Api paling kuat di luar angkasa. Api Olimpiade di luar angkasa
Beginilah cara kerja orang yang ingin tahu: tidak ada yang lebih baik dan lebih menghibur daripada eksperimen yang menarik dan tidak biasa. Dan jika eksperimen ini disebut “api di luar angkasa”, jutaan orang akan tertarik padanya. Mereka yang mengikuti berita ilmiah pasti ingat foto dan video menakjubkan pada 11 Juni 2017, tentang bagaimana kapal kargo Cygnus OA-7 John Glenn terbakar dalam kondisi gravitasi nol. Itu adalah pembakaran yang disengaja dan semua yang terjadi terekam di kamera. Untuk tujuan apa? Ini layak untuk dibicarakan lebih detail.
Inti dari bermain api adalah keadaan tanpa bobot
Tidak perlu dijelaskan mengapa kebakaran di Luar Angkasa lebih berbahaya dibandingkan di Bumi. Hukum gravitasi berlaku di Bumi; jika terjadi kebakaran, ada tempat untuk melarikan diri dan ada sesuatu untuk memadamkan api. Namun bagaimana jika terjadi kebakaran di ruang terbuka? Apakah ini mungkin? Akankah nyala api menghasilkan asap? Dan seberapa cepat penyebarannya?
Peneliti NASA memutuskan untuk mencari tahu pertanyaan-pertanyaan ini. Bagi pencipta pesawat luar angkasa, sangat penting untuk mengetahui apakah api menyala di Luar Angkasa, bagaimana perilaku asap dalam gravitasi nol. Foto dan video dari tiga percobaan tersedia di domain publik.
Eksperimen dengan topik “bagaimana api terbakar di luar angkasa” (resminya SAFFIRE) telah dilakukan sejak tahun 2016. Idenya adalah dengan membakar sepotong kain yang terbuat dari campuran kapas dan fiberglass di dalam kotak baja berukuran 1 meter kali 1,5 meter. Dalam hal ini, pembakaran dilakukan di aliran udara kipas angin. Hal ini dilakukan untuk memahami bagaimana api dalam ruang hampa akan berperilaku dalam berbagai kondisi. Apa yang terjadi selama percobaan difilmkan dalam foto dan video.
Di sebelah kanan adalah api di Bumi, di sebelah kiri adalah api dalam gravitasi nol
Selama percobaan kedua, sembilan sampel bahan berbeda yang digunakan dalam pembangunan pesawat ruang angkasa dibakar dalam kotak yang sama dalam kondisi gravitasi nol. Tujuan: untuk mengetahui ketahanan api sampel, pengaruh ketebalan material terhadap kecepatan rambat api di ruang angkasa.
Pada percobaan ketiga dan terakhir, kain dengan benang kaca plexiglass yang digunakan untuk membuat pakaian kerja dibakar kembali, tetapi dengan laju aliran udara yang berubah. Data yang diperoleh setelah percobaan serupa pertama dimasukkan ke dalam komputer, yang memprosesnya dan menghasilkan hasil yang memprediksi probabilitas dan laju penyalaan material. Sekarang kita perlu memeriksanya untuk memastikan modul komputer berfungsi dengan benar.
Apa yang ditunjukkan hasilnya
Apa yang terjadi? Modul komputer salah, tetapi berlawanan arah: penyalaan dan penyebaran api terjadi lebih lambat dari yang diperkirakan. Potongan yang lebih besar terbakar lebih lambat dibandingkan sampel yang lebih kecil dan menghasilkan lebih sedikit asap. Artinya api akan ketahuan belakangan dan lebih sulit dipadamkan.
Secara umum, telah diketahui bahwa api membakar secara berbeda dalam kondisi tanpa bobot dibandingkan di Bumi. Perbedaannya adalah sebagai berikut:
- api di luar angkasa menyerap oksigen dari udara 100 kali lebih lambat dibandingkan di Bumi;
- nyala api menyala bahkan pada konsentrasi oksigen rendah;
- kebakaran mungkin terjadi pada suhu rendah;
- dalam kondisi tanpa bobot, api tidak mengeluarkan produk pembakaran, karena gas oksigen tidak memanas;
- Jika Anda menyalakan setetes metanol, pembakaran akan terus berlanjut bahkan setelah apinya hilang.
Paradoks terakhir paling mengejutkan para peneliti; saat ini, para ilmuwan tidak dapat menjelaskan alasannya.
Jawaban atas pertanyaan apakah ada api di luar angkasa telah diterima sejak lama. Dan sekarang, berkat “penyalaan” NASA yang berbahaya dalam kondisi gravitasi nol, kita juga tahu persis bagaimana perilakunya dalam berbagai kondisi. Eksperimen pembakaran belum berakhir dan hasil baru akan segera diumumkan.
NASA sedang bermain api di Stasiun Luar Angkasa Internasional.
Eksperimen Flex telah dilakukan sejak Maret 2009. Tujuannya adalah untuk lebih memahami bagaimana api berperilaku dalam gayaberat mikro. Hasil penelitian ini dapat mengarahkan para ilmuwan untuk menciptakan sistem pencegah kebakaran yang lebih baik di pesawat ruang angkasa masa depan.
Api di luar angkasa terbakar dengan cara yang berbeda dibandingkan di Bumi. Ketika api berkobar di Bumi, ia memanaskan gas dan “membuang” produk pembakaran. Dalam gayaberat mikro, gas panas tidak muncul. Jadi di luar angkasa prosesnya sangat berbeda.
“Di luar angkasa, api menarik oksigen 100 kali lebih lambat dibandingkan di Bumi,” kata para peneliti.
Api kosmik juga dapat menyala pada suhu yang lebih rendah dan oksigen yang lebih sedikit.
Untuk mempelajari perilaku api di luar angkasa, para ilmuwan Project Flex menyalakan setetes heptana atau metanol pada perangkat khusus. Tetesannya menyala, dilalap api berbentuk bola, dan kamera merekam seluruh prosesnya.
Selama proses pembakaran, para peneliti mengamati beberapa fenomena yang tidak terduga.
“Hal paling mengejutkan yang kami lihat sejauh ini adalah tetesan heptana terus menyala setelah api padam. Kami belum mengetahui mengapa hal ini terjadi.”
“Saat ini masih banyak yang belum dipahami tentang proses pembakaran di luar angkasa. Kami akan mengerjakannya.”
Kebakaran di gravitasi nol 12 September 2015
Di sebelah kiri adalah lilin yang menyala di Bumi, dan di sebelah kanan dalam keadaan tanpa bobot.
Berikut detailnya...
Eksperimen yang dilakukan di Stasiun Luar Angkasa Internasional membuahkan hasil yang tidak terduga - nyala api terbuka berperilaku sangat berbeda dari perkiraan para ilmuwan.
Seperti yang dikatakan beberapa ilmuwan, api adalah eksperimen kimia tertua dan tersukses yang dilakukan umat manusia. Memang benar, api selalu menyertai umat manusia: dari api pertama yang membakar daging, hingga nyala api mesin roket yang membawa manusia ke bulan. Secara umum, api merupakan simbol dan instrumen kemajuan peradaban kita.
Forman A. Williams, seorang profesor fisika di Universitas California, San Diego, telah lama meneliti studi api. Biasanya, kebakaran adalah proses kompleks dari ribuan reaksi kimia yang saling berhubungan. Misalnya, dalam nyala lilin, molekul hidrokarbon menguap dari sumbu, terurai oleh panas, dan bergabung dengan oksigen menghasilkan cahaya, panas, CO2, dan air. Beberapa fragmen hidrokarbon berupa molekul berbentuk cincin yang disebut hidrokarbon aromatik polisiklik membentuk jelaga yang juga dapat terbakar atau berubah menjadi asap. Bentuk nyala lilin yang mirip tetesan air mata disebabkan oleh gravitasi dan konveksi: udara panas naik dan menarik udara dingin segar ke dalam nyala api, menyebabkan nyala api meregang ke atas.
Namun ternyata dalam keadaan tanpa bobot semuanya terjadi secara berbeda. Dalam eksperimen yang disebut FLEX, para ilmuwan mempelajari api di ISS untuk mengembangkan teknologi pemadaman api dalam kondisi gravitasi nol. Para peneliti menyalakan gelembung kecil heptana di dalam ruangan khusus dan mengamati bagaimana perilaku nyala api.
Para ilmuwan telah menemukan fenomena aneh. Dalam kondisi gayaberat mikro, nyala api menyala secara berbeda; ia membentuk bola-bola kecil. Fenomena ini diperkirakan terjadi karena, tidak seperti api di Bumi, dalam keadaan tanpa bobot, oksigen dan bahan bakar terjadi dalam lapisan tipis di permukaan bola. Ini adalah pola sederhana yang berbeda dengan api di bumi. Namun, hal aneh ditemukan: para ilmuwan mengamati bola api terus menyala bahkan setelah, menurut semua perhitungan, pembakaran seharusnya berhenti. Pada saat yang sama, api memasuki fase dingin - api menyala sangat lemah, sedemikian rupa sehingga nyala api tidak terlihat. Namun, itu adalah pembakaran, dan nyala api bisa langsung menyala dengan kekuatan besar saat bersentuhan dengan bahan bakar dan oksigen.
Biasanya api terlihat menyala pada suhu tinggi antara 1227 dan 1727 derajat Celcius. Gelembung heptana di ISS juga menyala terang pada suhu ini, tetapi saat bahan bakar habis dan mendingin, pembakaran yang sama sekali berbeda dimulai - dingin. Ini terjadi pada suhu yang relatif rendah yaitu 227-527 derajat Celcius dan tidak menghasilkan jelaga, CO2 dan air, tetapi karbon monoksida dan formaldehida yang lebih beracun.
Jenis api dingin serupa telah direproduksi di laboratorium di Bumi, namun dalam kondisi gravitasi, api tersebut tidak stabil dan selalu cepat padam. Namun di ISS, nyala api dingin dapat menyala terus-menerus selama beberapa menit. Ini bukanlah penemuan yang menyenangkan, karena api dingin menimbulkan bahaya yang meningkat: api lebih mudah terbakar, termasuk secara spontan, lebih sulit dideteksi dan, terlebih lagi, melepaskan lebih banyak zat beracun. Di sisi lain, penemuan ini mungkin dapat diterapkan secara praktis, misalnya, dalam teknologi HCCI, yang melibatkan penyalaan bahan bakar di mesin bensin bukan dari lilin, tetapi dari nyala api dingin.
Eksperimen FLEX, yang dilakukan di Stasiun Luar Angkasa Internasional, memberikan hasil yang tidak terduga - nyala api terbuka berperilaku sangat berbeda dari yang diperkirakan para ilmuwan.
Seperti yang dikatakan beberapa ilmuwan, api adalah eksperimen kimia tertua dan tersukses yang dilakukan umat manusia. Memang benar, api selalu menyertai umat manusia: dari api pertama yang membakar daging, hingga nyala api mesin roket yang membawa manusia ke bulan. Secara umum, api merupakan simbol dan instrumen kemajuan peradaban kita.
Perbedaan nyala api di Bumi (kiri) dan di gravitasi nol (kanan) terlihat jelas. Bagaimanapun, umat manusia harus menguasai api lagi - kali ini di luar angkasa.
Forman A. Williams, seorang profesor fisika di Universitas California, San Diego, telah lama meneliti studi api. Biasanya, kebakaran adalah proses kompleks dari ribuan reaksi kimia yang saling berhubungan. Misalnya, dalam nyala lilin, molekul hidrokarbon menguap dari sumbu, terurai oleh panas, dan bergabung dengan oksigen menghasilkan cahaya, panas, CO2, dan air. Beberapa fragmen hidrokarbon berupa molekul berbentuk cincin yang disebut hidrokarbon aromatik polisiklik membentuk jelaga yang juga dapat terbakar atau berubah menjadi asap. Bentuk nyala lilin yang mirip tetesan air mata disebabkan oleh gravitasi dan konveksi: udara panas naik dan menarik udara dingin segar ke dalam nyala api, menyebabkan nyala api meregang ke atas.
Namun ternyata dalam keadaan tanpa bobot semuanya terjadi secara berbeda. Dalam percobaan yang disebut FLEX, para ilmuwan mempelajari api di ISS untuk mengembangkan teknologi pemadaman api dalam kondisi gravitasi nol. Para peneliti menyalakan gelembung kecil heptana di dalam ruangan khusus dan mengamati bagaimana perilaku nyala api.
Para ilmuwan telah menemukan fenomena aneh. Dalam kondisi gayaberat mikro, nyala api menyala secara berbeda; ia membentuk bola-bola kecil. Fenomena ini diperkirakan terjadi karena, tidak seperti api di Bumi, dalam keadaan tanpa bobot, oksigen dan bahan bakar terjadi dalam lapisan tipis di permukaan bola. Ini adalah pola sederhana yang berbeda dengan api di bumi. Namun, hal aneh ditemukan: para ilmuwan mengamati bola api terus menyala bahkan setelah, menurut semua perhitungan, pembakaran seharusnya berhenti. Pada saat yang sama, api memasuki fase dingin - api menyala sangat lemah, sedemikian rupa sehingga nyala api tidak terlihat. Namun, itu adalah pembakaran, dan nyala api bisa langsung menyala dengan kekuatan besar saat bersentuhan dengan bahan bakar dan oksigen.
Biasanya api terlihat menyala pada suhu tinggi antara 1227 dan 1727 derajat Celcius. Gelembung heptana di ISS juga terbakar terang pada suhu ini, tetapi ketika bahan bakar habis dan didinginkan, pembakaran yang sama sekali berbeda dimulai - pembakaran dingin. Ini terjadi pada suhu yang relatif rendah yaitu 227-527 derajat Celcius dan tidak menghasilkan jelaga, CO2 dan air, tetapi karbon monoksida dan formaldehida yang lebih beracun.
Jenis api dingin serupa telah direproduksi di laboratorium di Bumi, namun dalam kondisi gravitasi, api tersebut tidak stabil dan selalu cepat padam. Namun di ISS, nyala api dingin dapat menyala terus-menerus selama beberapa menit. Ini bukanlah penemuan yang menyenangkan, karena api dingin menimbulkan bahaya yang meningkat: api lebih mudah terbakar, termasuk secara spontan, lebih sulit dideteksi dan, terlebih lagi, melepaskan lebih banyak zat beracun. Di sisi lain, penemuan ini mungkin dapat diterapkan secara praktis, misalnya, dalam teknologi HCCI, yang melibatkan penyalaan bahan bakar di mesin bensin bukan dari lilin, tetapi dari nyala api dingin.
Eksperimen FLEX, yang dilakukan di Stasiun Luar Angkasa Internasional, memberikan hasil yang tidak terduga - nyala api terbuka berperilaku sangat berbeda dari yang diperkirakan para ilmuwan.
Seperti yang dikatakan beberapa ilmuwan, api adalah eksperimen kimia tertua dan tersukses yang dilakukan umat manusia. Memang benar, api selalu menyertai umat manusia: dari api pertama yang membakar daging, hingga nyala api mesin roket yang membawa manusia ke bulan. Secara umum, api merupakan simbol dan instrumen kemajuan peradaban kita.
Perbedaan nyala api di Bumi (kiri) dan di gravitasi nol (kanan) terlihat jelas. Bagaimanapun, umat manusia harus menguasai api lagi - kali ini di luar angkasa.
Forman A. Williams, seorang profesor fisika di Universitas California, San Diego, telah lama meneliti studi api. Biasanya, kebakaran adalah proses kompleks dari ribuan reaksi kimia yang saling berhubungan. Misalnya, dalam nyala lilin, molekul hidrokarbon menguap dari sumbu, terurai oleh panas, dan bergabung dengan oksigen menghasilkan cahaya, panas, CO2, dan air. Beberapa fragmen hidrokarbon berupa molekul berbentuk cincin yang disebut hidrokarbon aromatik polisiklik membentuk jelaga yang juga dapat terbakar atau berubah menjadi asap. Bentuk nyala lilin yang mirip tetesan air mata disebabkan oleh gravitasi dan konveksi: udara panas naik dan menarik udara dingin segar ke dalam nyala api, menyebabkan nyala api meregang ke atas.
Namun ternyata dalam keadaan tanpa bobot semuanya terjadi secara berbeda. Dalam percobaan yang disebut FLEX, para ilmuwan mempelajari api di ISS untuk mengembangkan teknologi pemadaman api dalam kondisi gravitasi nol. Para peneliti menyalakan gelembung kecil heptana di dalam ruangan khusus dan mengamati bagaimana perilaku nyala api.
Para ilmuwan telah menemukan fenomena aneh. Dalam kondisi gayaberat mikro, nyala api menyala secara berbeda; ia membentuk bola-bola kecil. Fenomena ini diperkirakan terjadi karena, tidak seperti api di Bumi, dalam keadaan tanpa bobot, oksigen dan bahan bakar terjadi dalam lapisan tipis di permukaan bola. Ini adalah pola sederhana yang berbeda dengan api di bumi. Namun, hal aneh ditemukan: para ilmuwan mengamati bola api terus menyala bahkan setelah, menurut semua perhitungan, pembakaran seharusnya berhenti. Pada saat yang sama, api memasuki fase dingin - api menyala sangat lemah, sedemikian rupa sehingga nyala api tidak terlihat. Namun, itu adalah pembakaran, dan nyala api bisa langsung menyala dengan kekuatan besar saat bersentuhan dengan bahan bakar dan oksigen.
Biasanya api terlihat menyala pada suhu tinggi antara 1227 dan 1727 derajat Celcius. Gelembung heptana di ISS juga terbakar terang pada suhu ini, tetapi ketika bahan bakar habis dan didinginkan, pembakaran yang sama sekali berbeda dimulai - pembakaran dingin. Ini terjadi pada suhu yang relatif rendah yaitu 227-527 derajat Celcius dan tidak menghasilkan jelaga, CO2 dan air, tetapi karbon monoksida dan formaldehida yang lebih beracun.
Jenis api dingin serupa telah direproduksi di laboratorium di Bumi, namun dalam kondisi gravitasi, api tersebut tidak stabil dan selalu cepat padam. Namun di ISS, nyala api dingin dapat menyala terus-menerus selama beberapa menit. Ini bukanlah penemuan yang menyenangkan, karena api dingin menimbulkan bahaya yang meningkat: api lebih mudah terbakar, termasuk secara spontan, lebih sulit dideteksi dan, terlebih lagi, melepaskan lebih banyak zat beracun. Di sisi lain, penemuan ini mungkin dapat diterapkan secara praktis, misalnya, dalam teknologi HCCI, yang melibatkan penyalaan bahan bakar di mesin bensin bukan dari lilin, tetapi dari nyala api dingin.