Несмотря на то, что экспериментировать с огнём на космических станциях очень опасно, в 1996 г. на МКС «Мир» были сожжены 80 свечей, и оказалось, что свеча, полностью сгорающая на Земле за 10 мин, может гореть на станции 45 мин. Однако пламя было очень слабым и голубоватым, его даже нельзя было заснять на видеокамеру и, чтобы доказать существование этого пламени, пришлось вносить в него кусочек воска и снимать, как он плавится.
Процесс горения в условиях невесомости может поддерживаться только за счёт молекулярной диффузии или искусственной вентиляции. Без вентиляции тепловое излучение очага горения лишь охлаждает его и в конце концов может остановить процесс, не оставляя даже дыма. В обычных же условиях тепловое излучение служит положительной обратной связью, поддерживающей горение. Поэтому для прекращения пожара в невесомости достаточно выключить вентиляцию и немного подождать.
Жёлто-оранжевый цвет верхушки пламени в обычных условиях обусловлен свечением частичек сажи, уносимых вверх поднимающимся потоком горячего воздуха. Сажа – это микрочастицы, содержащие углерод, не успевший сгореть, т.е. превратиться в СО2. В невесомости пламя свечи меньше по размеру и не такое горячее, как обычно, т.к. нет достаточного притока свежего воздуха, содержащего кислород. Поэтому сажи очень мало, т.к. она не образуется при температуре ниже 1000 °С. Но, даже если бы её и было достаточно, и тогда из-за низкой температуры она светилась бы в инфракрасном диапазоне, а значит, цвет у пламени в невесомости всегда голубоватый.
Из-за того, что в невесомости нет восходящего движения воздуха, пламя имеет шарообразную форму. По той же причине свеча в невесомости горит практически без дыма. Из-за низкой температуры горения образуется меньше паров стеарина (или парафина), поэтому и света свеча даёт меньше света, и фитиль быстрее сгорает. Таким образом, свеча в невесомости должна быть сделана из состава, имеющего более низкую температуру плавления, и иметь несгораемый фитиль, например, из асбеста.
На космических челноках продемонстрировали, что шарики из газовой смеси горят, выделяя так мало энергии (<1Вт), что горение каждого из них может продолжаться несколько часов. При этом потери энергии на тепловое излучение компенсируются выделением энергии, происходящим при сгорании газовой смеси, которая поступает в шарики посредством диффузии из окружающей среды. В отличие от обычных условий огонь в невесомости «не хочет» распространяться. Более того, горящие по соседству шарики всегда отталкиваются друг от друга, т.к. между ними концентрация топлива и окислителя меньше, а горение распространяется всегда в ту сторону, где его больше. А в 1997 г. на станции «Мир» случился пожар, который, к счастью, удалось потушить. И всё-таки, на МКС, кружащей сейчас вокруг Земли, тоже предусмотрено создание специальной лаборатории по изучению процессов горения, т.к. научиться управлять горением, экономя при этом на топливе, – мечта конструкторов тепловых двигателей и всего человечества.
50%
