Comprender cómo se propaga y se comporta el fuego en el espacio es crucial para la seguridad de los futuros astronautas y para comprender y controlar el fuego aquí en la Tierra.

La microgravedad también es crucial para que los investigadores de la combustión prueben algunos de los principios básicos del campo. "Si miras cualquier libro de texto sobre combustión, Casi todas las teorías que se desarrollan ignoran la influencia de la gravedad, "dice el científico del Centro de Investigación Glenn de la NASA, Daniel Dietrich.

El enfoque principal de los experimentos de combustión en microgravedad se ha relacionado con la seguridad contra incendios en el espacio o con una mejor comprensión de la combustión práctica en la Tierra y en el espacio. La gravedad reducida crea llamas que se ven muy diferentes a las que se ven aquí en la Tierra:con la casi ausencia de gravedad en la estación espacial, las llamas tienden a ser esféricas. En la tierra, los gases calientes de la llama se elevan mientras la gravedad tira más frío, aire más denso al fondo de la llama. Esto crea tanto la forma de la llama, así como un efecto de parpadeo. En microgravedad, este flujo no ocurre. Esto reduce las variables en los experimentos de combustión, haciéndolos más simples y creando llamas de forma esférica.

Aprender a hacer llamas más limpias o más eficientes puede tener un impacto en muchas áreas de nuestras vidas. "La mayor parte de nuestra electricidad en los EE. UU. Se genera por combustión, ", dice el científico del proyecto Glenn Dennis Stocker." En lo que respecta al transporte de energía, ¿Dónde estaríamos sin combustión? Así que la combustión es una gran parte de nuestras vidas modernas ".

Al igual que con otras investigaciones de estaciones espaciales, Los experimentos de combustión se desarrollan para que se realicen de forma segura y sin riesgo para la nave espacial o su tripulación. Es por eso que el Combustion Integrated Rack (CIR) fue creado y lanzado a la Estación Espacial Internacional en 2008. El CIR, junto con instalaciones como Microgravity Science Glovebox, creó un entorno seguro y protegido en el que estudiar la combustión sin poner en peligro a la tripulación. El CIR proporciona hardware de uso general para admitir una amplia gama de experimentos de combustión. Los investigadores también han proporcionado el hardware adicional necesario para realizar una variedad de experimentos con llamas.

"Uno de los mayores descubrimientos, no solo en el programa de microgravedad, pero probablemente en los últimos 20 a 30 años de investigación sobre la combustión durante los experimentos FLEX en la estación espacial, ", dice Dietrich. El Experimento de extinción de llamas (FLEX) estaba analizando la eficacia de los supresores de incendios mediante el estudio de la quema de gotas de combustible en el CIR, cuando los investigadores hicieron accidentalmente un descubrimiento sorprendente relacionado con las llamas frías, o aparente "combustión" continua después de la extinción de la llama en determinadas condiciones.

"No solo es importante desde el punto de vista teórico de la combustión, pero también desde un punto de vista práctico, ", dice Dietrich." Las reacciones químicas a baja temperatura que podemos estudiar en instalaciones como la estación espacial son muy importantes en los sistemas de combustión reales como los motores ".

Sin embargo, el CIR no es la única forma de realizar experimentos de combustión utilizando la estación espacial. Un conjunto de excepciones notables son los experimentos de Saffire que ocurrieron a bordo de una nave espacial Cygnus sin tripulación después de que se separaron de la estación. Dado que estos experimentos ocurrieron lejos de la estación espacial, podrían estudiar temas como la propagación del fuego y el uso de oxígeno en llamas más grandes en microgravedad.

Actualmente, los científicos están llevando a cabo una serie de experimentos conocidos como Experimentos de combustión avanzada a través de microgravedad (ACME) en el laboratorio en órbita. Estas pruebas se agrupan porque utilizan el mismo conjunto modular de hardware en la estación. Juntos producirán datos que podrían ayudar a mejorar la eficiencia del combustible y reducir la producción de contaminantes en la combustión práctica en la Tierra.

Una de estas investigaciones de ACME, conocido como Flame Design, se centra en el hollín, el residuo de carbono que queda cuando la materia orgánica (u otro material que contiene carbono) no se quema por completo. El hollín causa problemas ambientales y de salud, pero también puede ser útil de varias formas; por ejemplo, mejorando el calor radiante. El calor radiante es la razón por la que te sientes más caliente de pie bajo la luz solar directa que cuando estás a la sombra.

Normalmente, la mayoría de las llamas de la Tierra arden en el aire. El gas inerte se introduce al mismo tiempo que el oxígeno para la combustión en la Tierra. En cambio, esta investigación introduce el gas inerte con el combustible, en lugar de con el oxígeno. "Resulta, tiene un gran impacto en la llama, "dice el investigador principal Richard Axelbaum." En este caso, aunque las temperaturas de las llamas pueden ser las mismas tanto si se introduce el inerte con el oxidante como con el combustible, el impacto de la formación de hollín o la fuerza de la llama es sustancialmente diferente ".

La investigación de Flame Design está estudiando la cantidad de hollín producido bajo diferentes condiciones de llama. Cada prueba produce una llama y puede producir racimos de hollín que brillan en amarillo cuando están calientes. Estos grupos crecen más en microgravedad que en la Tierra porque el hollín permanece dentro de la llama por más tiempo.

Los resultados de este experimento podrían permitir el diseño de llamas más hollín o sin hollín, dependiendo de la necesidad de una aplicación específica. "Cuando haya terminado por completo con el proceso de combustión, en general, desea tener un agotamiento completo de todo el hollín. Eso es cierto cuando estás produciendo energía ", dice Axelbaum." Hay algunos otros casos en los que su objetivo es producir negro de carbón, que es una forma de hollín ". Sin embargo, en su mayor parte, Estos resultados pueden ayudar a crear diseños de quemadores más eficientes y menos contaminantes.

El conocimiento obtenido de estos experimentos de combustión a bordo del laboratorio en órbita nos está ayudando a comprender mejor el fuego aquí en la Tierra. pero será crucial cuando se prepare para futuras misiones más allá de la órbita terrestre baja. "Parte del futuro se centra en la gravedad parcial, "dice Stocker." Entender eso será importante para la seguridad contra incendios en otros mundos, como la Luna o Marte ".