Инженеры NASA готовятся к эксперименту, который звучит как сценарий фильма-катастрофы. Они хотят поджечь образцы материалов прямо на Луне. Не потому, что им стало скучно. А потому, что стандартные земные тесты на пожаробезопасность могут не работать в условиях слабой лунной гравитации. И если на будущей базе возникнет пожар, он может развиваться совсем не так, как рассчитывают конструкторы.
Как проверяют материалы на Земле
Сейчас NASA использует стандарт NASA-STD-6001B. Образец материала закрепляют вертикально, подносят к его нижнему краю шестидюймовое пламя и смотрят, как распространяется огонь. Если пламя поднимается выше шести дюймов или с образца капают горящие куски — тест не пройден.
Звучит логично. Но есть одна проблема: тест проводят на Земле.
В земных условиях работает конвекция. Горячий воздух поднимается вверх, уступая место холодному, который приносит свежий кислород. Пламя тянется вверх, а поток воздуха помогает ему гореть и одновременно может его погасить, если движение слишком быстрое.
В космосе, на Луне и даже на МКС физика огня меняется.
Как горит в невесомости и на Луне
На орбите, например на МКС, нет верха и низа. Горячий воздух не поднимается. Пламя не вытягивается вверх, а превращается в почти идеальную сферу. Огонь распространяется медленнее, чем на Земле, и его поведение сильно зависит от вентиляции. Выключи вентиляторы — и пламя может затухнуть. Включи — и оно вспыхнет с новой силой.
На Луне гравитация есть, но она примерно в шесть раз слабее земной. Горячие газы все равно поднимаются, но гораздо медленнее. Воздух движется вяло, и свежий кислород поступает к пламени не так быстро, как на Земле. Но он поступает — и этого достаточно, чтобы огонь продолжал гореть, иногда даже дольше, чем в привычных нам условиях.
Хуже того: некоторые материалы, которые на Земле считаются слабо горючими, на Луне могут оказаться настоящей проблемой. В земных условиях конвекция помогает их тушить — поток воздуха просто срывает пламя. На Луне этого не происходит. Огонь может гореть устойчиво и долго.
Что уже известно из экспериментов
NASA уже проводило серию испытаний Saffire. Их устраивали внутри грузовых кораблей Cygnus после того, как те отстыковывались от МКС и перед тем, как сгореть в атмосфере. В условиях микрогравитации ученые поджигали большие листы хлопка, стекловолокна и акрила.
Результаты оказались неожиданными. Пламя иногда распространялось противоположно направлению воздушного потока. А на тонких материалах огонь горел даже сильнее, чем на толстых. Стандартные земные тесты этого не предсказывали.
Но у Saffire был недостаток: микрогравитация — это не лунная гравитация. А испытания на падающих башнях (5 секунд невесомости) или в параболических самолетах (25 секунд) слишком коротки, чтобы понять, как огонь ведет себя в долгосрочной перспективе.
Новый эксперимент: поджечь Луну
Теперь исследователи из Исследовательского центра им. Гленна NASA, Космического центра им. Джонсона и Университета Кейс Вестерн Резерв готовят миссию Flammability of Materials on the Moon (FM2).
В рамках программы Commercial Lunar Payload Services (CLPS) на поверхность Луны отправят автономную герметичную камеру. Внутри будут поджигать четыре образца твердых материалов. Камеры, радиометры и датчики кислорода зафиксируют все, что происходит с пламенем. Впервые ученые получат данные о горении в условиях длительной лунной гравитации — не секунды, а минуты наблюдений.
Это позволит соединить теорию с практикой и понять, насколько опасны материалы, которые сейчас считаются безопасными по земным тестам.
Что это значит для будущих миссий
Если на лунной базе возникнет пожар, тушить его придется по-другому. Системы безопасности, разработанные для Земли, могут не сработать. Материалы, которые считались надежными, могут внезапно загореться и гореть дольше, чем ожидалось.
Обновит ли NASA свои стандарты после эксперимента — пока неизвестно. Запуск автономной капсулы на Луну стоит дорого. Но ничто не заменит реальных данных из реальной среды. А астронавты, которые будут жить и работать на Луне, заслуживают того, чтобы их дома были спроектированы с учетом лунной физики, а не земной.
Как вы думаете, стоит ли NASA тратить миллиарды на испытания пожаров на Луне, или можно доверять земным тестам? И что страшнее — вакуум, радиация или огонь, который не гаснет? Делитесь мнениями в комментариях!
Читайте также: