Lý do khiến NASA tiến hành 1.500 thí nghiệm đốt cháy trên Trạm vũ trụ quốc tế
Kể từ thời thơ ấu, chúng ta đã được người lớn khuyên không nên chơi đùa với lửa. Bởi dù có liên quan nhiều tới cuộc sống thường nhật như dùng để sưởi ấm, đun nấu, sản xuất điện và hơn thế nữa, lửa lại là thứ rất nguy hiểm.
Chúng ta đều được dạy dỗ thiên về việc làm sao để dập một đám cháy, thay vì khiến một ngọn lửa bùng lên. Chúng ta nghe rất nhiều những cảnh báo về việc lửa có thể gây tai họa như thế nào nếu không được xử lý cẩn thẩn và mọi ngọn lửa cần phải đặt dưới một sự kiểm soát.
Tuy nhiên khi trở thành người lớn và đặc biệt nếu là một khoa học gia, chúng ta lại có được đặc quyền nhận tiền để chơi với lửa.
Điều thú vị là dù lửa là thứ khá quen thuộc, vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa biết về "hành vi" của ngọn lửa. Nhân loại đang hướng tới một cuộc sống trong đó chúng ta sẽ đi vào không gian nhiều hơn, sống tại môi trường vi trọng lực lâu hơn. Vì thế, điều quan trọng là chúng ta phải biết rõ về hành vi của ngọn lửa trong môi trường không gian vi trọng lực, để chuẩn bị đối phó cho các kịch bản xấu và tồi tệ.
Để làm được điều này, một nhóm các nhà nghiên cứu gồm chuyên gia từ Trung tâm nghiên cứu Glenn và Đơn vị Khoa học Vật lý của Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đã thực hiện nhiều thí nghiệm về lửa cháy trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS).
Hoạt động thử nghiệm có tên chính thức là "Đốt cháy Nâng cao thông qua Các thử nghiệm Vi trọng lực" (ACME). Dự án bắt đầu từ năm 2017, gồm 6 đợt tiến hành thử nghiệm đốt cháy nhiều loại khí, cũng như nhiên liệu hóa hơi trong điều kiện chúng chưa được trộn sẵn thành nhiên liệu dễ cháy.
Các ngọn lửa hình thành từ những nhiên liệu chưa được trộn sẵn này là để mô phỏng điều kiện trong không gian vi trọng lực, khi nhiên liệu và chất oxy hóa được tách rời nhau, không trộn lẫn từ trước như ở dưới mặt đất.
Thiết bị phục vụ nghiên cứu ngọn lửa cháy trong chương trình ACME khi còn được lắp đặt trên ISS. (Nguồn: NASA)
"Môi trường vi trọng lực giúp các nhà nghiên cứu có thể khám phá hành vi của ngọn lửa mà không chịu ảnh hưởng từ trọng lực. Vì thế họ có thể điều tra các nguyên tắc vật lý nằm ẩn dưới cấu trúc của ngọn lửa và hành vi của nó," Dennis Stocker, Nhà khoa học chính của dự án ACME ở Trung tâm Glenn cho biết. "Kiến thức thu được có thể giúp các nhà thiết kế và kỹ sư dưới Trái đất phát triển các lò đốt, máy phát điện, nồi hơi và các hệ thống đốt khác hiệu quả hơn, gây ô nhiễm ít hơn và an toàn hơn."
Sáu đợt thí nghiệm ACME bao gồm những hoạt động sau:
Thí nghiệm mô phỏng tốc độ cháy (BRE). Thí nghiệm BRE nhằm cho thấy vật liệu có thể cháy nhiều phút trong tình trạng không có sự hiện diện của dòng khí, yếu tố đặc trưng của các tàu vũ trụ có người lái sẽ được dùng trong nhiều nhiệm vụ chinh phục không gian tương lai.
Thí nghiệm ngọn lửa khuếch tán (CLD Flame). Nhiều nghiên cứu, đặc biệt là các nghiên cứu đã được tiến hành trong môi trường vi trọng lực, cho thấy chúng ta còn thiếu nhiều khả năng dự đoán với những ngọn lửa khi nhiên liệu cháy bị pha loãng cực độ.
Thí nghiệm ngọn lửa mát với các loại khí.
Thí nghiệm tác động của lưới từ lên ngọn lửa khuếch tán (E-FIELD FLAMES)
Thí nghiệm thiết kế ngọn lửa
Thí nghiệm cấu trúc và phản ứng của ngọn lửa khuếch tán hình cầu
Các thí nghiệm nêu trên được thực hiện trên một thiết bị phần cứng duy nhất đặt trên ISS. Hoạt động thí nghiệm được điều khiển từ tra tại Trung tâm Glenn. "Tổng cộng chúng tôi đã có hơn 1.500 lần thực hiện các thí nghiệm đốt cháy, tức nhiều hơn 3 lần con số dự tính ban đầu," Stocker tiết lộ. "Chúng tôi đã tìm thấy vài thứ thuộc diện "lần đầu được phát hiện", đáng chú ý là trong các lĩnh vực ngọn lửa mát và ngọn lửa hình cầu."
Stocker cho biết thêm rằng khoảng 50 nhân viên của Trung tâm Glenn và các học viện khác nhau ở Mỹ đã hỗ trợ ACME trong quá trình nghiên cứu dài 4 năm rưỡi. Ngoài ra, hơn 30 phi hành gia từ 6 nước cũng đóng vai trò quan trọng, giúp thiết bị thử nghiệm ngọn lửa cháy của NASA ở trên ISS luôn hoạt động tốt.
Hiện các thiết bị phần cứng phục vụ cho chương trình ACME đã được tháo dỡ khỏi ISS để có chỗ trống lắp thiết bị thử nghiệm thuộc chương trình SoFIE nhằm kiểm tra khả năng đốt cháy và dập ngọn lửa hình thành từ nhiên liệu rắn. Các thiết bị phần cứng của chương trình ACME sẽ hạ cánh trở lại Trái đất trong những tháng tới đây và sẽ được đưa lên quỹ đạo Trái đất trở lại nếu giới khoa học còn muốn thực hiện thêm những thí nghiệm khác về ngọn lửa.
