Дослідження мікрогравітації розкриває фундаментальну фізику горіння під час параболічних польотів ESA

Європейське космічне агентство (ESA) нещодавно завершило свою 87-му кампанію параболічних польотів, яка відбулася у Бордо, Франція, у вересні 2025 року. Цей інтенсивний науковий період був присвячений вивченню базових фізичних процесів у середовищі, де вплив гравітації фактично усунуто. Ключовим елементом дослідження стало детальне вивчення полум’я звичайної свічки. На Землі це простий об’єкт, але він стає надзвичайно складним, коли звільняється від гравітаційних обмежень. Метою було поглибити розуміння механізмів горіння в умовах, близьких до невагомості.

Параболічні польоти, які часто називають маневрами "Нульової гравітації" (Zero-G), вимагають від літака виконання особливої траєкторії, що дозволяє створити приблизно 22 секунди імітованої мікрогравітації за одну арку. У звичайних земних умовах тепло від полум’я змушує навколишнє повітря підніматися, генеруючи конвекційні потоки, які надають вогню його звичного краплеподібного силуету. За відсутності гравітації ця сила плавучості зникає, що кардинально змінює структуру полум'я. Дослідники зафіксували, що усунення гравітаційного впливу призвело до того, що полум’я набуло більш сферичної конфігурації. Це прямий наслідок того, що домінуючими силами стають поверхневий натяг та дифузія.

Керівництво цим сегментом наукової роботи здійснював Джек ван Лоон, представник Лабораторії життєзабезпечення та фізичних наук ESA. Ван Лоон підкреслив, що від’єднання експерименту від постійного тяжіння гравітації дає унікальний шанс ізолювати та вивчити взаємодію інших, більш тонких сил, зокрема капілярної дії та конвекції, у процесі горіння. Ця скрупульозна робота є частиною безперервного наукового пошуку ESA, що використовує платформи мікрогравітації для дослідження фундаментальних законів природи. Очікується, що отримані дані покращать наше розуміння фізичних принципів, сприяючи прогресу в таких галузях, як гідродинаміка та розробка більш ефективних систем згоряння.

Супутні аерокосмічні дослідження наголошують на критичній важливості цих результатів для тривалих космічних місій. Раніше експерименти, проведені на борту Міжнародної космічної станції (МКС), показали, що на поведінку полум’я в мікрогравітації суттєво впливає матеріал гніту та склад палива. Деякі дослідження МКС виявили, що вогонь може передчасно згаснути, якщо подача кисню не контролюється ретельно, оскільки відсутній потік повітря, викликаний плавучістю, для його поповнення. Це підкреслює, що, незважаючи на зміну форми, базова вимога щодо ефективного змішування реагентів залишається вирішальною для будь-якого стійкого горіння. Наступна кампанія параболічних польотів вже запланована на листопад 2025 року, що забезпечить постійний потік нових даних для наукової спільноти.