دانش فضایی

دانش فضایی

صفحه نخست . مقاله‌های علمی . مهندسی فضایی . آتش در فضا

 

دوشنبه, ۲ امرداد ۱۳۹۶

این مطلب تا کنون ۷۷۲۱ بار خوانده شده است

پنجشنبه، ۱۱ اسفند ۱۳۹۰

آتش در فضا

 
آتش در فضا

یکی از پرجاذبه‌ترین دلایل سفر به فضا برای بسیاری موضوع تجربه لذت بی‌وزنی است.بی وزنی اما علاوه بر جاذبه٬ مشکلاتی نیز برای زندگی از نوعی که ما می‌شناسیم به وجود می‌آورد.یکی از این موضوعات٬ بحث رفتار آتش در فضا و چگونگی پخش آن در محیطی است که همه چیز شناور می‌شود.

 

. منبع: Fight Fire in Space  .

آتش در فضا مانند همزاد زمینی خود هم می‌تواند مفید باشد و هم بلای جان. اصولا با اینکه بیش از ۵۰ سال از آغاز عصر فضا می گذرد، هنوز هم نیروی اصلی پیشران در فضا از سوختن دو ماده شیمیایی در کنار هم تامین می‌شود. از این رو افزایش علم و دانش بشر به احتراق و سوختن مواد در فضای ماوراء جو، جایی کهبی وزنی حکمفرماست برای آینده سفرهای فضایی بشر واجب و ضروری است. از دیگر سو امروزه در هر لحظه حداقل شش فضانورد در فضا زندگی می‌کنند. ایستگاه بین‌المللی فضایی که تا همین اواخر و قبل از ارسال ایستگاه فضایی چینی‌ها تنها مقصد مداری انسان محسوب می‌شد، همیشه شاهد حضور انسانهای شجاعی در عرشه خود است که برای بقا به اکسیژن نیاز دارند. وجود اکسیژن در یک کابین فضایی که مملو از سیم‌های برق فراوان در دیواره‌های خود است و وجود مواد قابل احتراق فراوانی که اطراف آنها را دربرگرفته است، شرایط بسیار عالی و بی‌نظیری برای یک فاجعه آتش‌سوزی را در دل نهفته دارد. این هم دومین دلیل مهم برای مطالعه فرایند احتراق در فضا و در شرایط بی وزنی است.

اینجا و روی زمین که گرانش وجود دارد، آتش باعث گرم و در نتیجه سبک شدن هوا می شود. هوای گرم و سبک بالا می رود و هوای سرد و تازه که مملو از اکسیژن است، جای آن را اشغال می نماید. همین موضوع ساده باعث شعله‌ور شدن آتش می‌شود. اما در داخل یک کابین فضاپیما و در فضا، جایی که بی وزنی حاکم است و بالا و پایینی وجود ندارد، قطعا فرآیند سوختن مواد باید فرم متفاوتی داشته باشد.

شعله اساسا محصول قابل دیدن یک فرایند شیمیایی گرماده است. مفهوم این حرف این است که وقتی دو ماده در شرایط خاصی با هم ادغام شوند و در نتیجه آن گرما تولید شود٬ می‌توان انتظار دیدن شعله آتش را داشت. از نظر فیزیکی شعله حالت چهارمی از ماده است که آن را پلاسما می‌نامند. پلاسما مخلوط گازی است که در اثر حرارت بسیار یونیزه شده و اتمهای گاز، یک یا تعدادی از الکترون‌های خود را از دست داده و یا آنها به لایه‌‌های بالاتری از سطح انرژی منتقل شده‌اند.در چنین حالتی چنانچه اتمهای برانگیخته شده فرصتی برای برگشتن به حالت عادی خود پیدا کنند٬ نوری از خود ساطع خواهند کرد که رنگ آن بستگی به میزان برانگیختگی اولیه آنها٬ دمای شعله٬ جنس سوخت٬ وجود میزان کافی اکسیژن و یا هر اکسیدکننده دیگر و پارامترهای فراوان دیگری دارد.

اما شعله‌ها در زمین غیر از رنگ مسحور کننده٬ شکل خاطره‌انگیز و رقص به یادماندنی نیز دارند. شاید تعجب کنید اگر بدانید که این همه به گرانش ربط دارد. وقتی شعله‌ای در ریشه آتش شکل می‌گیرد٬ دمای محیط اطراف خود را گرم می کند. هوای گرم٬ منبسط شده و سبک می‌شود و به طبعیت از قانون شناوری بالا می رود و جای خود را به هوای سرد سنگین‌تر می‌دهد. هوای سرد که اتفاقا سرشار از اکسیژن است آتش را شعله‌ورتر ساخته و این فرآیند تکرار می‌شود. همین آمد و شد هوا تازه باعث می‌شود که همواره در کنار منبع آتش٬ جریانی از هوا به سمت بالا وجود داشته باشد. همین جریان هوای بالا رونده است که شکل کاج مانند و لرزان شعله را ممکن می‌سازد.

اما در مدار زمین و جایی که شرایط میکروگرانشی بر کشتی فضایی و سرنشینان آن حاکم است٬ قوانین همرفت گرمایی و شناوری سیالات دیگر حکمفرما نیست٬ چراکه این قوانین اصالتا بر پایه وجود گرانش استوار هستند. از این رو جریان بالارونده‌ای که ذکرش رفت وجود نخواهد داشت و شعله در فضا به شکل کره در خواهد آمد. کره آبی کم فروغ و کم حرارتی که آن را شعله سرد نیز می نامند. یک شمع در زمین هنگام سوختن حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ وات انرژی اعم از گرمایی و روشنایی تولید می‌کند. در مقایسه همین شمع در فضا و در بهترین شرایط تنها قادر به تولید ۲ تا ۳ وات انرژی است. اما شعله‌های فضایی از یک نگاه بی‌نظیرند. شعله‌های یک آتش فضایی کامل‌ترین و پاک‌ترین شعله‌هایی هستند که ما می‌شناسیم.

شعله‌ها در فضا می‌توانند بسیار کم فروغتر و کم انرژی تر از شعله‌های زمینی باشند و این بدان مفهوم است که در صورت ایجاد یک آتش‌سوزی در فضا٬ چند شعله کوچک سرگردان که سرگرم سوزاندن قطراتی از مثلا یک قطعه پلاستیک ذوب شده هستند٬ می‌توانند از محل اصلی آتش سوزی جدا شده و معلق٬ در فضای داخلی فضاپیما این طرف و آن طرف بروند و در حالی که فضانوردان سرگرم خاموش کردن آتش اصلی هستند٬ در جایی دیگر از فضاپیما مقدمات یک آتش‌سوزی دیگر را ایجاد نمایند. به همین دلیل است که مطالعه و بررسی علمی پدیده آتش‌سوزی در فضا اهمیت بسیار دارد.

در این تصویر یک قطره سوخت در شرایط بی‌وزنی در حال اشتعال دیده می‌شود
در این تصویر یک قطره سوخت در شرایط بی‌وزنی در حال اشتعال دیده می‌شود
 

الان نزدیک به سه سال است که یک استاد دانشگاه از مدرسه مهندسی ژاکوب در دانشگاه کالیفرنیا به نام فرمن ویلیامز مشغول مطالعه روی فرآیند احتراق در ایستگاه بین‌المللی فضایی است. اما نکته جالب در مورد این پرفسور این است که حتی برای یک بار هم به فضا سفر نکرده است. همه این آزمایش‌ها از مرکز تحقیقات فضایی جان گلن و به صورت کنترل از راه دور صورت می‌گیرد.پرفسور فرمن ویلیامزتجهیزات آزمایشگاهی این پژوهشگر و همکارانش در ماژول دستینی ایستگاه بین‌المللی فضایی و به عنوان بخشی از مجموعه آزمایشگاهی احتراق در بی وزنی قرار دارند. در این آزمایشگاه کنترل از راه دور محفظه احتراقی وجود دارد که می تواند شرایط اتمسفری مختلفی را تولید و قطراتی از مواد گوناگون آتش گرفته را به عنوان سوخت در آن رها نماید.

انجام آزمایشات مختلف در این آزمایشگاه فضایی کنترل از راه دور که FLEX نامیده می‌شود٬ نشان داد که بی وزنی باعث می شود تا قطره سوخت مورد نظر در داخل محفظه احتراق معلق باقی مانده و با توجه به شرایط گازی داخل محفظه احتراق آنقدر بسوزد تا تمام شود.

دانشمندان با این تجهیزات آزمایشگاهی واقع در عرشه ایستگاه بین‌المللی فضایی قصد دارند که دانش خود را درباره چگونگی احتراق در شرایط بی وزنی ارتقا دهند تا ضمن افزایش توانایی‌های بشر برای جلوگیری از وقایع ناخوشایند، بتوانند حداکثر بهره ممکن را نیز از قطره قطره سوخت خود در مدار زمین و یا مسیر سفر به مریخ کسب نمایند.

ویلیامز و همکارانش تلاش دارند تا با رها کردن قطره ای از سوختهای مختلف در شرایط آزمایشگاهی دریابند که مرز خاموش شدن یا شعله ور شدن یک قطره سوخت تا چه حد به وجود اکسیژن و دی اکسید کربن وابسته است.

از آنجاییکه سیستمهای اطفای حریق در ایستگاه بین‌المللی فضایی از دی اکسید کربن برای مبارزه با آتش استفاده می کنند، نتایج این آزمایشها می‌تواند برای فضانوردان نوید ناو فضایی امن‌تری را بدهد. البته این اولین باری نیست که پدیده آتش در فضا بررسی می‌شود. قبلا هم ویلیامز یک آزمایشگاه فضایی به نام Spacelab طراحی کرده بود و آن را در محفظه بار شاتل فضایی راهی مدار زمین نموده بود.

ویلیامز از وقتی دانشجوی مقطع کارشناسی بود عاشق مطالعه پدیده آتش گردید. یک روز که او طبق معمول سر کلاس نشسته بود٬ استادش معادلات حاکم بر احتراق را روی تابلو نوشت. ویلیامز که پیچیدگی این پدیده را فهمید با خود فکر کرد که می‌تواند عمری از آتش نان به دست آورد و اینچنین شد که زندگی حرفه‌ای آتشینی برای خود برگزید.

ک کپسول آتشنشانی روسی که از فوم بر پایه آب برای خاموش کردن آتش استفاده می‌کند. سایر کپسول‌های آتشنشانی بر پایه دی‌اکسیدکربن ساخته شده‌اند.
یک کپسول آتشنشانی روسی که از فوم بر پایه آب برای خاموش کردن آتش استفاده می‌کند. سایر کپسول‌های آتشنشانی بر پایه دی‌اکسیدکربن ساخته شده‌اند.

 دور اول تحقیقات ویلیامز در فضا سال گذشته و پس از دو سال آتش بازی در فضا پایان یافت٬ اما او بیکار ننشست و فورا طرح جدیدی برای ناسا فرستاد تا دور دوم آزمایشات در ایستگاه بین المللی فضایی را از سال جاری آغاز نماید.

 

تست شعله شمع در آزمایشگاه سقوط آزاد. به محض رها شدن محفظه آزمایش و شروع حرکت سقوط آزاد٬ شعله شمع تغییر حالت داده و انرژی احتراقی آن به شدت کاهش می‌یابد.
تست شعله شمع در آزمایشگاه سقوط آزاد. به محض رها شدن محفظه آزمایش و شروع حرکت سقوط آزاد٬ شعله شمع تغییر حالت داده و انرژی احتراقی آن به شدت کاهش می‌یابد.
 

. شهرام یزدان‌پناه، پژوهشگر٬ نویسنده و مدرس دانش و فناوری فضایی  .
 

مقاله‌های علمی   مهندسی فضایی   آتش   آتش سوزی   بی وزنی   اثرات بی وزنی   فرمن ویلیامز   ایستگاه بین‌المللی فضایی   شهرام یزدان‌پناه   

کلیدواژه‌ها:

ارسال به بالاترین  ارسال به دنباله  ارسال به فیس‌بوک  ارسال به دلیشز  ارسال به گوگل بوکمارک  ارسال به گوگل باز  ارسال به کلوب دات کام  


آخرین مطالب منتشر شده در دانش فضایی

چند مطلب تصادفی از دانش فضایی

::  لینک پد  ::
این مطلب در لینک پد٬ درج گردید

::  الهی  ::
بسیار عالی جالب و کامل
سپاس
بسیار زیبا بود

::  مسيح كاشانی  ::
عاليه.مقالات پيرامون گردشگری فضایی هم مطالعه كردم. ميشه گفت دانش فضایی سايت بی نقصی است.

ممنونیم از لطف و توجه شما
البته ما خودمان اعتقاد داریم که نقصهای فراوانی داریم و در صددیم به ترتیب نسبت به رفع آنها اقدام کنیم.

در هر صورت از اینکه مطالب این وب‌سایت توانسته بر اطلاعات شما بیافزاید بسیار مسروریم.

دانش فضایی:

::  sara  ::
راستش تا حالا به چنين چيزي فكر نكرده بودم .اميدوارم بازم چيزاي جالب در سايتتون ببينم

::  milad  ::
این مطلب واقعا عالی بود تشکر

::  چهرقانی  ::
موضوع واقعاجالبی بود!
باتشکر

::  p.t  ::
عالیییییییییییییییییییییییی بود اما اگه مطالبتون رو تند تر عوض کنید بهتر میشه.
ممنون از زحماتتون

تمام تلاش خود را خواهیم کرد. ممنون از توجه شما

دانش فضایی:

::  ف. زارع  ::
عالی.مثل همیشه.
ممنون

نظر شما چیست؟                         
 
*  نام و نام خانوادگی
*  پست الکترونیک
(نمایش داده نخواهد شد)
آدرس وبگاه

دانش فضایی همواره آماده پاسخگویی به پرسش‌های شما درباره مقالات منتشر شده٬ است .

شما همچنین می‌توانید با استفاده از این فرم اطلاعات تکمیلی خود را درباره این مطلب با سایر خوانندگان دانش فضایی به اشتراک بگذارید.

 

صفحه نخست

رویدادهای فضایی

مقاله‌های علمی

مراكز فضایی دنیا

اینترنت و فضا

ارتباط با ما

درباره دانش فضایی

انوشه انصاری

ایران در فضا

رادیو دانش فضایی

تلویزیون دانش فضایی



آخرین مطلب:

 

RSS Feed

با عضو شدن در لیست علاقمندان دانش فضایی، اولین کسی باشید که مطالب این وب‌سایت را می‌خوانید٬ می‌بینید یا می‌شنوید:

::  عضو شوید  ::


دوست دانش فضایی شوید

فیدبرنر دانش فضایی دانش فضایی در توییتر دانش فضایی در فیس‌بوک دانش فضایی در فرندفا دانش فضایی در پیغامک 

تبلیغات
موسسه طبیعت آسمان شب٬ فروشنده انواع تلسکوپ و دوربین دوچشمی٬ میکروسکوپ٬ لوازم عکاسی٬ سه پایه و مقر٬٬ کتاب و پوستر و طراح و سازنده انواع رصدخانه و آسمان نما
خرید و فروش انواع تلسکوپ
 

 

معرفی یک کتاب فضایی
معاهدات و اصول فضای ماورای جو سازمان ملل متحد
معاهدات و اصول ماورای جو سازمان ملل متحد

 

دانشنامه فضایی٬ سازمان فضایی ایران
مجله نجوم
پارس اسکای

آویا٬ پایگاه اطلاع‌رسانی هوافضای ایران

نظر خود را درباره دانش فضایی به آلکسا بگویید

قطار وبگردی

ايروشاپ٬ اولين فروشگاه اينترنتي تخصصي مهندسي هوافضا

پرسش و پاسخ‌های کانوت

صفحه نخست   .  درباره دانش فضایی   .  نقشه سايت   .  تماس با دانش فضایی  انوشه انصاری٬ بانوی ایرانی در فضا

 برداشت از مطالب وب‌سايت   دانش فضایی  به شرط ذكر منبع و ايجاد لينك به صفحه مطلب مورد نظر،  آزاد است