Prometeo sarebbe così orgoglioso. Come parte di un esperimento della NASA, gli esseri umani hanno portato il fuoco alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) per vedere cosa succede alle fiamme in una gravità incredibilmente bassa. L'esperimento, chiamato Flame Extinguishment-2 (FLEX-2), mira a migliorare la nostra conoscenza di come bruciano i vari combustibili liquidi e di cosa producono in modo da poter creare motori a combustione più puliti ed efficienti.
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Installato sulla stazione spaziale nel 2009, FLEX-2 sfrutta le condizioni uniche nello spazio per semplificare gli studi sulla combustione. Nella microgravità, il carburante liquido può formare goccioline quasi perfettamente rotonde. Quando queste sfere si accendono, la fiamma brucia in una palla, dando agli scienziati una geometria più pulita per eseguire modelli e calcoli.
Raggiungere questo livello di semplicità, tuttavia, non è stata un'impresa da poco, afferma C. Thomas Avedisian della Cornell University, che è un co-investigatore del team FLEX-2. "Direi che questa è la configurazione di combustione più difficile da creare per il combustibile liquido", afferma. "Questo esperimento ha impiegato decenni per perfezionarsi, risalendo alla metà degli anni '80."
Nell'ultimo test eseguito, visto nel video sopra, la camera FLEX-2 - grande circa quanto una breadbox all'interno - è riempita con una miscela pressurizzata di ossigeno e azoto progettata per simulare l'aria sulla superficie terrestre. Gli aghi erogano una gocciolina di 3 millimetri che è metà isoottano e metà eptano. Questa miscela chimica funge da semplice sostituto della benzina, afferma Avedisian. I due liquidi generalmente bruciano in modo simile, ma la benzina può contenere così tanti composti diversi che il suo comportamento è più difficile da modellare.
Due anelli di filo conducono corrente per riscaldare la goccia fino a quando non si accende, accendendo una sfera luminosa di fiamma blu che brucia a circa 2000 Kelvin. Non lasciarti ingannare: la sfera infuocata non viene improvvisamente trasportata in un cielo stellato. Le luci della camera si spengono per rendere la fiamma più facile da vedere, ma ciò rende anche più evidenti i punti sulle immagini, causati da piccole imperfezioni nei sensori video. La sfera di fiamma inizia quindi a oscillare quando la combustione si spegne, facendo sembrare che pulsa attraverso la camera come una medusa che nuota. Alla fine, la palla irradia via così tanto calore che la fiamma ardente viene spenta.
Avedisian e il suo team hanno eseguito diversi test come questo, mescolando i tipi di carburante e abbassando le dimensioni per verificare la presenza di vari effetti. Sono in grado di controllare la configurazione iniziale in tempo reale tramite un feed video indirizzato al laboratorio di Cornell, quindi guardare mentre il test automatico esegue il suo corso. Il team di laboratorio esegue anche esperimenti simili sul terreno osservando le goccioline più vicine alle dimensioni della varietà su micro scala creata quando il carburante viene iniettato all'interno di un motore di un'auto. Per simulare la bassa gravità sulla Terra, il team di Cornell lascia cadere le sue goccioline, inviando le sfere in fiamme attraverso una camera a caduta libera di 25 piedi e filmandole lungo la discesa.
Le goccioline formate negli esperimenti spaziali consentono al team di vedere la fisica della combustione su scale più grandi e confrontare i risultati con i test effettuati sulla Terra. Una scoperta un po 'sconcertante è che gli impulsi in stile medusa si verificano solo quando la gocciolina è abbastanza grande - circa 3 millimetri o più grande - e non accadono sempre. "Le oscillazioni della fiamma non sono davvero ben comprese", afferma Avedisian.
In definitiva, studiare le palle di fuoco levitante potrebbe rivelare modi per rendere i combustibili più puliti. "Quello che pensiamo è che ci sia una zona di combustione a bassa temperatura, o" fiamma fredda ", la goccia continua a bruciare anche se non possiamo vedere la fiamma", afferma Avedisian. In questa zona, il fuoco brucia solo tra i 600 e gli 800 Kelvin.
"I produttori di motori hanno studiato i modi per ridurre l'inquinamento che comporta l'uso della chimica a fiamma fredda e che la chimica non è ben compresa come la chimica a fiamma calda", aggiunge Forman A. Williams, ricercatore principale di FLEX-2 presso l'Università della California, San Diego. "Studiando le fantastiche fiamme che abbiamo trovato negli esperimenti ISS, potremmo essere in grado di ottenere una migliore comprensione di quella chimica, che potrebbe quindi essere utile ai produttori di motori nei loro progetti".
