Ogień na statku kosmicznym — śmiertelne zagrożenie

Naukowcy zbadali ryzyko pożaru na statkach kosmicznych. Wyniki wskazują, że ogień podczas planowanych misji eksploracyjnych, takich jak lot na Marsa, może rozprzestrzeniać się znacznie szybciej niż na przykład na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Wynika to z niższego ciśnienia otoczenia na statku kosmicznym.

Ogień na statku kosmicznym

.Badacze z Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) na University of Bremen, prowadzili eksperymenty nad rozprzestrzenianiem się pożarów w warunkach zmniejszonej grawitacji od 2016 roku. Warunki środowiskowe były podobne do tych na ISS – z poziomem tlenu w powietrzu do oddychania i ciśnieniem otoczenia podobnym do tego na Ziemi, a także wymuszoną cyrkulacją powietrza. Wcześniejsze badacznia wykazały, że płomienie zachowują się zupełnie inaczej w stanie nieważkości niż na Ziemi.

„Ogień na pokładzie statku kosmicznego jest jednym z najbardziej niebezpiecznych scenariuszy w czasie misji kosmicznych. Nie ma prawie żadnych możliwości dotarcia do bezpiecznego miejsca lub ucieczki. Dlatego kluczowe znaczenie ma zrozumienie zachowania pożarów w tych szczególnych warunkach” – dr Florian Meyer z ZARM.

Jak zauważyli naukowcy, ogień płonie mniejszym płomieniem i rozprzestrzenia się wolniej, co oznacza, że może pozostać niezauważony przez długi czas. Spala się on jednak goręcej i dlatego może również zapalić materiały, które na Ziemi są zasadniczo niepalne. Ponadto niepełne spalanie może wytwarzać więcej toksycznych gazów.

Przeciwdziałanie zagrożeniu

.Nadchodzące misje kosmiczne są obecnie planowane ze zmodyfikowanymi warunkami atmosferycznymi na pokładach statków, przez co załoga będzie narażona na niższe ciśnienie. Zdaniem badaczy da to dwie kluczowe korzyści: astronauci będą mogli szybciej przygotować się do misji poza statkiem, a także dzięki temu będzie mógł on być lżejszy – mieć mniejszą masę, co pozwoli zaoszczędzić paliwo. Wadą tej zmiany jest, że przy niższym ciśnieniu załoga będzie potrzebować większej ilości tlenu w powietrzu do oddychania, co może mieć niebezpieczne konsekwencje w przypadku pożaru.

Badacze wiedzą, że prędkość przepływu powietrza ma również duży wpływ na rozprzestrzenianie się ognia. Naukowcy obserwowali rozprzestrzenianie się płomieni po zapaleniu folii ze szkła akrylowego i analizowali, jak ogień reaguje, gdy jeden z trzech parametrów – ciśnienie otoczenia, zawartość tlenu i prędkość przepływu – zmienia się w różnych proporcjach.

Jak podkreślają inżynierowie chociaż niższe ciśnienie ma efekt tłumiący ogień, to jednak przeważa wpływ zwiększonego poziomu tlenu w powietrzu, przez co pożar szybciej się rozprzestrzeni. Zwiększenie poziomu tlenu z 21 proc. (jak na ISS) do planowanych 35 proc. dla przyszłych misji kosmicznych spowoduje trzykrotnie szybsze rozprzestrzenianie się ognia. Oznacza to ogromny wzrost zagrożenia dla załogi w przypadku pożaru.

„Nasze badania podkreślają krytyczne czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy opracowywaniu protokołów bezpieczeństwa pożarowego dla astronautycznych misji kosmicznych. Rozumiejąc, w jaki sposób płomienie rozprzestrzeniają się w różnych warunkach atmosferycznych, możemy zmniejszyć ryzyko pożaru i poprawić bezpieczeństwo załogi” – podsumowuje Florian Meyer.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG