Compreender como o fogo se espalha e se comporta no espaço é crucial para a segurança dos futuros astronautas e para compreender e controlar o fogo aqui na Terra.

A microgravidade também é crucial para os pesquisadores de combustão testarem alguns dos princípios básicos do campo. "Se você olhar para qualquer livro sobre combustão, quase todas as teorias desenvolvidas ignoram a influência da gravidade, ", diz o cientista do Glenn Research Center da NASA, Daniel Dietrich.

O foco principal dos experimentos de combustão em microgravidade tem sido relacionado à segurança contra incêndios no espaço ou a uma melhor compreensão da combustão prática na Terra e no espaço. A gravidade reduzida cria chamas que parecem muito diferentes das vistas aqui na Terra:com a quase ausência de gravidade na estação espacial, as chamas tendem a ser esféricas. Na terra, gases quentes do aumento da chama enquanto a gravidade puxa o resfriador, ar mais denso para o fundo da chama. Isso cria a forma da chama, bem como um efeito de cintilação. Na microgravidade, esse fluxo não ocorre. Isso reduz as variáveis ​​em experimentos de combustão, tornando-os mais simples e criando chamas de formato esférico.

Aprender a fazer chamas mais limpas ou mais eficientes pode ter um impacto em muitas áreas de nossas vidas. "A maior parte de nossa eletricidade nos EUA é gerada por combustão, "diz o cientista do projeto Glenn Dennis Stocker." Em relação ao transporte de energia, onde estaríamos sem combustão? Portanto, a combustão é uma grande parte de nossas vidas modernas. "

Tal como acontece com outras pesquisas de estação espacial, experimentos com combustão são desenvolvidos para serem conduzidos com segurança e sem risco para a espaçonave ou sua tripulação. É por isso que o Bastidor Integrado de Combustão (CIR) foi criado e lançado na Estação Espacial Internacional em 2008. O CIR, junto com recursos como a Microgravity Science Glovebox, criou um ambiente seguro para estudar a combustão sem colocar a tripulação em perigo. O CIR fornece hardware de uso geral para suportar uma ampla gama de experimentos de combustão. Os pesquisadores também forneceram o hardware adicional necessário para conduzir uma variedade de experimentos com chamas.

"Uma das maiores descobertas, não só no programa de microgravidade, mas provavelmente nos últimos 20-30 anos de pesquisas sobre combustão ocorreram durante os experimentos FLEX na estação espacial, "diz Dietrich. O Flame Extinguishment Experiment (FLEX) estava analisando a eficácia dos supressores de incêndio estudando as gotas de combustível em combustão no CIR, quando os pesquisadores acidentalmente fizeram uma descoberta surpreendente relacionada a chamas frias, ou aparente "queima" contínua após a extinção da chama sob certas condições.

"Não é importante apenas do ponto de vista teórico nerd da combustão, mas também de um ponto de vista prático, "diz Dietrich." As reações químicas de baixa temperatura que podemos estudar em instalações como a estação espacial são muito importantes em sistemas reais de combustão como motores. "

Contudo, o CIR não é a única forma de realizar experimentos de combustão usando a estação espacial. Um conjunto de exceções notáveis ​​são os experimentos de Saffire que ocorreram a bordo de uma espaçonave Cygnus destravada depois que eles se separaram da estação. Uma vez que esses experimentos ocorreram fora da estação espacial, eles poderiam estudar tópicos como a propagação do fogo e o uso de oxigênio em chamas maiores na microgravidade.

Atualmente, os cientistas estão conduzindo um conjunto de experimentos conhecido como Combustão Avançada via Experimentos de Microgravidade (ACME) no laboratório orbital. Esses testes são agrupados porque usam o mesmo conjunto modular de hardware na estação. Juntos, eles produzirão dados que podem ajudar a melhorar a eficiência do combustível e reduzir a produção de poluentes na combustão prática na Terra.

Uma dessas investigações ACME, conhecido como Flame Design, concentra-se na fuligem, o resíduo de carbono deixado para trás quando a matéria orgânica (ou outro material contendo carbono) não queima totalmente. A fuligem causa problemas ambientais e de saúde, mas também pode ser útil de várias maneiras; por exemplo, aumentando o calor radiante. O calor radiante é o motivo pelo qual você se sente mais aquecido quando está sob a luz solar direta do que quando está na sombra.

Normalmente, a maioria das chamas na Terra queima no ar. O gás inerte é introduzido ao mesmo tempo que o oxigênio para a combustão na Terra. Esta investigação, em vez disso, introduz o gás inerte com o combustível, em vez de com o oxigênio. "Acontece que, tem um grande impacto na chama, "diz o investigador principal Richard Axelbaum." Neste caso, mesmo que as temperaturas das chamas possam ser as mesmas, quer você introduza o inerte com o oxidante ou o combustível, o impacto para a formação de fuligem ou força da chama é substancialmente diferente. "

A investigação do Flame Design está estudando a quantidade de fuligem produzida em diferentes condições de chama. Cada teste produz uma chama e pode produzir aglomerados de fuligem que brilham em amarelo quando quentes. Esses aglomerados crescem em microgravidade do que na Terra porque a fuligem permanece mais tempo dentro da chama.

Os resultados deste experimento podem permitir o desenho de chamas mais fuliginosas ou sem fuligem, dependendo da necessidade de uma aplicação específica. "Quando você terminar completamente o processo de combustão, em geral, você deseja eliminar totalmente a fuligem. Isso é verdade quando você está produzindo energia, "diz Axelbaum." Existem alguns outros casos em que seu objetivo é produzir negro de fumo, que é uma forma de fuligem. esses resultados podem ajudar a criar projetos de queimadores mais eficientes e menos poluentes.

O conhecimento obtido com esses experimentos de combustão a bordo do laboratório orbital está nos ajudando a entender melhor o fogo aqui na Terra, mas será crucial na preparação para missões futuras além da órbita baixa da Terra. "Parte do futuro é olhar para a gravidade parcial, "diz Stocker." Entender isso será importante para a segurança contra incêndios em outros mundos, como a Lua ou Marte. "