Płomienie w kosmosie

Gdyby na statku kosmicznym znajdującym się na orbicie wybuchł pożar, astronauci zwalczaliby płomienie w nieco inny sposób niż na Ziemi. Pożary w kosmosie to nie to samo, co pożary na Ziemi…
Płomienie w kosmosie tworzą się i rozpraszają w zupełnie inny sposób, niż ma to miejsce na powierzchni naszej planety. Jest to związane z charakterystyką mikrograwitacji. Na Ziemi chłodnie powietrze opada, natomiast gorące gazy unoszą się. W warunkach nieważkości nie zachodzą takie procesy, więc gazy przybierają postać sferyczną. Oczywiście, cały czas mówimy tutaj o zamkniętych pomieszczeniach, a nie samej przestrzeni kosmicznej, gdzie panuje próżnia i nie może dojść do wybuchu pożaru. To właśnie grawitacja sprawia, że ​​płomień na Ziemi ma wydłużony, szpiczasty kształt. w stanie nieważkości, przy mikrograwitacji płomień układa się równomiernie we wszystkich kierunkach, tworząc kulisty kształt. Na Ziemi świeca płonie wysokim, żółtym płomieniem. W kosmosie na środku knota płonie mniejszy, niebieski płomień.

Konwekcja, ruch powietrza, jest ważnym sposobem przenoszenia ciepła do innych przestrzeni. Bez powietrza pożary nie rozprzestrzeniają się tak szybko. Wentylatory na stacji kosmicznej zastępują naturalną konwekcję i mogą dostarczyć powietrze potrzebne do spalenia ognia. W takich okolicznościach ogień może rozprzestrzeniać się w dowolnym kierunku, a nie tylko w górę.
Wszystkie materiały lecące w kosmos są testowane pod kątem palności na Ziemi w specjalnej komorze testowej i zapalane gorącym drutem. Niektóre przedmioty są jednak tak ważne dla powodzenia misji, że mogą podróżować w kosmos, mimo że są łatwopalne.

Największy pożar na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej – pod kontrolą NASA.
Amerykanie intensywnie przygotowują się do powrotu na Księżyc. Jednym z kluczowych projektów programu Artemis jest zapewnienie bezpieczeństwa mieszkańcom przyszłych baz. Dlatego przeprowadzono kolejny eksperyment z ogniem, badając zachowanie się płomieni w przestrzeni kosmicznej.
W maju tego roku NASA zainicjowała eksperyment noszący nazwę Saffire IV. W jego trakcie, naukowcy wywołali pożar na pokładzie statku towarowego Cygnus, który odłączył się od ISS i udał w stronę ziemskiej atmosfery. Pozwoli on poznać wszystkie zagadki rozprzestrzeniania się ognia na pokładach załogowych kapsuł i statków.
Podczas eksperymentu Saffire IV, naukowcy spalili próbkę tkaniny SIBAL, złożonej z 75% bawełny i 25% włókna szklanego. Gdy płomień rozprzestrzenia się wkrótce po zapłonie, widać jasne plamki świecące na szmatce.
Wcześniej przeprowadzano już podobny eksperyment, jednak z uwagi na bezpieczeństwo ograniczono się do podpalenia przedmiotu o wielkości wizytówki. Teraz, podpalono blok o wymiarach 40x94 cm i właśnie dlatego jest to największy (oficjalny) pożar w kosmosie. Eksperyment przeprowadzono na pokładzie statku Cygnus, który w marcu dostarczał na ISS jedną z największych dostaw zaopatrzenia. Spalony blok wykonano z bawełnianych włókien, stanowił więc dobrą pożywkę dla płomieni.
Na potrzeby Saffire-1 (tak nazwano eksperyment) przygotowano specjalny moduł, który miał uniemożliwić rozprzestrzenianiu się ognia. Eksperyment uruchomiono zdalnie kilka godzin po tym, jak Cygnus odcumował od Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Podczas eksperymentu wykonano sporo zdjęć, jednak naukowcy wciąż czekają na ich przesłanie. I oczywiście trochę potrwa, zanim zostaną one upublicznione.
Kolejne dwa eksperymenty pożarowe są już planowane. W trakcie Saffire-2 spalone ma być pudełko o wymiarach 5x30 cm, by ocenić "granice palności tlenu", natomiast w trakcie Saffire-3 spalona ma być inna duża próbka.
Wykrycie pożaru w kosmosie też różni się od tego na Ziemi. Na Ziemi czujniki dymu są instalowane na suficie lub górnej części ściany, ponieważ jest to kierunek, w którym przemieszcza się dym. W kosmosie dym nie unosi się, więc detektory na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej są umieszczone w systemie wentylacyjnym.
Podczas gdy ISS (International Space Station) nie doświadczyła pożaru, w 1997 r. na Rosyjskiej Stacji Kosmicznej Mir miał miejsce znaczący pożar. Pożar pochodził z generatora tlenu, w którym tlen stanowił gotowe źródło paliwa. Testy wykazały, że w generatorze musiało zabraknąć tlenu, aby ogień się wypalił. Gdyby na ISS wybuchł pożar, astronauci, odpowiednio przeszkoleni na wypadek zagrożenia pożarowego, zastosowaliby trzystopniowy system reagowania. Najpierw wyłączyliby system wentylacji, aby spowolnić rozprzestrzenianie się ognia. Następnie odcięliby zasilanie jednostki objętej pożarem. Wreszcie astronauci użyliby gaśnic, aby ugasić płomienie.
 
Najtragiczniejsze pożary podczas podboju kosmosu
Katastrofa Apollo 1 (1967)
Rozpoczęty w latach 50. podbój kosmosu wszedł w swoją decydującą fazę w drugiej połowie lat 60., kiedy Amerykanie rozpoczęli program Apollo. Niestety pierwsza misja programu zakończyła się tragicznie, jeszcze zanim astronauci opuścili ziemię.
Na 27 stycznia 1967 roku zaplanowano symulację startu rakiety. Sama rakieta nie była zatankowana, ale w ramach prób przygotowywaną ją do całej procedury przedstartowej. Astronauci weszli do modułu dowodzenia o godzinie 13.00, ale dopiero około 14.42 zamknięto właz. Powodem opóźnienia był niezidentyfikowany zapach wewnątrz kapsuły. Przez kolejne godziny prowadzono przygotowania przedstartowe, ale o 18.30 doszło do krótkiego zaniku napięcia. Zaledwie kilka sekund później astronauci poinformowali o pożarze wewnątrz modułu dowodzenia.
Po kilkunastu sekundach panicznych krzyków łączność z modułem dowodzenia została całkowicie zerwana. Dopiero po 5 minutach od pierwszego sygnału o pożarze ratownicy otworzyli właz. Do tego czasu pożar sam się wypalił. Znajdujący się na pokładzie astronauci – Virgil “Gus” Grissom, Edward Higgins White i Roger Chafee zginęli. Pożar był tak intensywny, że ich nylonowe skafandry dosłownie się stopiły.
Po kilku miesiącach śledztwa komisja przygotowała raport w którym wskazano na wiele nieprawidłowości przy organizacji lotu. Przede wszystkim zwrócono uwagę na obecność w module dowodzenia materiałów, które w atmosferze zawierającej 100% tlenu stawały się łatwo palne.
To w połączeniu z złym zabezpieczeniem kabli, które nie powinny były przejść kontroli jakości stwarzało ryzyko spięcia i wybuchu pożaru. Wysokie ciśnienie panujące wewnątrz modułu dowodzenia tylko pogarszało sytuację. Same skafandry astronautów były też problemem. Wykonano je z nylonu, przez co zwiększało się ryzyko ich naelektryzowania.
Katastrofa Challengera (1986)
Noc z 27 na 28 stycznia była na Florydzie wyjątkowo zimna. Temperatura spadła do minus 4,4 stopni Celsjusza, wiał lodowaty wiatr. Ustawiony na stanowisku startowym prom kosmiczny połączony z wielkim zbiornikiem paliwa i dwiema rakietami bocznymi pokrył się warstwą lodu.
Przed startem ekipa techniczna mocno się napracowała, by ją usunąć. 28 stycznia około godzinie 11.38 uruchomiono główne silniki Challengera, a następnie odpalono rakiety wspomagające. Rakieta nośna o wysokości piętnastopiętrowego budynku oderwała się od ziemi i ruszyła powoli do góry. Publiczność zgromadzona w strefie dla widzów zaczęła bić brawa i wznosić radosne okrzyki. Wzlot promu oglądały na
Już niecałą sekundę po starcie na złączu prawej rakiety wspomagającej pojawił się czarny dym, a po nim ogień. Z każdą setną sekundy płomień stawał się coraz większy. Wysoka temperatura i przeciążenia związane z lotem osłabiły dolne mocowanie rakiety i oderwały ją od zbiornika głównego. Uległa ona odchyleniu i uderzyła w zbiornik powodując wyciek paliwa. W miejscu jej wbicia doszło do potężnej eksplozji. Wokół lecącego z prędkością 3 tysięcy kilometrów na godzinę statku pojawiła się wielka kula ognia, a cały zespół rozpadł się na części. Mniejsze i większe fragmenty rozprysnęły się w różne strony, ciągnąc za sobą białe pióropusze dymu. Transmitująca start telewizja pokazała przerażone twarze widzów zebranych na przylądku Canaveral…
Mimo, że na materiale filmowym całość wygląda na wybuch to prom i zbiornik zewnętrzny nie wybuchły. Uwolniony wodór i tlen utworzyły chmurę podobną do kuli ognia, ale nie doszło jednak do jej zapłonu. Zniszczenie zbiornika zewnętrznego przez opór aerodynamiczny spowodowało gwałtowną zmianę położenia 122 tonowego promu (orbitera) powodując także jego rozpad przez opór aerodynamiczny, o zbyt dużych wartościach nieprzewidzianych przez konstruktorów.
Pozostająca w jednym kawałku po rozpadzie orbitera oderwana kabina załogi opuściła gazowy obłok i siłą inercji "kontynuowała" lot po trajektorii balistycznej do wysokości 19,8 km. Potem podobnie jak inne szczątki rozpoczęła spadek swobodny w kierunku oceanu. Astronauci, prawdopodobnie, ale nie na pewno, stracili przytomność w kilka sekund po rozpadzie wahadłowca, z powodu utraty ciśnienia powietrza w kabinie. Być może przynajmniej przez krótki czas kilku astronautów było przytomnych. 3 z 4 odnalezionych osobistych zasobników powietrza zostało uruchomionych. Brakowało w nich mniej więcej tyle powietrza, ile astronauci zużyliby przez pozostałe 2 minuty i 45 sekund lotu aż do zderzenia z oceanem...