無重力火焰之謎：火在太空怎麼燃燒?(圖)

在美國加州大學聖地亞哥分校實驗室裡燃燒著的燃料滴(網路圖片) 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

【看中國2013年06月23日訊】國外媒體報導，你在國際空間站將如何扑滅火？如果你向位於地球的一名消防員問這個問題，他可能告訴你尋找火焰的底部。但是如果根本沒有底部呢？如果火焰是密集的大火球呢？這個問題以及一些其它相關問題是美國加州大學聖地亞哥分校工程學院微重力實驗室的本科生學生們試圖探索的。科學家想要瞭解的也是火的本質，尤其在沒有重力的條件下。 看中國網站 禁止建立鏡像網站 。

由工程學本科生山姆-艾弗裡（Sam Avery）帶領的研究旨在探索如何更好地定義易燃液體，尤其是生物燃料，是如何在太空燃燒的。山姆也是這項實驗的項目負責人。

「我詢問了一名正在進行微重力燃燒研究的教授，是否可以基於他的研究進入美國宇航局微重力大學項目，」 艾弗裡這樣說道。這個項目為本科學生提供在進行拋物線軌跡飛行的飛機上進行微重力實驗的機會，拋物線飛行會創造短暫的失重期。

這名教授，福爾曼-威廉姆斯（Forman Williams），同意了艾弗裡的提議並建議他們在實驗中使用生物燃料，因為美國宇航局在很多項目中都強調對這種燃料的使用。他們於2012年10月遞交了他們的提案，並最終被美國宇航局接受了。

在實驗過程中，艾弗裡解釋道，意外的發生了尖叫——在他背後產生了濃煙。當時他的工程系本科生同學西門-法拉（Seeman Farah）試圖給一塊電路板通電以點燃火焰，他在檢測完熔化的殘餘物後意識到自己使用了太大功率且電線太薄。「我認為我們需要更厚一點的電線，」他苦笑的說道。

這項實驗使用了兩種商用的醫療注射器，用來將燃燒燃料的液滴注射進入交叉懸浮著的小的電線裡。交叉的電線能夠保證水滴維持在靠近點火器的位置。「我們嘗試了一系列不同的方法來點燃這個流體，但最終選用了商用的烤肉點火器元素，」法拉說道。

一旦火焰被點燃，研究人員想要觀察火焰在微重力環境下是如何發展的。「我們將利用兩台照相機記錄視覺數據：一臺用於記錄水滴的直徑，而另一臺則記錄火焰的直徑，」 艾弗裡說道。「你可以對比這兩個直徑來瞭解燃料的燃燒率。」

注射設備還沒有佔據到凌亂的大學實驗室內桌面一碼的範圍。環繞著艾弗裡和他的研究小組的是很多年來積累的其他實驗的殘餘物，包括火箭零件和各種小型飛機模型。

「大多數東西都不是我們的，」研究小組成員傑克-古德溫（Jack Goodwin）這樣說道，他還曾移動了一家破損的飛機，以清理出一定的空間方便他們進行測試。

另一名學生，安德魯-比勒（Andrew Beeler）則站在不遠處與古德溫激烈的辯論重力和對流的影響。之後，他總結了他們的發現：「我們認為對流對於火焰在G重力（地球重力）環境下呈現的淚滴形狀起著重要的作用，」 安德魯說道，並補充道，在火焰附近產生了熱空氣，因為冷空氣在重力作用下會收縮，因此火焰將呈不均勻的形狀——這在微重力環境下是不會發生的。「它在零重力環境下應該是完美的球形，」 安德魯補充說道。

在附近的走廊，另外三名隊友正在研究一個更令人印象深刻的結構。另外三名項目小組成員，亨利-陸（Henry Lu），達尼薩-凱尼恩（Daneesha Kenyon）和約書亞-休（Joshua Siu）已經不辭辛苦的研究這個複雜的盒子長達數月。

「美國宇航局堅持要這個三重密封，所以我們建造了三個單獨的盒子——一個位於另一個裡面，」陸這樣說道。每一個聚碳酸酯盒子都有自己單獨的蓋子並通過十幾個蝶形螺帽固定，然後整個結構通過強力的鋁框固定。

「我們對它進行的測試表明它能夠承受900磅的壓碎力，同時也瞭解了它的耐火特性，」 凱尼恩說道。「它一切性能都很良好，應該能夠預防任何災難性的後果，倘若燃料源意外的忽然一次全部燃燒。」

由於這項實驗是受到美國宇航局的批准，因此學生們能夠使用美國宇航局零重力訓練飛機，也就是正式所謂的「嘔吐彗星(Vomit Comet)」。經過在美國休斯頓約翰遜空間中心進行的實驗地面準備後，研究小組將忍受長達25次在飛機上的無重力狀態階段。

「我們將進行兩次單獨的飛行——一次包括我們研究小組的兩名成員，另一次將包括剩餘的三名成員，」 艾弗裡說道。「幸運的話，這個機制將在每一次飛行過程中都保持功能正常。」

艾弗裡的實驗目標不止在於提高空間站用火安全，還可以用於增加地球上燃燒生物燃料的汽車和卡車引擎的效率。「從過去的經驗裡總能獲得一些普遍的經驗，」 艾弗裡說道。「它還包括很多其他有趣的應用，例如在噴氣式飛機裡生物燃料的使用。」

来源:網文

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