Prometheus oleks nii uhke. NASA eksperimendi osana on inimesed viinud tule rahvusvahelisse kosmosejaama (ISS), et näha, mis juhtub leekidega kaduvalt madala gravitatsiooni korral. Katse nimega Flame Extucing 2 (FLEX-2) eesmärk on täiendada meie teadmisi sellest, kuidas erinevad vedelkütused põlevad ja mida nad toodavad, et saaksime luua puhtamad, tõhusamad sisepõlemismootorid.
Seotud sisu
- Kuidas sütitavad raketid kosmoses oma mootoreid ilma hapnikuta ja meie lugejate veel küsimusi
- Kosmoses peavad leegid toimima viisil, et keegi ei oleks võimalik
Kosmosejaama paigaldatud 2009. aastal kasutab FLEX-2 ära unikaalsed tingimused kosmoses, et lihtsustada põlemisuuringuid. Mikrogravitatsiooni korral võib vedelkütus moodustada peaaegu ideaalselt ümmargused tilgad. Kui need kerad süttivad, põleb leek kuulis, andes teadlastele puhtama geomeetria mudelite käitamiseks ja arvutuste tegemiseks.
Selle lihtsusetaseme saavutamine polnud siiski sugugi feat, väidab Cornelli ülikoolist pärit C. Thomas Avedisian, kes on FLEX-2 meeskonna kaasuurija. "Ma väidaksin, et see on vedelkütuse jaoks kõige keerulisem põlemiskonfiguratsioon, " ütleb ta. "Selle katse täiuslikkuseni kulus aastakümneid, ulatudes tagasi 80ndate keskpaika."
Viimases katses, mida on näha ülaltoodud videost, on FLEX-2 kamber - umbes seespool oleva leivakasti suurune - täidetud hapniku ja lämmastiku survestatud seguga, mis on loodud Maa pinna õhu simuleerimiseks. Nõelad väljastavad 3-millimeetrise tilga, mis on pool isooktaani ja pool heptaani. See keemiline õllepruul on bensiini lihtsamaks sissetoomiseks, väidab Avedisian. Kaks vedelikku põlevad üldiselt sarnaselt, kuid bensiin võib sisaldada nii palju erinevaid ühendeid, et selle käitumist on raskem modelleerida.
Kaks juhtmesilma juhivad voolu tilga kuumutamiseks kuni süttimiseni, tekitades sinise leegiga hõõguva kuuli, mis põleb umbes 2000 Kelvini juures. Ärge petke - põlevat kera ei vii äkki tähistaevasse. Kambri tuled kustuvad, et leeki oleks hõlpsam näha, kuid see muudab nähtavamaks ka piltide pilgud, mis on põhjustatud väikestest videoandurite puudustest. Seejärel hakkab leekpall võnkuma, kui põlemine sureb välja, pannes pulbri läbi kambri pulseerima nagu millimallikas ujudes. Lõpuks kiirgab pall nii palju soojust, et kõrvetav kuum leek kustutatakse.
Avedisian ja tema meeskond on läbi viinud mitu sellist testi, segades erinevate efektide kontrollimiseks kokku kütuse tüübid ja tilkade suurused. Nad on võimelised kontrollima algseadet reaalajas Corneli laborisse suunatud videovoo kaudu ja seejärel jälgima, kuidas automatiseeritud test kulgeb. Labori meeskond viib samalaadsed katsed läbi ka maapinnal, uurides tilkasid, mis on lähedasemad mikromõõtmelisusele, mis tekkis siis, kui kütust süstiti auto mootorisse. Madala gravitatsiooni Maa peal simuleerimiseks viskab Cornelli meeskond nende tilgad - nad saadavad põlevad orbid läbi 25-jalase vabalangemiskambri ja filmivad neid teel alla.
Kosmosekatsetes moodustunud tilgad võimaldavad meeskonnal näha põlemisfüüsikat suurema skaalaga ja võrrelda tulemusi Maal tehtud testidega. Üks pisut mõistatuslik avastus on see, et millimallika stiilis impulsid tekivad ainult siis, kui tilk on piisavalt suur - umbes 3 millimeetrit või suurem - ja neid ei juhtu kogu aeg. "Leegi võnkumistest pole tegelikult hästi aru saadud, " ütleb Avedisian.
Lõppkokkuvõttes võib levitavate tulepallide uurimine leida võimalusi kütuse puhtamaks muutmiseks. "Meie arvates on madala temperatuuriga ehk" jaheda leegi "põlemistsoon - tilk põleb endiselt, kuigi me ei näe leeki, " ütleb Avedisian. Selles tsoonis põleb tuli ainult umbes 600–800 kelvinit.
"Mootoritootjad on uurinud saaste vähendamise viise, mis hõlmavad jaheda leegiga keemia kasutamist, ning seda keemiat ei mõisteta nii hästi kui kuuma leegiga keemia, " lisab FLEX-2 uurija Forman A. Williams California ülikoolist, San Diego. "Uurides ISSi katsetest leitud jahedaid leeke, saame ehk paremini aru sellest keemiast, millest võiks siis olla abi mootoritootjatele nende kavandamisel."
