Prometheus by byl tak hrdý. V rámci experimentu NASA lidé spustili palbu na Mezinárodní kosmickou stanici (ISS), aby zjistili, co se děje plamenům v mizející nízké gravitaci. Cílem experimentu s názvem Flame Extinguishment-2 (FLEX-2) je zlepšit naše znalosti o tom, jak různá kapalná paliva spalují a co produkují, abychom mohli vytvořit čistší a účinnější spalovací motory.
Související obsah
- Jak rakety zapínají své motory ve vesmíru bez kyslíku a další otázky od našich čtenářů
- Ve vesmíru se plameny chovají způsoby, které nikdo nepřemýšlel
FLEX-2, instalovaný na vesmírnou stanici v roce 2009, využívá jedinečných podmínek ve vesmíru ke zjednodušení studií spalování. V mikrogravitaci může kapalné palivo tvořit téměř dokonale kulaté kapičky. Když se tyto koule zapálí, plamen hoří v kouli, což vědcům poskytne čistší geometrii pro běžící modely a výpočty.
Dosažení této úrovně jednoduchosti však nebylo průměrné, říká C. Thomas Avedisian z Cornell University, který je spoluřešitelem týmu FLEX-2. "Tvrdil bych, že toto je nejobtížnější konfigurace spalování pro kapalné palivo, " říká. "Tento experiment trval několik desítek let, než se zdokonalil, a to až do poloviny 80. let."
V posledním zkušebním běhu, jak je vidět na videu výše, je komora FLEX-2 - asi o velikosti boxy na chleba uvnitř - naplněna tlakovou směsí kyslíku a dusíku, která má simulovat vzduch na zemském povrchu. Jehly dávají 3 milimetrovou kapičku, která je napůl isooktan a napůl heptan. Tato chemikálie slouží jako jednodušší náhrada benzínu, říká Avedisian. Obě kapaliny obecně hoří podobným způsobem, ale benzín může obsahovat tolik různých sloučenin, že jeho chování je těžší modelovat.
Dvě smyčky drátu vedou proud k zahřívání kapky, dokud se nezapálí, což vyvolalo zářící kouli modrého plamene, která hoří kolem 2000 Kelvinů. Nenechte se oklamat - hořící koule není najednou přenesena na hvězdnou oblohu. Světla v komoře zhasnou, aby byl plamen snadněji viditelný, ale také to zlepší viditelnost skvrn na obrazech způsobených malými nedokonalostmi ve video senzorech. Plamenná koule potom začne kmitat, jak spalování vymírá, takže se zdálo, že pulzuje komorou jako plavání medúzy. Nakonec koule vyzařuje tolik tepla, že se plamen planoucího plamene vymrští.
Avedisian a jeho tým provedli několik testů, jako je tento, smícháním typů paliv a velikostí kapek, aby zkontrolovali různé účinky. Jsou schopni ovládat počáteční nastavení v reálném čase prostřednictvím zdroje videa směrovaného do laboratoře v Cornellu a poté sledovat, jak probíhá automatizovaný test. Laboratorní tým také provádí podobné experimenty na zemi a dívá se na kapičky, které jsou blíže velikosti než mikro-měřítko odrůdy vytvořené při vstřikování paliva do motoru auta. Aby simulovali nízkou gravitaci na Zemi, tým Cornell upustil kapičky - pošlou hořící koule přes komoru s volným pádem 25 stop a filmují je na cestě dolů.
Kapičky vytvořené při vesmírných experimentech umožňují týmu vidět fyziku spalování ve větších měřítcích a porovnat výsledky s testy provedenými na Zemi. Jedním poněkud záhadným objevem je, že pulsy ve stylu medúzy se vyskytují pouze tehdy, když je kapička dostatečně velká - asi 3 milimetry nebo větší - a neprobíhají pořád. "Oscilace plamene opravdu nejsou dobře pochopeny, " říká Avedisian.
Studium levitujících ohnivých koulí by nakonec mohlo ukázat způsoby, jak zajistit, aby paliva hořely čistěji. "Myslíme si, že existuje spalovací zóna s nízkou teplotou nebo" chladným plamenem "- kapička stále hoří, i když plamen nevidíme, " říká Avedisian. V této zóně hoří jen asi 600 až 800 kelvinů.
„Výrobci motorů studují způsoby, jak snížit znečištění, které vyžaduje použití chemie chladných plamenů, a že chemie není tak dobře chápána jako chemie horkých plamenů, “ dodává hlavní vyšetřovatel FLEX-2 Forman A. Williams na Kalifornské univerzitě., San Diego. "Studiem chladných plamenů, které jsme našli v experimentech ISS, můžeme být schopni lépe porozumět té chemii, která by pak mohla být užitečná pro výrobce motorů při jejich konstrukci."
