p O que havia sido uma missão pacífica e produtiva para os seis homens a bordo da estação espacial russa Mir, incluindo o astronauta americano Jerry Linenger, quase se tornou um pesadelo trágico durante a noite de 24 de fevereiro, 1997. Uma vasilha de perclorato de lítio, projetado para gerar oxigênio por meio de uma reação química, de repente explodiu em chamas quando ativado. Embora o fogo foi rapidamente subjugado, um denso, fumaça potencialmente letal - diferente em forma e movimento de sua contraparte ligada à gravidade na Terra - encheu rapidamente a estação. Estar confinado em uma área limitada 360 quilômetros (224 milhas) acima do corpo de bombeiros mais próximo tornou a situação ainda mais precária. "Você não pode simplesmente abrir uma janela para ventilar a sala, "comentou o cosmonauta Aleksandr Lazutkin em um relatório da NASA sobre o incidente. p Felizmente, o pensamento lógico e a ação rápida da equipe Mir limitaram o impacto do incêndio e evitaram que quaisquer ferimentos ou complicações relacionadas à fumaça ocorressem. Mas as lições aprendidas naquele dia não foram esquecidas pela NASA. Trabalhando com o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) desde 2002, a agência espacial tem estudado intensamente o comportamento da fumaça na microgravidade como base para o rápido desenvolvimento, métodos sensíveis e confiáveis ​​para detectá-lo durante o vôo espacial. Em um novo jornal em Diário de Segurança Contra Incêndio ( FSJ ), uma equipe de pesquisadores da NASA e do NIST descreve como eles olharam para as partículas de fumaça produzidas por cinco materiais comumente usados ​​a bordo de naves espaciais tripuladas, definiu suas características e avaliou o quão bem eles podem ser detectados por dois sistemas tradicionais.

p Como nem todas as partículas foram detectadas de forma consistente, os pesquisadores recomendam que "a próxima geração de detectores de incêndio em espaçonaves deve ser melhorada e testada contra a fumaça de materiais espaciais relevantes."

p Detectar um incêndio no espaço requer um processo muito diferente do que na Terra. Aqui, a flutuabilidade - que depende da gravidade - faz com que os gases quentes subam e faz com que a chama se estenda em uma forma longa e pontiaguda. Partículas de fumaça também sobem, É por isso que colocamos detectores no teto. Na microgravidade, não há flutuabilidade, portanto, as chamas têm formato esférico, com a fumaça frequentemente agregando-se em grandes partículas ou longas cadeias que se espalham em todas as direções. Portanto, detectores de fumaça na Estação Espacial Internacional (ISS) e outras espaçonaves modernas são colocados dentro do sistema de ventilação em vez de em uma parede do compartimento (não há "cima e para baixo" em uma espaçonave para definir um teto de qualquer maneira).

p Adicionalmente, os materiais a bordo de uma espaçonave que podem se tornar combustível para um incêndio não são os mesmos que os combustíveis potenciais em ambientes terrestres. Isso significa que a fumaça gerada por um incêndio em microgravidade também pode ter propriedades diferentes dependendo da fonte, e essas características devem ser consideradas ao projetar detectores de fumaça eficazes para veículos com tripulação.

p Para definir cientificamente as características e o comportamento das partículas de fumaça no espaço, A NASA e o NIST conduziram o Smoke and Aerosol Measurement Experiment (SAME) a ​​bordo da ISS. Os resultados deste estudo de longo prazo são discutidos no novo FSJ papel.

p O SAME investigou as partículas de fumaça produzidas por cinco materiais comumente encontrados a bordo de espaçonaves:celulose, na forma de um pavio de lâmpada de algodão; Kapton, um polímero usado para isolamento térmico; borracha de silicone, usado em vedações e gaxetas; Teflon, usado em fios isolantes; e Pyrell, uma espuma de poliuretano usada para embalar itens para sobreviver às forças de lançamento e reentrada.

p As amostras, envolto em filamentos de arame, foram carregados por um astronauta da ISS em um carrossel giratório fechado em uma das caixas de luvas da estação. Um programa de software aplicaria corrente elétrica aos fios para aquecer os materiais e produzir fumaça. A fumaça foi então "envelhecida" em uma câmara para simular o tempo que levaria para se formar em um cenário de incêndio real. Em cada uma das MESMAS execuções, a fumaça envelhecida foi direcionada para seis dispositivos:um coletor de amostras (para análise microscópica eletrônica na Terra que definiu a morfologia das partículas de fumaça), um contador de partículas, um detector de fumaça comercial e um monitor de massa usado para medir o tamanho das partículas, e dois detectores de fumaça de espaçonaves diferentes, o modelo de ionização usado durante o programa do ônibus espacial e o sistema fotoelétrico agora a bordo da ISS.

p "Ao controlar e alterar três fatores:a taxa de aquecimento da amostra, o fluxo de ar passando em torno do material aquecido e a idade da fumaça gerada, obtivemos dados valiosos sobre a fumaça de uma variedade de condições de incêndio possíveis, "disse Tom Cleary, um autor no FSJ papel e o engenheiro do NIST que calibrou o equipamento usado no SAME.

p A avaliação do desempenho do detector de fumaça ISS atual produziu uma descoberta um tanto perturbadora.

p “As grandes partículas de fumaça produzidas pelo superaquecimento da celulose, as amostras de silicone e Pyrell foram facilmente coletadas pelo detector fotoelétrico ISS de dispersão de luz, "disse Marit Meyer, um engenheiro de pesquisa aeroespacial no NASA Glenn Research Center em Cleveland, Ohio, e autor principal no FSJ papel. "Contudo, frequentemente falhava em detectar as partículas menores de fumaça de Teflon e Kapton, uma grande preocupação porque ambos os materiais são amplamente usados ​​em eletrônicos, que são a fonte mais provável de fogo e fumaça no espaço. "

p Meyer acrescentou que o detector de ionização mais antigo da era do ônibus espacial se saiu apenas ligeiramente melhor para a fumaça de Teflon.

p "Considerando a ampla variedade de materiais e condições de aquecimento possíveis em um incêndio de nave espacial, bem como as complicações de aerossóis de fundo no ambiente da cabine, como poeira, concluímos que nenhum método de detecção de fumaça disponível atualmente é sensível o suficiente para detectar todos os tamanhos de partículas de fumaça possíveis, ", disse ela." Mais pesquisas são necessárias para entender melhor como os incêndios se comportam na microgravidade, e, por sua vez, a melhor forma de detectá-los o mais cedo possível por qualquer tipo de fumaça que eles criem. "

p Ajudar a fornecer esse conhecimento é o objetivo do estudo de incêndio de próximo nível da NASA, o experimento de fogo da nave espacial, também conhecido como Saffire. Durante três testes realizados em 2016 e 2017, navios de carga ISS não tripulados no final de suas missões foram transformados em laboratórios de incêndio orbitais, completo com sondas, sensores, câmeras e outros dispositivos sofisticados. Equipes de terra incendiaram remotamente as amostras de combustível Saffire, monitorou o progresso do teste, e coletou os dados de incêndio produzidos. Cada experiência terminou apropriadamente com o veículo queimando na atmosfera da Terra.

p Mais três queimadas de Saffire estão programadas para 2019 e 2020, que também incluirá medições de partículas de fumaça. Tal como acontece com o SAME, O Cleary do NIST calibra todos os instrumentos de partículas de fumaça usados ​​no programa.