太空艙里可以點(diǎn)火嗎?
其實(shí)在太空中,航天員對(duì)火的需求并不高。為了安全起見,火能做到的事情通常都會(huì)通過電或磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。
但在實(shí)用角度之外,有一個(gè)場(chǎng)景下,火焰難以被替代:過生日吹蠟燭!出門在外儀式感可不能丟,那在太空中到底可不可以吹蠟燭呢?
失重下的火焰,到底有多魔幻?丨果殼評(píng)論區(qū)
失重下的“火球術(shù)”
別說,還真有人在失重狀態(tài)下點(diǎn)了一把火。
微重力狀態(tài)下的火焰丨CCTV
中科院力學(xué)所的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)通過模擬出的微重力環(huán)境來觀察火焰的狀態(tài)變化。他們將蠟燭放在密閉艙中抬升到80余米高的實(shí)驗(yàn)塔上,點(diǎn)燃蠟燭后釋放落艙,蠟燭進(jìn)入自由落體狀態(tài),此時(shí)在攝像機(jī)拍攝下的蠟燭火焰竟然慢慢從細(xì)長(zhǎng)條變成了球形。
在地球上,可燃物質(zhì)與周圍的氧氣反應(yīng)生成高溫氣態(tài)氧化物,這些燃燒產(chǎn)物的溫度高、密度小,與大氣中的氣體產(chǎn)生相對(duì)浮力促使高溫氣體上升,同時(shí)周圍的冷空氣補(bǔ)充過來使可燃物繼續(xù)燃燒。這種浮力的本質(zhì)是由于物質(zhì)受到地球重力的影響,密度小而輕的氣體向上運(yùn)動(dòng),密度大而重的氣體向下運(yùn)動(dòng),二者形成上下對(duì)流,因此我們?cè)诘孛嫔峡吹降幕鹧媸窍蛏系摹?/p>
然而在太空失重的環(huán)境中,氣體對(duì)流隨之消失。燃燒產(chǎn)生的高溫氣體粒子具有較大的動(dòng)能,會(huì)主動(dòng)向四周的低溫區(qū)域擴(kuò)散,周圍的氧氣從高濃度環(huán)境中往低濃度的火焰中心區(qū)域運(yùn)動(dòng),使得助燃劑可以持續(xù)進(jìn)入,此時(shí)的火焰沒有所謂的向上或向左等方向,而是向四周伸展,沒有了對(duì)流的存在,可燃物質(zhì)能夠得到充分燃燒,因此在太空中呈現(xiàn)出的是藍(lán)色圓形的火焰。
地面上的火焰(左)和太空中的火焰(右)丨NASA官網(wǎng)
同時(shí),微重力下的火焰并不像地球上的那樣到處搖曳,而是像個(gè)“安靜的美藍(lán)子”。這是因?yàn)槿紵挟a(chǎn)生的廢氣由于失去了重力的約束,會(huì)像屏障一樣籠罩在火焰的四周,一定程度上阻礙了新鮮氧氣進(jìn)入火焰的過程,速度相對(duì)地球中對(duì)流速度減緩,因此太空中并不會(huì)像地球重力作用下時(shí)的燃燒程度那么劇烈。
星星之火 ,能燎挺遠(yuǎn)
既然可以在微重力條件下生火,那不就可以在太空中吹蠟燭了嗎?可以,但真的沒必要。
除了重力環(huán)境存在差異,太空中的氧氣來源也很特殊。太空中想要得到氧氣,要么來的時(shí)候從家?guī)?,要么就得自己造。這兩種方法都沒那么容易,用來燒火也是沒必要。
從地面運(yùn)輸氧氣到空間站的過程中,對(duì)氧氣的儲(chǔ)存形式要求十分嚴(yán)格,如若不慎造成泄漏很容易引發(fā)火災(zāi)。因此出于經(jīng)濟(jì)和安全角度的考慮,空間站上使用的大部分氧氣由太空艙中的制氧設(shè)備制取。
電解水方法是常見的制氧方法,太陽能電池提供電力將水電解成氫氣和氧氣,處理后的氧氣便可以用來維持航天員的日常生活了。為了提高水資源利用率,呼吸產(chǎn)生的二氧化碳經(jīng)過收集后和氫氣再次生成甲烷和水。在整個(gè)制氧過程中,氫氣和甲烷都屬于易燃?xì)怏w,所以要嚴(yán)格控制反應(yīng)和環(huán)境溫度以免發(fā)生危險(xiǎn)。
這么費(fèi)勁得來的氧氣,點(diǎn)把火燒了真是大可不必。
空間站中的水循環(huán)丨網(wǎng)易新聞
就算是“有氧任性”,用火的安全問題也會(huì)讓想點(diǎn)火的人停下動(dòng)作。雖然火焰需要依托在可燃物(比如蠟燭)上才能維持,但千萬不要被它憨實(shí)的外表迷惑了!太空中的火焰點(diǎn)著后,由于沒有空氣對(duì)流的存在,火焰里迸發(fā)的火星很難自然吹滅,因此可以在空中長(zhǎng)時(shí)間“活躍”。
脫離了束縛的小火星帶著“滿腔熱血”在太空艙中四處游蕩,其表面的高溫可以造成航天器內(nèi)元器件的損壞,如若觸碰到頭發(fā)、衣服、紙張等易燃物質(zhì)更是十分危險(xiǎn)。
微重力環(huán)境下的蠟燭丨YouTube
沒關(guān)系,在太空中過生日即便不能吹蠟燭,望著蔚藍(lán)的地球唱著生日歌也會(huì)別有一番風(fēng)味的哦~
本文來自微信公眾號(hào)“果殼”(ID:Guokr42),作者:SY,36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。
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