科學(xué)家揭示了為什么火災(zāi)在太空任務(wù)中如此危險(xiǎn)

宇航員在太空飛行中面臨多種風(fēng)險(xiǎn)，例如微重力和輻射暴露。微重力會(huì)降低骨密度，而輻射暴露是一種致癌物。然而，這些都是慢性影響。

宇航員面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)是火災(zāi)，因?yàn)樵趫?zhí)行長(zhǎng)時(shí)間的任務(wù)時(shí)，逃生將很困難。火星或低地球軌道以外的其他地方?？茖W(xué)家們正在研究火在航天器上的行為，以便宇航員可以得到保護(hù)。

不來(lái)梅大學(xué)應(yīng)用空間技術(shù)和微重力中心（ZARM）的科學(xué)家們正在研究航天器上起火的風(fēng)險(xiǎn)。

他們?cè)凇度紵芯克鶎W(xué)報(bào)》上發(fā)表了一項(xiàng)新研究，題為”氧氣濃度、壓力和相反流速對(duì)火焰沿薄 PMMA 片蔓延的影響。“ 主要作者是漢斯·克里斯托夫·里斯（Hans-Christoph Ries）。

“航天器上的火災(zāi)是太空任務(wù)中最危險(xiǎn)的情況之一，”ZARM燃燒技術(shù)研究小組負(fù)責(zé)人Florian Meyer博士說(shuō)。

“幾乎沒(méi)有任何選擇可以到達(dá)安全的地方或從航天器中逃脫。因此，了解這些特殊條件下的火災(zāi)行為至關(guān)重要。

自 2016 年以來(lái)，ZARM 一直在研究火勢(shì)在微重力條件下的行為和蔓延方式，例如國(guó)際空間站中的微重力條件。

這些條件還包括與地球相似的氧氣水平、強(qiáng)制空氣循環(huán)以及與地球相似的環(huán)境壓力。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）一直進(jìn)行類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在我們知道火在微重力下的行為與在地球上的行為不同。

最初，火會(huì)以較小的火焰燃燒，并且需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能蔓延。這對(duì)火災(zāi)有利，因?yàn)樗粫?huì)很快被注意到。

在微重力下，火也會(huì)燃燒得更熱，這意味著一些在正常地球條件下可能無(wú)法燃燒的材料可能會(huì)在航天器中燃燒，從而在航天器的空氣中產(chǎn)生有毒化學(xué)物質(zhì)。

用于火星任務(wù)的航天器將具有與國(guó)際空間站不同的環(huán)境。環(huán)境氣壓會(huì)更低，這提供了兩個(gè)好處：它使航天器更輕，也使宇航員能夠更快地為外部任務(wù)做準(zhǔn)備。

然而，較低的環(huán)境壓力給宇宙飛船環(huán)境帶來(lái)了另一個(gè)關(guān)鍵變化。氧含量必須更高，才能滿(mǎn)足宇航員的呼吸需求。

在這些最新的測(cè)試中，ZARM的團(tuán)隊(duì)在這些修改的條件下測(cè)試了火力。

PMMA代表聚甲基丙烯酸甲酯，通常稱(chēng)為丙烯酸。它是一種常用的材料，用于代替玻璃，因?yàn)樗p巧且防碎。國(guó)際空間站不使用它，但它正在開(kāi)發(fā)用于未來(lái)的航天器。獵戶(hù)座太空艙使用丙烯酸與其他材料融合在一起作為窗戶(hù)，未來(lái)的航天器可能會(huì)使用類(lèi)似的東西。

在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究人員將丙烯酸玻璃箔點(diǎn)燃，并改變?nèi)齻€(gè)環(huán)境因素：環(huán)境壓力，氧含量和流速。

他們使用了不來(lái)梅水滴塔模擬微重力。

實(shí)驗(yàn)表明，較低的環(huán)境壓力可以抑制火災(zāi)。但是，更高的氧含量具有更強(qiáng)大的效果。國(guó)際空間站的氧氣含量為21%，就像在地球上一樣。

未來(lái)環(huán)境壓力較低的航天器將具有高達(dá)35%的氧氣含量。這意味著宇航員面臨的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)大幅增加。結(jié)果表明，火災(zāi)的蔓延速度比在地球條件下的蔓延速度快三倍。

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