@ 2012.12.03 , 16:27

在太空中,火焰变得难以置信

近日在国际空间站中进行的实验表明,太空中的火焰比地面上更加难以预测而且更危险。NASA 的航天工程师 Dan Dietrich 说:“有实验表明,火焰会在我们认为它不可能存在的地方出现。”

燃烧是人类发现的最古老的化学反应,其组成元素只有简单的三种:氧气,热量和燃料。火焰的古老简单的特性让我们更加感到惊讶。

在地面上,火焰燃烧的时候会加热周围的空气,使其体积增大、密度下降。重力会使温度较低、密度较大的新鲜空气进入火焰底部,以补充上升的热空气。这一对流现象使的新鲜的氧气源源不断地输送至火焰中,直至燃料耗尽。上升气流是火焰保持泪滴的形状并且不断摇曳。

但是换到太空中,重力失去了对物体的控制,神奇的事情就会发生。在失重环境中,热空气会膨胀但不会上升。火焰会因为氧气的扩散、即氧分子扩散到火焰的内部而得以延续。缺少了上升热气流,微重力环境下的火焰会呈现圆顶形或球形,并且由于氧气不足而燃烧缓慢。“如果在太空中点燃一张纸,火焰只会缓慢地从纸的一端爬行到另一端,” Dietrich 说,“宇航员们做起实验来都非常兴奋,因为太空中的火焰看起来实在很怪异。”

[-]

如此安静的火焰可能会让习惯了地球上跃动不安的火焰的人们觉得怪异。但是微重力环境下的火焰能持续的更久,能在氧气更稀薄的环境下持续更长的时间。

NASA 对此项研究已经有了实际应用的想法。科学家试图研究何种材料在太空中更易燃,从而避免使用它。实验中明空间站的喷气灭火设施不及地面上的同样装置有效,因为在太空中向火焰喷射空气(含氧),只会给火焰提供助燃剂。

此外,空间站中得到的实验数据,例如火焰在平面与球面物体上散播的对比,能帮助科学家更好地研究燃料和火焰在地面上的行为。要知道地球上四分之三的能源都来自于各式各样的燃烧反应。

NASA 的科学家尤其对这些太空中观测到的奇异的、难以预测燃烧的潜在应用有着浓厚的兴趣:当一些液体燃料着火后,即使火焰看上去已经熄灭,燃料却仍然在持续燃烧。燃料的燃烧发生于两个阶段:第一阶段产生可见的火焰并最终熄灭;但是短时间内燃料会重新被点燃,进入所谓“低温燃烧”的阶段,会产生温度较低的肉眼不可见的火焰。

虽然科学家并不能对此现象作出解释,但工程人员表示如果这个过程能在地面上重现,那么现有的柴油发动机就可以利用低温燃烧产能,减少空气污染。

NASA 研究员 Paul Ferkul 表示微重力环境下的实验为人类研究火焰内在的动力学提供了独一无二的机会,它使得人们可以“从更为基础的视角”,直接观察到“被重力掩饰或至少复杂化了的”燃烧过程。本文译自 smithsonianmag,由译者 老人爱怡 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

2.5
赞一个 (3)

24H最赞