NASA раскрыло планы по проведению эксперимента по зажиганию огня на Луне. Цель — выяснить, что произойдет во время аварии на будущих лунных миссиях.
Из всех опасностей, с которыми сталкиваются астронавты в вакууме космоса, огонь — одна из самых страшных. Это может показаться удивительным, но дело в том, что в условиях пониженной гравитации (на Луне или на Международной космической станции) огонь ведет себя иначе, чем на Земле. Это означает, что материалы, которые на нашей планете не горят, в космосе могут тлеть очень долго.
Исследователи NASA предлагают провести первый в истории тест на воспламеняемость на лунной поверхности. Запуск запланирован на конец 2026 года. Четыре образца топлива поместят в герметичную камеру и отправят на Луну в рамках беспилотной коммерческой программы доставки грузов (CLPS). Затем материалы подожгут, а камеры и датчики будут следить за распространением пламени и потреблением кислорода.
На Земле форма и распространение огня определяются потоками воздуха и гравитацией. Горячий, менее плотный воздух поднимается вверх от пламени, притягивая к основанию богатый кислородом холодный воздух. Этот процесс иногда приводит к явлению «срыва пламени», когда воздушный поток фактически гасит слабый огонь. На Луне, где гравитация в шесть раз слабее, этот процесс происходит гораздо медленнее. Поток кислорода может быть достаточно сильным, чтобы разжечь небольшое пламя, но не настолько быстрым, чтобы его погасить.
Более того, некоторые исследования показывают, что лунная гравитация может быть почти идеальной средой для возникновения пожаров, требуя минимальной концентрации кислорода. Учитывая, что астронавты будут жить в средах обитания, наполненных кислородом под давлением, близким к земному, пожары на лунной базе или в посадочных модулях — это реальная угроза.
В своей статье доктор Пол Феркул из Исследовательского центра NASA Гленна и его соавторы пишут: «Ранние численные и экспериментальные данные показали, что лунная гравитация может быть более опасной, поскольку скорость распространения пламени как функция гравитации достигает там пика. Следовательно, пожар при частичной гравитации во внеземном жилище — это реальная угроза, которая, как ожидается, будет существенно хуже, чем в невесомости, и потенциально даже хуже, чем при 1g (земной гравитации)».
Именно поэтому NASA так стремится увидеть, как горят материалы на Луне, прежде чем отправить туда людей в 2028 году.
Но почему вообще возникла такая срочность? Потому что существующие методы NASA для проверки материалов на безопасность, мягко говоря, несовершенны. Сейчас агентство полагается на тест NASA-STD-6001B: к образцу подносят шестидюймовое пламя, и если материал горит более чем на шесть дюймов или роняет горящие капли, тест провален. Однако это совершенно не отражает реальности горения в космосе. В микрогравитации у огня нет «верха» — он не тянется вверх. Вместо этого пламя превращается в сферические сгустки, медленно расползающиеся во все стороны. На МКС ученые зажгли около 1500 крошечных огней в специальном устройстве Combustion Integrated Rack, но есть очевидные ограничения безопасности — слишком большое пламя на станции не разведешь.
Лучшим тестом на сегодняшний день стало испытание Saffire (Spacecraft Fire Safety), когда внутри беспилотного грузового корабля Cygnus поджигали листы хлопка, стекловолокна и акрила перед тем, как корабль сгорел в атмосфере. Именно тогда NASA обнаружило странную физику: пламя распространялось в противоположном направлении воздушного потока и горело тем горячее, чем тоньше был материал. Это было настолько неожиданно, что ученые поняли: игрушечных тестов на МКС недостаточно. Нужен настоящий, большой огонь. И лучший полигон для этого — поверхность Луны, где можно впервые в истории поджечь материалы в контролируемых условиях и наблюдать за процессом в реальном времени, не опасаясь за жизнь экипажа.
Представьте себе звук сирены внутри лунного модуля. В условиях, когда до спасательной капсулы несколько минут бега в скафандре, а окружающий мир — смертельный вакуум, пожар превращается в кошмар наяву. Если на Земле можно просто выбежать из горящего здания, то на Луне единственный выход — взлететь. Именно эту грань и будет исследовать эксперимент Flammability of Materials on the Moon (FM). Ученые заложат в герметичную камеру четыре вида материалов, которые потенциально могут использоваться в конструкции лунных баз. Камеру доставят на Луну, где автоматика подожжет образцы, а сенсоры будут фиксировать, как быстро разрастается пламя, сколько кислорода оно потребляет и, самое главное, как меняется состав воздуха.
Результаты этого теста могут кардинально изменить конструкцию будущих лунных костюмов, систем жизнеобеспечения и даже материалов, из которых будут строить постоянные базы. Возможно, обнаружится, что некоторые «безопасные» земные материалы придется запретить к использованию на Луне. А возможно, данные помогут разработать новое поколение огнетушителей, работающих в условиях частичной гравитации.
Однако есть и еще один, более мрачный сценарий. Эксперимент, по сути, моделирует аварию. Он ответит на страшный вопрос: если на Луне начнется пожар, сколько времени будет у экипажа, чтобы среагировать? Секунды? Минуты? Сегодня у нас нет точного ответа. Но одно ясно точно: как только в 2028 году миссия «Артемида IV» доставит людей на лунную поверхность, эти несколько минут могут стать разницей между спасением и катастрофой. И именно ради того, чтобы выиграть их для будущих астронавтов, NASA собирается поджечь крошечный кусочек Луны всего за два года до их прибытия.
Ваш комментарий