Что горит в вакууме
Эксперимент FLEX, проведенный на борту Международной космической станции, дал неожиданные результаты – открытое пламя повело себя совсем не так, как ожидали ученые.
Как любят говорить некоторые ученые, огонь – это древнейший и самый успешный химический эксперимент человечества. Действительно, огонь шел с человечеством всегда: от первых костров, на которых жарили мясо, до пламени ракетного двигателя, который доставил человека на Луну. По большому счету, огонь является символом и орудием прогресса нашей цивилизации.
Разница пламени на Земле (слева) и в условиях невесомости (справа) очевидна. Так или иначе, человечеству вновь придется осваивать огонь – на этот раз в космосе.
Доктор Форман А. Уильямс, (Forman A. Williams), профессор физики в Калифорнийском университете в Сан-Диего, давно работает над изучением пламени. Обычно огонь – это сложнейший процесс тысяч взаимосвязанных химических реакций. Например в пламени свечи углеводородные молекулы испаряются с фитиля, расщепляются под воздействием тепла и соединяются с кислородом, производя свет, тепло, CO2 и воду. Некоторые из углеводородных фрагментов в форме кольцеобразных молекул, называемых полициклическими ароматическими углеводородами, образуют сажу, которая может также сгореть либо превратиться в дым. Знакомую каплевидную форму огоньку свечи придает гравитация и конвекция: горячий воздух поднимается вверх и затягивает в пламя свежий холодный воздух, благодаря чему пламя тянется вверх.
Но, оказывается, в невесомости все происходит иначе. В ходе эксперимента под названием FLEX, ученые изучали огонь на борту МКС, чтобы разработать технологии тушения пожаров в невесомости. Исследователи поджигали небольшие пузыри гептана внутри специальной камеры и смотрели, как ведет себя пламя.
Ученые столкнулись со странным явлением. В условиях микрогравитации, пламя горит по-другому оно образует маленькие шарики. Это явление было ожидаемым, поскольку в отличие от пламени на Земле, в невесомости кислород и топливо встречаются в тонком слое на поверхности сферы, Это простая схема, которая отличается от земного огня. Тем не менее, обнаружилась странность: ученые наблюдали продолжение горения огненных шариков даже после того, как по всем расчетам горение должно было прекратиться. При этом огонь перешел в так называемую холодную фазу – он горел очень слабо, настолько, что пламя невозможно было увидеть. Тем не менее, это было горение, и пламя могло мгновенно вспыхнуть с большой силой при контакте с топливом и кислородом.
Похожие типы холодного пламени в лабораториях воспроизводились и на Земле, но в условиях гравитации сам по себе такой огонь неустойчив и всегда быстро затухает. На МКС, однако, холодное пламя может устойчиво гореть несколько минут. Это не очень приятное открытие, так как холодный огонь предоставляет собой повышенную опасность: он легче зажигается, в том числе самопроизвольно, его сложнее обнаружить и, к тому же, он выделяет больше токсичных веществ. С другой стороны, открытие может найти практическое применение, например в технологии HCCI, которая предполагает зажигание топлива в бензиновых моторах не от свечей, а от холодного пламени.
Горит ли огонь в космосе? Фото, видео эксперимента
Так уж устроен любознательный человек: нет ничего лучше и занимательней интересного, необычного эксперимент. А если эксперимент называется «огонь в Космосе», ним заинтересуются миллионы. Те кто следит за научными новостями, помнят потрясающие фото и видео 11 июня 2017 г., как горел в невесомости грузовой корабль Cygnus OA-7 «Джон Гленн». Намеренный поджог и все происходящее записывалось на камеру. С какой целью? Об этом и стоит поговорить подробнее.
Суть игры с огнем в невесомости
Не стоит объяснять почему огонь в Космосе опаснее, чем на Земле. На Земле работают законы гравитации, в случае пожара есть куда убежать и чем погасить огонь. А как быть, если возникает огонь в открытом Космосе? Возможно ли это вообще? Даст ли пламя дым? И как быстро распространится?
Эксперименты на тему «как огонь горит в Космосе» (официально SAFFIRE) проводились с 2016 года. Суть заключалась в поджоге лоскута ткани из смеси хлопка и стеклопластика в стальной коробке размером 1 метр на 1,5 метра. При этом поджог осуществлялся в потоке воздуха вентиляторов. Делалось это чтобы понять, как огонь в вакууме поведет себя в разных условиях. Происходящее в ходе эксперимента снималось на фото и видео. Справа огонь на Земле, слева огонь в невесомости
Во время второго эксперимента сожгли в такой же коробке в условиях невесомости девять образцов разных материалов, используемых в строительстве космических кораблей. Цель: определить огнестойкость образцов, влияние толщины материала на скорость распространения огня в Космосе.
При третьем и последнем эксперименте жгли повторно ткань с нитями из оргстекла, используемую для изготовления спецодежды, но при измененной скорости воздушного потока. Полученные после первого аналогичного эксперимента данные вводились в компьютер, который их обработал и выдал результаты предсказывающие вероятность и скорость возгорания материала. Теперь требовалось их проверить, чтобы убедиться в правильности работы компьютерного модуля.
Что показали результаты
Что же выяснилось в итоге? Компьютерный модуль ошибался, но в другую сторону: возгорание и распространение огня происходило медленнее, чем предполагалось. Лоскуты больших размеров сгорали медленнее, чем маленькие образцы, и давали меньше дыма. А это означает, что пожар обнаружат позже и устранить сложнее.
Последний парадокс поразил исследователей больше всего, на данный момент ученые не могут объяснить его причины.
Ответ на вопрос есть ли огонь в космосе получили давно. А теперь благодаря опасным «зажиганиям» НАСА в невесомости еще и точно известно, как он ведет себя в разных условиях. Опыты с поджогами не окончились и вскоре будут оглашены новые результаты.
Загадки «космического» пламени
Что такое горение? Это химическая реакция окисления с выделением большого количества тепла и образованием раскалённых продуктов сгорания. Процесс горения может происходить только при наличии горючего вещества, кислорода и при условии, что продукты окисления будут отводиться из зоны горения.
Посмотрим, как устроена свечка и что именно в ней горит. Свечка — скрученный из хлопчатобумажных нитей фитиль, залитый воском, парафином или стеарином. Многие думают, что горит сам фитиль, но это не так. Горит как раз вещество вокруг фитиля, точнее, его пары. Фитиль же нужен для того, чтобы расплавившийся от тепла пламени воск (парафин, стеа-рин) поднимался по его капиллярам в зону горения.
Чтобы проверить это, можно провести небольшой эксперимент. Задуйте свечку и тут же поднесите горящую спичку в точку выше фитиля сантиметра на два-три, туда, где поднимаются вверх пары воска. От спички они вспыхнут, после чего огонь опустится на фитиль и свечка загорится снова (подробнее см. опыт).
Итак, горючее вещество есть. Кислорода в воздухе тоже вполне достаточно. А как быть с отводом продуктов сгорания? На земле с этим проблем нет. Воздух, нагретый теплом пламени свечи, становится менее плотным, чем окружающий его холодный, и поднимается вверх вместе с продуктами сгорания (они образуют язычок пламени). Если же продукты сгорания, а это углекислый газ CO2 и пары воды, останутся в зоне реакции, горение быстро прекратится. Убедиться в этом легко: поставьте горящую свечку в высокий стакан — она погаснет.
А теперь подумаем, что же произойдёт со свечкой на космической станции, где все предметы находятся в состоянии невесомости. Разница в плотности горячего и холодного воздуха уже не будет вызывать естественную конвекцию, и через непродолжительное время в зоне горения не останется кислорода. Зато образуется избыток окиси углерода (угарного газа) CO. Однако ещё несколько минут свеча будет гореть, а пламя приобретёт форму шара, окружающего фитиль.
Не менее интересно узнать, какого цвета будет пламя свечи на космической станции. На земле в нём преобладает жёлтый оттенок, обусловленный свечением раскалённых частиц сажи. Обычно огонь горит при температуре 1227—1721 о С. В невесомости же было замечено, что по мере исчерпания горючего вещества начинается «холодное» горение при температуре 227—527 о С. В этих условиях смесь предельных углеводородов в составе воска выделяет водород Н2, который придаёт пламени голубоватый оттенок.
А зажигал ли кто-нибудь настоящие свечи в космосе? Оказывается, зажигали — на орбите. Впервые это было сделано в 1992 году в экспериментальном модуле космического корабля «Spece Shattle», затем в космическом корабле NASA «Колумбия», в 1996 году опыт повторили на станции «Мир». Конечно, этой работой занимались не из простого любопытства, а для того, чтобы понять, к каким последствиям может привести пожар на борту станции и как с ним бороться.
С октября 2008-го по май 2012 года подобные эксперименты проводились по проекту NASA на Международной космической станции. На этот раз космонавты исследовали горючие вещества в изолированной камере при разных давлениях и разном содержании кислорода. Тогда и было установлено «холодное» горение при низких температурах.
Напомним, что продукты сгорания на земле — это, как правило, углекислый газ и пары воды. В невесомости же, в условиях горения при низких температурах, выделяются высокотоксичные вещества, в основном угарный газ и формальдегид.
Исследователи продолжают изучать горение в невесомости. Возможно, результаты этих экспериментов лягут в основу разработки новых технологий, ведь почти всё, что делается для космоса, через некоторое время находит применение на земле.
Воск — непрозрачная, жирная на ощупь, твёрдая масса, которая плавится при нагревании. Состоит из сложных эфиров жирных кислот растительного и животного происхождения.
Парафин — воскоподобная смесь насыщенных углеводородов.
Стеарин — воскоподобная смесь стеариновой и пальмитиновой кислот с примесью других насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
Естественная конвекция — процесс теплопередачи, обусловленный циркуляцией воздушных масс при их неравномерном нагревании в поле тяготения. Когда нижние слои нагреваются, они становятся легче и поднимаются, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Слева — свечка горит на Земле, а справа — в невесомости.
Эксперимент, проведенный на борту Международной космической станции, дал неожиданные результаты – открытое пламя повело себя совсем не так, как ожидали ученые.
Как любят говорить некоторые ученые, огонь – это древнейший и самый успешный химический эксперимент человечества. Действительно, огонь шел с человечеством всегда: от первых костров, на которых жарили мясо, до пламени ракетного двигателя, который доставил человека на Луну. По большому счету, огонь является символом и орудием прогресса нашей цивилизации.
Доктор Форман А. Уильямс, (Forman A. Williams), профессор физики в Калифорнийском университете в Сан-Диего, давно работает над изучением пламени. Обычно огонь – это сложнейший процесс тысяч взаимосвязанных химических реакций. Например в пламени свечи углеводородные молекулы испаряются с фитиля, расщепляются под воздействием тепла и соединяются с кислородом, производя свет, тепло, CO2 и воду. Некоторые из углеводородных фрагментов в форме кольцеобразных молекул, называемых полициклическими ароматическими углеводородами, образуют сажу, которая может также сгореть либо превратиться в дым. Знакомую каплевидную форму огоньку свечи придает гравитация и конвекция: горячий воздух поднимается вверх и затягивает в пламя свежий холодный воздух, благодаря чему пламя тянется вверх.
Но, оказывается, в невесомости все происходит иначе. В ходе эксперимента под названием FLEX, ученые изучали огонь на борту МКС, чтобы разработать технологии тушения пожаров в невесомости. Исследователи поджигали небольшие пузыри гептана внутри специальной камеры и смотрели, как ведет себя пламя.
Ученые столкнулись со странным явлением. В условиях микрогравитации, пламя горит по-другому оно образует маленькие шарики. Это явление было ожидаемым, поскольку в отличие от пламени на Земле, в невесомости кислород и топливо встречаются в тонком слое на поверхности сферы, Это простая схема, которая отличается от земного огня. Тем не менее, обнаружилась странность: ученые наблюдали продолжение горения огненных шариков даже после того, как по всем расчетам горение должно было прекратиться. При этом огонь перешел в так называемую холодную фазу – он горел очень слабо, настолько, что пламя невозможно было увидеть. Тем не менее, это было горение, и пламя могло мгновенно вспыхнуть с большой силой при контакте с топливом и кислородом.
Обычно видимый огонь горит при высокой температуре между 1227 и 1727 градусами Цельсия. Гептановые пузыри на МКС также ярко горели при этой температуре, но по мере исчерпания топлива и остывания, началось совсем другое горение — холодное. Оно проходит при относительно низкой температуре 227-527 градусов Цельсия и производят не сажу, CO2 и воду, а более токсичные моноксид углерода и формальдегид.
Похожие типы холодного пламени в лабораториях воспроизводились и на Земле, но в условиях гравитации сам по себе такой огонь неустойчив и всегда быстро затухает. На МКС, однако, холодное пламя может устойчиво гореть несколько минут. Это не очень приятное открытие, так как холодный огонь предоставляет собой повышенную опасность: он легче зажигается, в том числе самопроизвольно, его сложнее обнаружить и, к тому же, он выделяет больше токсичных веществ. С другой стороны, открытие может найти практическое применение, например в технологии HCCI, которая предполагает зажигание топлива в бензиновых моторах не от свечей, а от холодного пламени.
Вот тут мы обсуждали Огонь на православную Пасху, а вот что бывает, когда вместе Масло, огонь и вода. Посмотрите на Огненный вихрь и на Красоту взрыва в гифках
Для того чтобы олимпийский огонь горел в открытом космосе, он должен потухнуть
«Олимпийский факел Сочи-2014 запустили в космос. На пресс-конференции накануне пуска сами космонавты рассказали, что олимпийский факел вынесут в безвоздушное пространство и передадут из рук в руки два члена экипажа станции, Олег Котов и Сергей Рязанский. По словам корреспондента Русской службы Би-би-си, на борту МКС факел зажигать не станут по соображениям безопасности. А в открытом космосе, где нет кислорода, огонь, как известно из физики, не может гореть в принципе. «Есть некоторая абсурдность ситуации. Факел, как известно, не будет зажжен. Его доставят на орбитальную станцию, чтобы он просто побывал на орбите».
То, что Олимпийский Огонь погас в Кремле, прежде чем побывать в руках Путина, а затем был зажжен заново на глазах всего мира от зажигалки (то есть олимпийским огнем, идея которого с времен античности – преемственность, непрерывность, единство — быть перестал) а потом гас на улицах Москвы, потом в Петербурге и еще много раз, и при этом погасанию и зажиганию символа единения человечества только в России не придается никакого значения, не случайно. Это – отражение принципа. Согласно которому Власть может объявить что угодно чем угодно когда угодно. Новая стадия отражения этого Нового Понимания – вынесение огня в космос. Где огонь не может гореть по причине отсутствия в вакууме кислорода. А потому при передаче огня в открытом космосе российскими космонавтами из рук в руки огня не будет. Передавать олимпийский огонь один российски космонавт другому российскому космонавту будет – но не будет огня. Ни олимпийского, ни не олимпийского – никакого. Однако при этом весь мир должен считать, что огонь есть. И что именно огонь, которого нет, передается в Открытом Космосе. Хотя погашение олимпийского огня не просто дурной символ. Если Олимпийский Огонь тушат сознательно – это хуже, чем даже кощунство – это открытый вызов здравому смыслу и всей истории человечества. Как в сказке у Андерсена о Голом Короле. Если король гол но приказано видеть, что он одет – значит весь мир рукоплещет великолепному одеянию повелителя. То, что огонь передан в космосе одним российским космонавтом другому российскому космонавту, должен видеть весь мир. Считая, что огонь есть – в то время, как его нет. Такое вот сумасшествие. Которое только глядя из Кремлевской Стены кажется триумфом Российской Науки и Техники. Тогда как всему остальному здравомыслящему человечеству представляется несомненным доказательством глубокого погружения в параною. В которую Посткоммунистическая Россия пытается погрузить остальной мир. Который пока что не всюду сошел с ума.
И это не единичный пример. Это принцип. 4 Ноября весь российский народ во главе с Патриотами празднует окончание смуты, приведшей к возведению на трон Романовых. А через три дня, седьмого ноября, те же самые патриоты, во главе Народа празднуют начало смуты, результатом которой было убийство Романовых и ликвидация царизма. Хотя казалось бы: праздновать и восхождение Романовых (с постановкой и восстановлением памятников) и уничтожение Романовых один и тот же народ не может. Ан может. И еще как! При условии нахождения в состоянии паранойи. Или летаргической жизни.
Милицию переименовали в полицию, но празднуют день милиции. Потому что праздновать день полиции – значит на весь мир и своему народу славить полицейский режим. В декабре отмечают день чекиста (как его называют любовно: официально работника Органов Безопасности). Однако именно так – чекистами и Органами Безопасности называли и народный комиссариат внутренних дел (НКВД), и КГБ, и ЧК, в подвалах из пистолетов в упор уничтожавшее дворян, священников, интеллигентов и мужиков, и сотрудников этих проклинаемых органов, которые благополучно мигрировали из одних названий в другие. Которые, вроде бы, не прославляются. Но в то же самое время и празднуются. И чествуются всенародно! И проклинаются, и прославляются. Ну разве не паранойя?
Не пора ли стране наконец стать на дорогу Разума? Вспомнив, что огонь Прометея символизирует разум. Не радоваться тому, что огонь Прометея в России (впервые зажженный от нового прометея – зажигалки безвестного охранника, который так и несут) тухнет. И не тушить его с гордостью, чтобы бредово пронести через космос, где огня быть не может. Не превращать идею преемственности огня в передачу эстафетного истукана. К тому же не передачу даже, а чекаясь основаниями фикелов, как стаканАми, в которых огонь иногда горит а иногда — нет. То есть пустыми стаканами. Или передача из рук в руки пустого стакана (факела без огня). Как в космосе: передача огня, которого нет и не может быть. Совсем с ума посходили.
Коль идея непрерывности Олимпийского Огня в России переосмысливается настолько, что не только случайное, но и намеренное потухание огня считают огнем, так лучше уж сделать следующий логический шаг. Нести с высоко поднятой головой и рукой стакан, а не факел. В который при встрече Этапов следующему и предшествующему факелоносцам (а в реалии стаканоносцам) наливает до краев водки мисс этого города (района, села) — или руководитель Администрации. Они чекаются и выпивают. После чего несут стакан далее. Граненый, родимый! По моему, в миллион раз более логично, чем тушить факел: случайно (как происходило в Кремле, зажжа его заново от зажигалки согласно принципу: В РОССИИ ПРОМЕТЕЕМ МОЖЕТ БЫТЬ ВСЯКИЙ!) или намеренно, в космосе. А зажигать заново от чего попадя. По крайней мере состояние передается друг другу по всей стране. Суверенное, каждому дорогое. То есть хоть что-то. А не незнамо что.
Все эти сумасшествия являются следствием главного. В России потух огонь Прометея. Огонь или не огонь, гол Король (ГенСек, Президент) или одет – никакого значения не имеет. Что приказано видеть – то существует. А чему приказано не быть – того нет. Небытие определяет сознание. Вот что является основой первооснов.
«Если на клетке слона прочтёшь надпись «буйвол», не верь глазам своим» — писал Козьма Прутков. Подразумевая, что не надо верить глазам, которые читают абсурдную надпись. Даже великий сатирик не мог предвидеть, что в современной России эта зримая шутка будет переиначена. Население приучают не видеть слона, если на клетке написано «буйвол». А видеть буйвола, которого в клетке нет – если начальство сказало, что в клетке буйвол. Хотя в действительности там слон, муравей, или вообще пустота. Видеть любое небытие, которое приказано видеть. Видеть огонь, которого нет, если правительство утверждает, что он горит в космосе. И вообще быть счастливым в бреду. Любом бреду. Если бред этот изречен Свыше. И передан по телевидению.
С новым счастьем, дорогие товарищи переименованные в господ. Счастьем нахождения под гипнозом!