Содержание
Что такое горение? Это химическая реакция окисления с выделением большого количества тепла и образованием раскалённых продуктов сгорания. Процесс горения может происходить только при наличии горючего вещества, кислорода и при условии, что продукты окисления будут отводиться из зоны горения.
Посмотрим, как устроена свечка и что именно в ней горит. Свечка — скрученный из хлопчатобумажных нитей фитиль, залитый воском, парафином или стеарином. Многие думают, что горит сам фитиль, но это не так. Горит как раз вещество вокруг фитиля, точнее, его пары. Фитиль же нужен для того, чтобы расплавившийся от тепла пламени воск (парафин, стеа-рин) поднимался по его капиллярам в зону горения.
Чтобы проверить это, можно провести небольшой эксперимент. Задуйте свечку и тут же поднесите горящую спичку в точку выше фитиля сантиметра на два-три, туда, где поднимаются вверх пары воска. От спички они вспыхнут, после чего огонь опустится на фитиль и свечка загорится снова (подробнее см. опыт).
Итак, горючее вещество есть. Кислорода в воздухе тоже вполне достаточно. А как быть с отводом продуктов сгорания? На земле с этим проблем нет. Воздух, нагретый теплом пламени свечи, становится менее плотным, чем окружающий его холодный, и поднимается вверх вместе с продуктами сгорания (они образуют язычок пламени). Если же продукты сгорания, а это углекислый газ CO2 и пары воды, останутся в зоне реакции, горение быстро прекратится. Убедиться в этом легко: поставьте горящую свечку в высокий стакан — она погаснет.
А теперь подумаем, что же произойдёт со свечкой на космической станции, где все предметы находятся в состоянии невесомости. Разница в плотности горячего и холодного воздуха уже не будет вызывать естественную конвекцию, и через непродолжительное время в зоне горения не останется кислорода. Зато образуется избыток окиси углерода (угарного газа) CO. Однако ещё несколько минут свеча будет гореть, а пламя приобретёт форму шара, окружающего фитиль.
Не менее интересно узнать, какого цвета будет пламя свечи на космической станции. На земле в нём преобладает жёлтый оттенок, обусловленный свечением раскалённых частиц сажи. Обычно огонь горит при температуре 1227—1721 о С. В невесомости же было замечено, что по мере исчерпания горючего вещества начинается «холодное» горение при температуре 227—527 о С. В этих условиях смесь предельных углеводородов в составе воска выделяет водород Н2, который придаёт пламени голубоватый оттенок.
А зажигал ли кто-нибудь настоящие свечи в космосе? Оказывается, зажигали — на орбите. Впервые это было сделано в 1992 году в экспериментальном модуле космического корабля «Spece Shattle», затем в космическом корабле NASA «Колумбия», в 1996 году опыт повторили на станции «Мир». Конечно, этой работой занимались не из простого любопытства, а для того, чтобы понять, к каким последствиям может привести пожар на борту станции и как с ним бороться.
С октября 2008-го по май 2012 года подобные эксперименты проводились по проекту NASA на Международной космической станции. На этот раз космонавты исследовали горючие вещества в изолированной камере при разных давлениях и разном содержании кислорода. Тогда и было установлено «холодное» горение при низких температурах.
Напомним, что продукты сгорания на земле — это, как правило, углекислый газ и пары воды. В невесомости же, в условиях горения при низких температурах, выделяются высокотоксичные вещества, в основном угарный газ и формальдегид.
Исследователи продолжают изучать горение в невесомости. Возможно, результаты этих экспериментов лягут в основу разработки новых технологий, ведь почти всё, что делается для космоса, через некоторое время находит применение на земле.
Теперь мы понимаем, что режиссёр Джордж Лукас, снявший «Звёздные войны», всё-таки сильно ошибся, изображая апокалиптический взрыв космической станции. На самом деле взорвавшаяся станция будет выглядеть как короткая яркая вспышка. После неё останется огромный голубоватый шар, который очень быстро погаснет. А если вдруг на станции что-то загорится по-настоящему, нужно без промедления автоматически отключить искусственную циркуляцию воздуха. И тогда пожар не случится.
Воск — непрозрачная, жирная на ощупь, твёрдая масса, которая плавится при нагревании. Состоит из сложных эфиров жирных кислот растительного и животного происхождения.
Парафин — воскоподобная смесь насыщенных углеводородов.
Стеарин — воскоподобная смесь стеариновой и пальмитиновой кислот с примесью других насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
Естественная конвекция — процесс теплопередачи, обусловленный циркуляцией воздушных масс при их неравномерном нагревании в поле тяготения. Когда нижние слои нагреваются, они становятся легче и поднимаются, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова.
«Олимпийский факел Сочи-2014 запустили в космос. На пресс-конференции накануне пуска сами космонавты рассказали, что олимпийский факел вынесут в безвоздушное пространство и передадут из рук в руки два члена экипажа станции, Олег Котов и Сергей Рязанский. По словам корреспондента Русской службы Би-би-си, на борту МКС факел зажигать не станут по соображениям безопасности. А в открытом космосе, где нет кислорода, огонь, как известно из физики, не может гореть в принципе. «Есть некоторая абсурдность ситуации. Факел, как известно, не будет зажжен. Его доставят на орбитальную станцию, чтобы он просто побывал на орбите».
То, что Олимпийский Огонь погас в Кремле, прежде чем побывать в руках Путина, а затем был зажжен заново на глазах всего мира от зажигалки (то есть олимпийским огнем, идея которого с времен античности – преемственность, непрерывность, единство — быть перестал) а потом гас на улицах Москвы, потом в Петербурге и еще много раз, и при этом погасанию и зажиганию символа единения человечества только в России не придается никакого значения, не случайно. Это – отражение принципа. Согласно которому Власть может объявить что угодно чем угодно когда угодно. Новая стадия отражения этого Нового Понимания – вынесение огня в космос. Где огонь не может гореть по причине отсутствия в вакууме кислорода. А потому при передаче огня в открытом космосе российскими космонавтами из рук в руки огня не будет. Передавать олимпийский огонь один российски космонавт другому российскому космонавту будет – но не будет огня. Ни олимпийского, ни не олимпийского – никакого. Однако при этом весь мир должен считать, что огонь есть. И что именно огонь, которого нет, передается в Открытом Космосе. Хотя погашение олимпийского огня не просто дурной символ. Если Олимпийский Огонь тушат сознательно – это хуже, чем даже кощунство – это открытый вызов здравому смыслу и всей истории человечества. Как в сказке у Андерсена о Голом Короле. Если король гол но приказано видеть, что он одет – значит весь мир рукоплещет великолепному одеянию повелителя. То, что огонь передан в космосе одним российским космонавтом другому российскому космонавту, должен видеть весь мир. Считая, что огонь есть – в то время, как его нет. Такое вот сумасшествие. Которое только глядя из Кремлевской Стены кажется триумфом Российской Науки и Техники. Тогда как всему остальному здравомыслящему человечеству представляется несомненным доказательством глубокого погружения в параною. В которую Посткоммунистическая Россия пытается погрузить остальной мир. Который пока что не всюду сошел с ума.
И это не единичный пример. Это принцип. 4 Ноября весь российский народ во главе с Патриотами празднует окончание смуты, приведшей к возведению на трон Романовых. А через три дня, седьмого ноября, те же самые патриоты, во главе Народа празднуют начало смуты, результатом которой было убийство Романовых и ликвидация царизма. Хотя казалось бы: праздновать и восхождение Романовых (с постановкой и восстановлением памятников) и уничтожение Романовых один и тот же народ не может. Ан может. И еще как! При условии нахождения в состоянии паранойи. Или летаргической жизни.
Милицию переименовали в полицию, но празднуют день милиции. Потому что праздновать день полиции – значит на весь мир и своему народу славить полицейский режим. В декабре отмечают день чекиста (как его называют любовно: официально работника Органов Безопасности). Однако именно так – чекистами и Органами Безопасности называли и народный комиссариат внутренних дел (НКВД), и КГБ, и ЧК, в подвалах из пистолетов в упор уничтожавшее дворян, священников, интеллигентов и мужиков, и сотрудников этих проклинаемых органов, которые благополучно мигрировали из одних названий в другие. Которые, вроде бы, не прославляются. Но в то же самое время и празднуются. И чествуются всенародно! И проклинаются, и прославляются. Ну разве не паранойя?
Не пора ли стране наконец стать на дорогу Разума? Вспомнив, что огонь Прометея символизирует разум. Не радоваться тому, что огонь Прометея в России (впервые зажженный от нового прометея – зажигалки безвестного охранника, который так и несут) тухнет. И не тушить его с гордостью, чтобы бредово пронести через космос, где огня быть не может. Не превращать идею преемственности огня в передачу эстафетного истукана. К тому же не передачу даже, а чекаясь основаниями фикелов, как стаканАми, в которых огонь иногда горит а иногда — нет. То есть пустыми стаканами. Или передача из рук в руки пустого стакана (факела без огня). Как в космосе: передача огня, которого нет и не может быть. Совсем с ума посходили.
Коль идея непрерывности Олимпийского Огня в России переосмысливается настолько, что не только случайное, но и намеренное потухание огня считают огнем, так лучше уж сделать следующий логический шаг. Нести с высоко поднятой головой и рукой стакан, а не факел. В который при встрече Этапов следующему и предшествующему факелоносцам (а в реалии стаканоносцам) наливает до краев водки мисс этого города (района, села) — или руководитель Администрации. Они чекаются и выпивают. После чего несут стакан далее. Граненый, родимый! По моему, в миллион раз более логично, чем тушить факел: случайно (как происходило в Кремле, зажжа его заново от зажигалки согласно принципу: В РОССИИ ПРОМЕТЕЕМ МОЖЕТ БЫТЬ ВСЯКИЙ!) или намеренно, в космосе. А зажигать заново от чего попадя. По крайней мере состояние передается друг другу по всей стране. Суверенное, каждому дорогое. То есть хоть что-то. А не незнамо что.
Все эти сумасшествия являются следствием главного. В России потух огонь Прометея. Огонь или не огонь, гол Король (ГенСек, Президент) или одет – никакого значения не имеет. Что приказано видеть – то существует. А чему приказано не быть – того нет. Небытие определяет сознание. Вот что является основой первооснов.
«Если на клетке слона прочтёшь надпись «буйвол», не верь глазам своим» — писал Козьма Прутков. Подразумевая, что не надо верить глазам, которые читают абсурдную надпись. Даже великий сатирик не мог предвидеть, что в современной России эта зримая шутка будет переиначена. Население приучают не видеть слона, если на клетке написано «буйвол». А видеть буйвола, которого в клетке нет – если начальство сказало, что в клетке буйвол. Хотя в действительности там слон, муравей, или вообще пустота. Видеть любое небытие, которое приказано видеть. Видеть огонь, которого нет, если правительство утверждает, что он горит в космосе. И вообще быть счастливым в бреду. Любом бреду. Если бред этот изречен Свыше. И передан по телевидению.
С новым счастьем, дорогие товарищи переименованные в господ. Счастьем нахождения под гипнозом!
Вечером 11 июня планово сошел с орбиты и сгорел в атмосфере грузовой корабль Cygnus OA-7 «Джон Гленн». После отстыковки от МКС он провел неделю в свободном полете, запустил четыре кубсата и устроил пожар на борту. Точнее, это был эксперимент SAFFIRE-III — Spacecraft Fire Experiment (Эксперимент «огонь на корабле»). Третий по счету эксперимент был последним в серии и является отличным поводом поговорить об опытах с пламенем в невесомости.
Фотография Everyday Astronaut/Tim Dodd
Пожар на свалке
Главная задача серии экспериментов SAFFIRE — сбор данных для создания компьютерных моделей распространения пламени по материалам, используемым на космических кораблях. Это позволит серьезно уменьшить опасность пожаров на кораблях будущего. На МКС по соображениям безопасности нельзя проводить большие эксперименты с горением, поэтому SAFFIRE зажигали в заполненном мусором грузовом корабле, который и так должен был скоро прекратить свое существование. Конструктивно SAFFIRE представляет из себя большой ящик, в котором в потоке воздуха от вентиляторов поджигаются образцы.
Внешний вид SAFFIRE, фото NASA
Схема эксперимента, рисунок NASA
В июне 2016, во время первого эксперимента серии, SAFFIRE-I, подожгли отрез ткани из смеси хлопка и стеклопластика размером 0,4х1 метр. Чтобы было понятно, насколько это много, предыдущий рекорд составлял 10 см. Для того, чтобы посмотреть на поведение огня в различных условиях, вентиляторы в процессе эксперимента меняли направление движения воздуха. А выглядело горение так:
В ноябре 2016, во втором эксперименте серии, SAFFIRE-II, сожгли девять небольших «карточек» из различных материалов, чтобы определить степень их огнестойкости и влияние толщины материала на распространение огня. На видео ниже показано горение оргстекла, из которого собираются делать иллюминаторы космических кораблей и термостойкого материала Nomex, использующегося и в земной спецодежде.
Ну и, наконец, в третьем эксперименте, прошедшем в начале июня, сожгли такое же полотно ткани, что и в первом, но при другой скорости воздушного потока. После первого эксперимента данные были введены в компьютерную модель, получены определенные результаты, и в третьем эксперименте проверялась предсказательная способность этой модели. Если скорость горения такого же материала при другой интенсивности обдува совпала с предсказанной компьютером, значит модель построили правильно.
A first look at our latest fire in space! More on the #Saffire experiment & why we’re studying fire in microgravity: https://t.co/J9DaP72JGf pic.twitter.com/0aMg2sOU2U
В целом же было обнаружено, что пламя распространяется медленнее, чем ожидалось. Оценка скорости пламени по маленьким образцам, которые сжигались в других экспериментах раньше, оказалась завышенной в три раза. И это не является однозначно хорошим открытием — такое медленное пламя может производить меньше дыма, из-за чего пожар могут обнаружить и начать устранять позже.
Почему образцы сжигались в условиях обдува воздухом? Дело в том, что в пилотируемых кораблях обязательно работают вентиляторы, чтобы в воздухе, который не перемешивается в невесомости из-за отсутствия конвекции, не возникли потенциально опасные для человека локальные концентрации углекислого газа.
Программа SAFFIRE не закончена, в процессе разработки находятся эксперименты IV-VI.
Порежь басы с пряностями
Несмотря на серьезные ограничения безопасности, на МКС хватает того, что можно зажечь с одобрения ЦУПа. Для того, чтобы ситуация не вышла из под контроля, на станцию еще в 2002 году привезли специальную перчаточную камеру MSG — Microgravity Science Glovebox.
Наземный аналог для тренировки, фото ЕКА
В MSG есть немаленький изолированный объем, который используют для безопасной работы с жидкостями, опасными веществами и огнем. При необходимости в камере можно даже создать пониженное давление, чтобы в случае аварийной разгерметизации содержимое не стало разлетаться. И в ней проводятся несколько экспериментов, связанных с огнем.
BASS — The Burning and Suppression of Solids («Горение и тушение твердых тел») занимается вопросами горения различных материалов. Исследуются плоские образцы 10 см х 1 или 2 см, стержни и части сферы. Именно в этом эксперименте жгли оргстекло и хлопок со стеклопластиком, данные по горению которых уточняет SAFFIRE. Удается получить не только интересную информацию о поведении горящих материалов в невесомости, но и просто восхитительные фотографии:
Здесь и далее фото NASA
SPICE — Smoke Point in Coflow Experiment («Эксперимент максимальной высоты некоптящего пламени в спутной струе») исследует момент, когда газовое пламя начинает образовывать сажу. Это должно быть полезным для изучения распространения огня и механизмов образования сажи при горении материалов в невесомости. Развитием SPICE является эксперимент SLICE.
Эксперименты SAME и SAME-R изучают распространение дыма и проверяют работу датчиков дыма.
В целом за несколько лет количество проведенных экспериментов исчисляется сотнями.
Медуза из пламени
Оборудование эксперимента FLEX
Отдельная установка была доставлена на МКС для эксперимента FLEX — FLame Extinguishment Experiment (Эксперимент «Тушение огня»). Он изучает горение жидкого топлива в условиях различного атмосферного давления и с возможным присутствием в воздухе углекислоты или гелия. Именно в этом эксперименте были получены своеобразные «огненные медузы», которые по принципу функционирования скорее всего близки к пульсирующему воздушно-реактивному двигателю.
Наглядная схема работы установки и «медуза».
Также интересно отметить, что в некоторых случаях во время эксперимента появлялось холодное пламя. Обычное пламя при горении углеводородов производит сажу, диоксид углерода и воду. В холодном же пламени образуются угарный газ и формальдегид. Теоретически, полученные знания о холодном пламени могут помочь создать в будущем более эффективные двигатели внутреннего сгорания.
Свечи перед пультом
Справа — свеча, горящая в земных условиях
По данным энциклопедии «Мировая пилотируемая космонавтика» первую свечу в невесомости попробовали зажечь в 1992 году в миссии шаттла STS-50. Свеча загорелась, но из-за отсутствия конвекции пламя получилось круглым и другого цвета. Примерно 80 свечей сожгли на станции «Мир». Без притока воздуха из-за конвекции пламя может получать кислород только благодаря диффузии и обычно гаснет достаточно быстро из-за обеднения кислородом воздуха в непосредственной близости. Но, по некоторым источникам, рекорд длительности горения составил 45 минут вместо 10 в земных условиях.
Пламя получалось настолько бледным, что 35-мм камере пришлось делать фотографии вместо видео. Хорошо, что фото- и видеотехника с тех пор сильно шагнули вперед.
Секс, НЛО и пиромания
Про миссию шаттла STS-75 я рассказывал уже три раза. Им «повезло» еще за много лет до старта — в фейке про якобы эксперименты с сексом в космосе был именно их номер. Именно они запускали «спутник на веревочке», и кадры съемок этого спутника были приняты за НЛО. И один из экспериментов с пламенем в невесомости был проведен как раз в этом полете. Член экипажа Джеффри Хоффман пошутил:
Еще в бойскаутах я отличался пироманией. Я люблю пламя, а в невесомости оно ведет себя поразительно, совсем иначе [чем на Земле]
В распоряжении экипажа была небольшая перчаточная камера, в которой зажгли обычную свечку для праздничного торта и сожгли несколько бумажных образцов. На послеполетной пресс-конференции об экспериментах с пламенем начинают рассказывать с 8:17. Любопытно, что, когда поток воздуха шел справа налево, кусок бумаги вправо горел быстрее, чем влево, что противоречит земному опыту. На 11 минуте очень красиво выглядят расходящиеся участки тления бумаги, один из астронавтов даже пошутил «не позволяйте этому вырваться из клетки».
В боевых условиях
Единственный настоящий пожар в невесомости произошел 23 февраля 1997 года на станции «Мир» — загорелась шашка регенерации кислорода.
Шашки регенерации, фото NASA
Обгоревшая шашка
Огонь горел примерно 90 секунд, не нанес критических повреждений, но большие проблемы доставило задымление — не было понятно, насколько безопасно находиться на станции. Космонавты сначала надели изолирующие противогазы, но у них был ограничен ресурс, и вскоре пришлось рискнуть и снова начать дышать воздухом станции. Уже потом на земле сожгли десятки шашек из этой партии, но не смогли повторить проблему, похоже, к пожару привел единичный дефект.
Об аварии был снят очень неплохой фильм.