פרומתאוס יהיה כל כך גאה. כחלק מניסוי של נאס"א, בני אדם העלו אש לתחנת החלל הבינלאומית (ISS) כדי לראות מה קורה ללהבות בכבידה נמוכה שנעלמת. הניסוי, שנקרא Flame Extinguution-2 (FLEX-2), נועד לשפר את הידע שלנו כיצד דלקים נוזלים שונים שורפים ומה הם מייצרים, כך שנוכל ליצור מנועי בעירה נקיים ויעילים יותר.
תוכן קשור
- כיצד רקטות מציתות את המנועים שלהם בחלל ללא חמצן ועוד שאלות מהקוראים שלנו
- בחלל, להבות מתנהגות בדרכים שאיש לא חשב שאפשר
FLEX-2 הותקן בתחנת החלל בשנת 2009, ומנצל את התנאים הייחודיים בחלל כדי לפשט את מחקרי הבעירה. במיקרו-כוח משיכה, דלק נוזלי יכול ליצור טיפות עגולות כמעט לחלוטין. כאשר הכדורים הללו נדלקים, הלהבה נשרפת בכדור, ומעניקה למדענים גיאומטריה נקייה יותר להפעלת דגמים וחישובים.
עם זאת, השגת רמה זו של פשטות לא הייתה הישג משמעותי, אומר סי תומאס אוודיסיאן מאוניברסיטת קורנל, שהוא חוקר משותף בצוות FLEX-2. "הייתי טוען שזו תצורת הבעירה הקשה ביותר ליצור עבור דלק נוזלי", הוא אומר. "ניסוי זה לקח עשרות שנים עד שהושלם, באמצע שנות ה -80."
בסיבוב הבדיקה האחרון, שנראה בסרטון שלמעלה, תא ה- FLEX-2 - בגודל של ארגז לחם מבפנים - מלא בתערובת לחץ של חמצן וחנקן שנועדה לדמות את האוויר על פני כדור הארץ. מחטים מחלקות טיפת 3 מילימטר שהיא חצי איזוקטן וחצי הפטן. מבשלה כימית זו משמשת כמתנה פשוטה יותר לבנזין, אומר אוודיסיאן. שני הנוזלים נשרפים בדרך כלל באופן דומה, אך בנזין יכול להכיל כל כך הרבה תרכובות שונות, עד כי התנהגותו קשה יותר למודל.
שתי לולאות תיל מוליכות זרם כדי לחמם את הנפילה עד שהוא מתלקח, ומצית כדור זוהר של להבה כחולה שנשרף בסביבות 2000 קלווין. אל תוליע שולל - הכדור הבוער לא מועבר לפתע לשמיים מכוכבים. אורות החדר כבהים כדי להקל על ראיית הלהבה, אך זה גם הופך את הכתמים בתמונות, הנגרמים בגלל פגמים זעירים בחיישני הווידיאו, ליותר בולטים. כדור הלהבה מתחיל להתנדנד ככל שהבעירה מתה, וגורמת לו להיראות דופק בתא כמו מדוזה ששוחה. בסופו של דבר, הכדור מקרין חום כה רב עד כי הלהבה החמה הצורבת נגזלת החוצה.
אביסיאן וצוותו ביצעו מספר בדיקות כאלה, תוך ערבוב בין סוגי הדלקים וגדלי הירידה כדי לבדוק אם יש השפעות שונות. הם מסוגלים לשלוט בהגדרה הראשונית בזמן אמת באמצעות הזנת וידאו המועברת למעבדה בקורנל, ואז לצפות בזמן שהבדיקה האוטומטית עוברת את דרכה. צוות המעבדה מבצע גם ניסויים דומים בשטח ומסתכל על טיפות קרובות יותר לגודל המיקרו-בקנה מידה שנוצר עם הזרקת דלק בתוך מנוע מכונית. כדי לדמות כוח משיכה נמוך על פני כדור הארץ, צוות קורנל מפיל את טיפותיהם - הם שולחים את הכדורים הבוערים דרך תא נפילה חופשי בן 25 מטרים ומצלמים אותם בדרך למטה.
הטיפות שנוצרו בניסויי החלל אפשרו לצוות לראות את פיזיקת הבעירה בקנה מידה גדול יותר ולהשוות את התוצאות לבדיקות שנעשו על כדור הארץ. תגלית מעט תמוהה היא שהקטניות בסגנון המדוזה מתרחשות רק כשהטיפה גדולה מספיק - בערך 3 מילימטרים ומעלה - והם לא קורים כל הזמן. "תנודות הלהבה אינן מובנות היטב", אומר אוודיסיאן.
בסופו של דבר, לימוד כדורי האש המרחפים עשוי לחשוף דרכים לגרום לבערות לנקות יותר. "מה שאנחנו חושבים הוא שיש אזור בעירה בטמפרטורה נמוכה או 'להבה קרירה' - הטיפה עדיין בוערת למרות שאנחנו לא יכולים לראות את הלהבה", אומר אוודיסיאן. באזור זה האש בוערת רק בסביבות 600 עד 800 קלווין.
"יצרני המנועים חקרו דרכים להפחתת הזיהום הכרוכים בשימוש בכימיה של להבה צוננת, וכימיה אינה מובנת היטב כמו כימיה של להבת חמה", מוסיף החוקר הראשי של FLEX-2 פורמן א. וויליאמס מאוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו. "על ידי חקר הלהבות הצוננות שמצאנו בניסויי ISS, אנו עשויים להיות מסוגלים להשיג הבנה טובה יותר של הכימיה ההיא, שעשויה להועיל ליצרני המנועים בעיצובים שלהם."
