Em ausência de peso ou microgravidade, certos “elementos” se comportam de maneira muito diferente da Terra. É sempre engraçado observar os astronautas da Estação Espacial Internacional (ISS) brincando com “bolas” de água antes de engoli-las. Esta reação é explicada pela tensão superficial da água, que se torna a força dominante na ausência de gravidade. Esta força tende a minimizar a área superficial do líquido e adota a forma que requer menos energia, ou seja, uma esfera!
Por sua vez, o fogo também reage de forma diferente. Mas é muito menos divertido para a tripulação.
Chama sem peso: comportamento fascinante
Na Terra, quando acendemos uma chama, ela se estende para cima assumindo a forma de uma gota, por uma razão simples: o ar aquecido pela reação de combustão é menos denso que o ar ambiente e sobe sob o efeito da flutuabilidade de Arquimedes. Ao mesmo tempo, o ar fresco carregado deoxigênio é sugado para a base da chama.
No entanto, na ausência de gravidade, não há Impulso de Arquimedes nem qualquer efeito de convecçãodois princípios que estão ligados à presença da gravidade. O ar aquecido, portanto, não sobe e a chama assume a forma de uma esfera, como a água.
O princípio em ação aqui é transmissão : O gás o ar quente se afasta em todas as direções e o ar frio chega de todas as direções. A combustão torna-se assim mais lenta, mais fria e ocorre simetricamente em torno da fonte de combustível.
Este comportamento surpreendente e fascinante não deve, no entanto, mascarar o risco representado pela presença de uma chama na ausência de peso. Porque como você pode extinguir ou sufocar uma bola de fogo que se move de acordo com o movimentos ar?
Um risco que deve ser levado muito a sério
O problema é tanto mais crucial quanto NASA recomendou recentemente aumentar o nível de oxigênio na estação e na espaçonave de 21% (como na Terra) para 35%. Uma medida que atende a um objetivo simples: reduzir custos de missão.
Para os seres humanos, o parâmetro importante não é, de facto, a quantidade de oxigénio presente no ar, mas a pressão oxigênio parcial. Na Terra, respiramos ar contendo 21% de oxigênio a uma pressão de 1 atmosfera. Mas no espaço há maior margem de manobra: aumentando a proporção de oxigénio, é de facto possível reduzir a pressão total. No entanto, uma pressão mais baixa significa menos tensão mecânica no casco, que pode, portanto, ser aliviada. E um navio mais leve significa menos combustível e, portanto, menores custos de lançamento.
No entanto, como sabemos, quanto mais rico for o ar em oxigénio, maior será o risco de um desvio do fogo é grande. O astronautas da missão Apollo 1, em 1967, terá pago o preço. Durante um exercício antes da partida, um simples curto-circuito foi o suficiente para acender repentinamente o ar da cabine, que era então composto de 100% de oxigênio. Os três astronautas da missão, Gus Grissom, Ed White e Roger Chaffee, infelizmente não sobreviveram.
Firespace: um programa para estudar o fogo no espaço e soluções para extingui-lo
O risco de incêndio é, portanto, uma grande preocupação para a NASA, especialmente tendo em vista as longas missões longe da Terra. Os investigadores estão a tentar encontrar formas de parar rapidamente um incêndio que começa em gravidade zero, mas o comportamento de uma chama neste contexto espacial é tão diferente daquele que conhecemos que não é fácil encontrar soluções.
Para estudar a questão, acaba de ser criado o projeto Firespace, liderado pela Universidade Sorbonne. Deverá levar ao lançamento de um pequeno foguete nos próximos quatro anos, o que permitirá a realização de testes durante seis minutos em microgravidade.