Исследования микрогравитации проливают свет на фундаментальную физику горения в ходе параболических полетов ЕКА

Недавно завершилась 87-я кампания параболических полетов Европейского космического агентства (ЕКА), которая проходила в Бордо, Франция, в сентябре 2025 года. Основной целью этого интенсивного исследовательского периода было изучение фундаментальных физических процессов в условиях, когда влияние гравитации практически устранено. В центре внимания находилось детальное исследование горения обычной свечи — объекта, который на Земле кажется простым, но становится крайне сложным предметом изучения при отсутствии гравитационных ограничений. Ученые стремились углубить понимание механики горения в условиях, близких к невесомости.

Маневры, известные как параболические полеты или «нулевая гравитация», выполняются самолетом по специальной траектории, что позволяет создать симулированную микрогравитацию продолжительностью примерно 22 секунды за один цикл. В обычных земных условиях тепло, выделяемое пламенем, вызывает подъем окружающего воздуха, формируя конвекционные потоки, которые придают огню его привычный каплевидный силуэт. Когда же гравитация отсутствует, эта выталкивающая сила исчезает, что кардинально меняет структуру пламени. Исследователи зафиксировали, что устранение гравитационного влияния приводит к тому, что пламя принимает более сферическую конфигурацию. Это прямое следствие того, что доминирующими силами становятся поверхностное натяжение и диффузия.

Руководил данным исследовательским сегментом Джек ван Лоон, представляющий Лабораторию жизнеобеспечения и физических наук ЕКА. Ван Лоон подчеркнул, что возможность отделить эксперимент от постоянного воздействия гравитационного притяжения предоставляет уникальный шанс изолировать и тщательно изучить взаимодействие других, более тонких сил, таких как конвекция и капиллярное действие, в процессе горения. Эта кропотливая работа является частью непрерывного научного поиска ЕКА, использующего платформы микрогравитации для изучения фундаментальных законов природы. Ожидается, что полученные данные позволят уточнить физические принципы, что откроет путь к прогрессу в таких областях, как гидродинамика и проектирование более эффективных систем сгорания топлива.

Сопутствующие аэрокосмические исследования подчеркивают критическую важность этих результатов для планирования длительных космических миссий. Ранее проведенные эксперименты на борту Международной космической станции (МКС) уже демонстрировали, что поведение пламени в условиях микрогравитации в значительной степени зависит от материала фитиля и состава горючего. Некоторые исследования на МКС выявили, что пламя может преждевременно гаснуть, если подача кислорода не регулируется должным образом, поскольку отсутствует выталкивающий поток воздуха, необходимый для его восполнения. Это наглядно показывает, что, несмотря на изменение формы, ключевое требование к эффективному смешиванию реагентов остается жизненно важным для поддержания любого процесса горения. Следующая кампания параболических полетов запланирована уже на ноябрь 2025 года, что обеспечит непрерывный поток новых данных для мирового научного сообщества.