. 2022 yılının Şubat ayında ISS’ye fırlatılan ve 2025 yılına kadar sürmesi beklenen bu deney seti, yönetimin “uzay giysileri, kabinler ve habitatlar” için en iyi yangın geciktirici malzemeleri ve tasarımları seçmesine yardımcı olacak.

Pleksiglas ve pamuk bazlı kumaşlar da dahil olmak üzere çok sayıda malzeme test edilmek üzere sıralanmıştır. Daha sonra, SoFIE’nin sonuçları, aynı malzemelerin mikro yerçekimi dışındaki koşullarda nasıl yanabileceğini tahmin eden matematiksel modellere bile uygulanacak. ay, Mars veya başka bir yer güneş sistemimizde.

Ancak burada durmuyoruz: Evlerimiz, ofislerimiz ve uçaklarımız için yangına dayanıklı malzemeleri potansiyel olarak yenilerlerse, sonuçlar Dünya’nın her yerinde hissedilebilir. Ateşe ateşle karşılık vermenin NASA versiyonu diyebilirsiniz.



Kaynak : https://www.discovermagazine.com/the-sciences/great-balls-of-fire-how-flames-behave-in-space

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir