Η NASA θα δοκιμάσει να ανάψει φωτιά στη Σελήνη και αυτός είναι ο λόγος

Σύνοψη

• Η NASA θα εκτοξεύσει στα τέλη του 2026 την αποστολή Flammability of Materials on the Moon (FM2) για τη δοκιμή καύσης υλικών στη σεληνιακή επιφάνεια.
• Οι δοκιμές θα γίνουν σε ειδικό, σφραγισμένο θάλαμο, αναλύοντας την καύση τεσσάρων δειγμάτων στερεού καυσίμου υπό βαρύτητα 1/6G.
• Εξαιτίας των ασθενέστερων ρευμάτων άνωσης (buoyancy) στη Σελήνη, εξαλείφεται το φαινόμενο της «απόσβεσης λόγω ρεύματος» (blowoff), επιτρέποντας σε υλικά να καίγονται για πολύ περισσότερο χρόνο σε σχέση με τη Γη.
• Τα αποτελέσματα του FM2 θα αντικαταστήσουν το τρέχον πρότυπο NASA-STD-6001B, επαναπροσδιορίζοντας τις προδιαγραφές κατασκευής για τις διαστημικές στολές και τις βάσεις του προγράμματος Artemis.

Ο σχεδιασμός επανδρωμένων αποστολών στη Σελήνη και τον Άρη απαιτεί την πλήρη κατανόηση των περιβαλλοντικών κινδύνων. Ενώ η προσοχή συχνά εστιάζεται στην κοσμική ακτινοβολία και την έλλειψη οξυγόνου, ο πλέον καταστροφικός κίνδυνος για ένα σφραγισμένο διαστημικό περιβάλλον είναι η εκδήλωση πυρκαγιάς. Οι μηχανικοί της NASA, σε συνεργασία με τα κέντρα Glenn Research Center και Johnson Space Center, καθώς και το Case Western Reserve University, ανακοίνωσαν μια εξαιρετικά απαιτητική αποστολή για τα τέλη του 2026: την ελεγχόμενη έναρξη φωτιάς στη Σελήνη.

Στόχος είναι η καταγραφή και η ανάλυση της συμπεριφοράς της φλόγας στο περιβάλλον μερικής βαρύτητας (1/6 της γήινης). Τα δεδομένα αυτά θεωρούνται κρίσιμα για την κατασκευή των υλικών που θα απαρτίζουν τις σεληνιακές βάσεις και τις διαστημικές στολές επόμενης γενιάς.

Τι είναι το πείραμα Flammability of Materials on the Moon (FM2);

Το πείραμα FM2 (Flammability of Materials on the Moon) αποτελεί μια αυτοματοποιημένη αποστολή της NASA, προγραμματισμένη για εκτόξευση στα τέλη του 2026 μέσω του προγράμματος εμπορικών υπηρεσιών CLPS (Commercial Lunar Payload Services). Θα αναφλέξει τέσσερα δείγματα στερεών καυσίμων εντός ειδικά σφραγισμένου θαλάμου, χρησιμοποιώντας κάμερες, ραδιόμετρα και αισθητήρες οξυγόνου για την ανάλυση της συμπεριφοράς της φλόγας στη σεληνιακή βαρύτητα.

Για να κατανοηθεί η αναγκαιότητα του πειράματος FM2, απαιτείται η ανάλυση της μηχανικής των ρευστών και της καύσης. Στη Γη (1G), ο θερμός αέρας γύρω από μια φλόγα ανέρχεται ταχύτατα λόγω της ισχυρής άνωσης, προκαλώντας ισχυρά ρεύματα μεταφοράς. Αυτά τα ρεύματα αφενός τροφοδοτούν τη φωτιά με φρέσκο οξυγόνο, αφετέρου μπορούν να δημιουργήσουν υπερβολική ροή αερίων που «σβήνει» τη φλόγα, ένα φαινόμενο γνωστό ως «απόσβεση λόγω ρεύματος» (blowoff).

Σε περιβάλλοντα μηδενικής βαρύτητας, όπως στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, η απουσία άνωσης σημαίνει ότι οι φλόγες λαμβάνουν ένα σφαιρικό σχήμα και η εξάπλωση τους περιορίζεται δραστικά εάν δεν υπάρχει τεχνητή ροή αέρα (π.χ. από το σύστημα εξαερισμού).

Η σεληνιακή βαρύτητα, ωστόσο, αντιπροσωπεύει τη χειρότερη δυνατή συνθήκη. Με βαρύτητα στο 1/6 της γήινης, υπάρχει αρκετή άνωση ώστε να δημιουργηθεί μια αργή, σταθερή ροή αέρα γύρω από το σημείο καύσης. Η ταχύτητα αυτής της ροής είναι ιδανική: επαρκεί για να αναπληρώνει διαρκώς το οξυγόνο στο μέτωπο της φλόγας, αλλά είναι υπερβολικά αργή για να δημιουργήσει συνθήκες blowoff. Κατά συνέπεια, υλικά που στη Γη ταξινομούνται ως «ασφαλή» ή «αυτοσβενόμενα» (self-extinguishing), ενδέχεται στη Σελήνη να διατηρούν παρατεταμένη και ασταμάτητη καύση.

Η κληρονομιά του Saffire και η ανεπάρκεια του NASA-STD-6001B

Μέχρι σήμερα, η αξιολόγηση ευφλεκτότητας υλικών για διαστημικές πτήσεις βασίζεται στο επίγειο πρότυπο δοκιμών NASA-STD-6001B. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία ελέγχει τα υλικά υπό συνθήκες 1G. Παρόλο που έχει σώσει κυριολεκτικά ζωές επί δεκαετίες, τα δεδομένα από το εν λειτουργία ερευνητικό πρόγραμμα Saffire (Spacecraft Fire Experiment) της NASA ανέδειξαν θεμελιώδεις αποκλίσεις.

Τα πειράματα Saffire, τα οποία διενεργήθηκαν σε μη επανδρωμένα οχήματα Cygnus κατά την αποχώρησή τους από τον ISS, κατέδειξαν εντελώς ανορθόδοξη συμπεριφορά της φωτιάς. Ανακαλύφθηκε πως λεπτά υλικά κάηκαν με πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες στο Διάστημα, ενώ υπήρξαν καταγεγραμμένες περιπτώσεις όπου η φλόγα εξαπλώθηκε αντίθετα προς τη ροή του αέρα. Το FM2 έρχεται να γεφυρώσει το θεωρητικό κενό μεταξύ των δεδομένων μηδενικής βαρύτητας και πλήρους βαρύτητας (1G), παρέχοντας, για πρώτη φορά στην ιστορία, αδιάλειπτα λεπτά πρακτικών δεδομένων αντί για δευτερόλεπτα από drop tests και παραβολικές πτήσεις.

Η κρίσιμη σημασία για το πρόγραμμα Artemis

Η ταχύτητα υλοποίησης του FM2 είναι άμεσα συνυφασμένη με το χρονοδιάγραμμα του προγράμματος Artemis. Μετά την αποστολή Artemis 2, ολόκληρη η αρχιτεκτονική του προγράμματος προετοιμάζεται για παρατεταμένη παραμονή ανθρώπων στην επιφάνεια του δορυφόρου μας (Artemis 3, 4, 5).

Ο σχεδιασμός των σεληνιακών βάσεων, των διαστημικών στολών, των ηλεκτρολογικών καλωδιώσεων και των συστημάτων φιλτραρίσματος αέρα εξαρτάται απολύτως από τις προδιαγραφές υλικών. Η αποφυγή επιφανειακών αναφλέξεων εντός μιας αεροστεγούς κάψουλας στη Σελήνη δεν επιλύεται με συμβατικούς πυροσβεστήρες. Η χημική σύνθεση του κατασβεστικού υλικού και ο τρόπος εξαερισμού του χώρου μετά από ένα ατύχημα πρέπει να επανασχεδιαστούν εκ του μηδενός, βασιζόμενα στα εμπειρικά δεδομένα που θα παράσχει ο θάλαμος του FM2.

*Μπορείτε πλέον να προσθέσετε το Techgear.gr ως Προτιμώμενη Πηγή ενημέρωσης για τις αναζητήσεις σας στο Google Search!