Schwerelos Flammen: Brennen wie Feuer im Raum


SAN DIEGO – Wie setzen Sie ein Feuer auf einer Raumstation? Würden Sie eine erdgebundene Feuerwehrmann Fragen, wie man ein Feuer zu löschen, könnte er Sie für die Basis der Flamme Zielen sagen. Aber was, wenn es gibt keine Basis? Was passiert, wenn die Flamme ist eine große, pulsierende Kugel aus intensiven Feuer?

Diese und andere Fragen werden von einer Gruppe von Studenten hier an die Schwerelosigkeit Lab an der University of California, San Diego School of Engineering, sondiert wird, wo Wissenschaftler wollen die Natur des Feuers, sans Schwerkraft zu verstehen.

Unter der Leitung von engineering Student Sam Avery, Schüler-Projekt-Manager für das Experiment soll die Arbeit besser zu definieren, wie brennbare Flüssigkeiten im Raum, insbesondere Biokraftstoffe zu verbrennen. [Video: Feuer im Raum – es ist nicht das, was Sie wissen]

"Ich ging zu einem Professor, dachte ich hatte einige interessante Forschung in Schwerelosigkeit Verbrennung, und ich fragte, ob ich über seine Forschungen der NASA Schwerelosigkeit Universitätsprogramm eingeben bauen könnte" Avery sagte vor kurzem in seinem Labor. Das Programm bietet Studenten die Möglichkeit, führen Experimente in Schwerelosigkeit an Bord der Flugzeuge fliegen parabolische Wege, die kurze Zeit der Schwerelosigkeit zu erstellen.

Der Professor, Forman Williams Avery Vorschlag zugestimmt und vorgeschlagen, dass sie Biokraftstoffe im Experiment verwenden, wie NASA die Verwendung solcher Kraftstoffe in vielen Programmen hervorgehoben wird. Sie hat ihren Vorschlag im Oktober 2012, und sie wurde von der Raumfahrt-Agentur angenommen.

Während des Experiments Avery erklärte, gab es eine überrascht Yelp und eine Rauchwolke hinter ihm. Seine Kollegen engineering Undergrad Seeman Farah hatte gerade versucht, schalten Sie eine Schaltung um eine Flamme zu entzünden und nach Prüfung der geschmolzene bleibt an den Bemühungen, entschieden, dass er benutzt hatte, zu viel Strom und Draht, die zu dünn war. "Ich glaube, wir brauchen, dickeren Draht,", sagte er ironisch.

Das Experiment verwendet zwei kommerzielle medizinische Spritzen, um ein Tröpfchen von Brennmaterial auf einen kleinen Draht Kreuz schweben zwischen ihnen zu injizieren. Die gekreuzten Draht dient dazu, das Tröpfchen in Position zu halten in der Nähe eines Zünder Funkens. "Wir versucht ein paar verschiedene Möglichkeiten, um die Flüssigkeit zu entzünden und ließ sich schließlich auf einem kommerziellen Grill Zünder Element", sagte Farah.

Sobald die Flamme entzündet wird, wollen die Forscher beobachten, wie es sich in eine Schwerelosigkeit entwickelt.

"Wir werden die Bilddaten mit zwei Kameras aufnehmen: einer wird der Tropfendurchmesser aufzeichnen, und die zweite wird den Flamme Durchmesser aufzeichnen" Avery sagte. " Was, das Ihnen erlaubt zu tun ist, vergleichen Sie die beiden Durchmesser um die Brenngeschwindigkeit des Kraftstoffs zu erhalten. "

Die Injektion-Rig belegt weniger als einen Garten von Tabletop Raum in der unübersichtlichen Universitätslabor. Rund um Avery und seinem Team war eine Sammlung von Jahren im Wert von Resten aus der anderen Experimente, darunter Raketenteile und verschiedenen kleinen Flugzeugmodellen.

"Das meiste davon ist nicht unsere Sachen" Student-Team-Mitglied Jack Goodwin sagte, als er eine gebrochene Tragfläche aus seinen Weg Platz ging um den Mechanismus zu testen.

Ein anderer Student, Andrew Beeler, Stand in der Nähe, leidenschaftlich diskutieren die Einflüsse der Schwerkraft gegenüber Konvektion mit Goodwin. Danach fasste er ihre Schlussfolgerungen: "Wir beschlossen, dass Konvektion eine Rolle spielt, warum eine Flamme in einer 1-G [die Erdanziehungskraft] Umgebung tropfenförmige," Er fügte hinzu, dass heiße Luft, um die Flamme erstellt wird und als kälter Luft unter Schwerkraft senken, die Flamme ist ungleichmäßig geformt – etwas, das nicht in der Schwerelosigkeit geschieht. "Es soll eine perfekte Kugel in der Schwerelosigkeit," oder Schwerelosigkeit, fügte er hinzu.

In einem nahe gelegenen Flur arbeitete drei Teamkameraden auf eine Struktur, die etwas mehr beeindruckend war: ein Würfel aus transparentem Kunststoff, dick, drei Schichten, der verwendet wird, um das Experiment zu beherbergen. Henry Lu, Daneesha Kenyon und Joshua Siu – drei weitere grundständige Mitglieder des Projekts – über das komplexe Feld monatelang gearbeitet haben.

"NASA bestand auf dreifache Containment," Lu kicherte, "so dass wir drei separate Boxen gebaut – ineinander." Jedes Polycarbonat-Feld hatte seinen eigenen Deckel und mit einem Dutzend oder mehr Flügelmuttern gesichert war. Die Strukturen wurden mit starken Aluminium eingerahmt.

"Wir mussten dies 900 kg vernichtende Kraft, sowie der flammhemmenden Eigenschaften zu testen," sagte Kenyon. "Es funktionierte, und sollten verhindern, dass schwerwiegenden Fehler der Kraftstoff verbrennen irgendwie auf einmal beziehen sollte."

Da das Experiment von der NASA sanktioniert wird, wurden die Schüler Verwendung von der Raumfahrt-Agentur Zero-G Schulflugzeug, formlos bekannt als die "Vomit Comet." erteilt Nach Vorbereitung des Experiments am Johnson Space Center in Houston wird das Team bis zu 25 Perioden der Schwerelosigkeit an Bord des Flugzeugs zu ertragen.

"Wir werden auf zwei getrennte Flüge – einer gehören zwei Mitglieder unseres Teams, und die anderen Flug werden bei den verbleibenden drei Flyers" Avery sagte. "Mit etwas Glück funktioniert der Mechanismus richtig auf jedem Bogen."

Avery-Experiment sieht neben der Verbesserung des Brandschutzes auf der Raumstation, wie es auch werden, zur Steigerung der Effizienz von Biokraftstoff-brennenden Auto und LKW-Motoren hier auf der Erde verwendet kann.

"Dies sind einige häufigen Verwendungen aus der Vergangenheit" Avery sagte, "und es gibt eine Menge andere interessanten Anwendungen, einschließlich der Verwendung von Biokraftstoffen in Jet Airliner."

Diese Geschichte wurde von SPACE.com, eine Schwester Website LiveScience zur Verfügung gestellt. Folgen Sie auf Twitter @Spacedotcom SPACE.com. Wir sind auch auf Facebook und Google +.

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