Nghiên Cứu Vi Trọng Lực Làm Sáng Tỏ Vật Lý Đốt Cháy Cơ Bản Trong Các Chuyến Bay Parabol Của ESA

Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) vừa hoàn tất chiến dịch bay parabol lần thứ 87 tại Bordeaux, Pháp, vào tháng 9 năm 2025. Giai đoạn nghiên cứu chuyên sâu này tập trung vào việc khám phá các quá trình vật lý cơ bản khi ảnh hưởng của trọng lực gần như bị loại bỏ hoàn toàn. Trọng tâm của cuộc điều tra là việc kiểm tra chi tiết ngọn lửa nến đơn giản. Mặc dù là vật thể quen thuộc trên Trái Đất, ngọn lửa nến trở thành một chủ đề phức tạp khi thoát khỏi ràng buộc của trọng lực, nhằm mục đích đào sâu sự hiểu biết về cơ chế đốt cháy trong điều kiện gần như không trọng lượng.

Các chuyến bay parabol, thường được gọi là thao tác 'Không trọng lực' (Zero-G), yêu cầu máy bay thực hiện một quỹ đạo đặc biệt để tạo ra khoảng 22 giây vi trọng lực mô phỏng trong mỗi cung bay. Trong điều kiện bình thường trên mặt đất, sức nóng từ ngọn lửa khiến không khí xung quanh bốc lên, tạo ra các dòng đối lưu định hình ngọn lửa thành hình giọt nước quen thuộc. Khi trọng lực biến mất, lực nổi này cũng không còn. Sự thay đổi cơ bản này làm biến đổi cấu trúc của ngọn lửa. Các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng việc loại bỏ ảnh hưởng trọng lực khiến ngọn lửa chuyển sang cấu hình hình cầu hơn, một kết quả trực tiếp của sức căng bề mặt và sự khuếch tán trở thành các lực chi phối.

Ông Jack van Loon, đại diện cho Phòng Thí nghiệm Khoa học Vật lý và Hỗ trợ Sự sống của ESA, là người dẫn dắt phân đoạn nghiên cứu quan trọng này. Van Loon nhấn mạnh rằng việc tách biệt thí nghiệm khỏi lực kéo không đổi của trọng lực mang lại cơ hội vô song để cô lập và nghiên cứu sự tương tác của các lực tinh tế khác, đặc biệt là đối lưu và mao dẫn trong quá trình đốt cháy. Công việc tỉ mỉ này là một phần trong nỗ lực khoa học không ngừng của ESA, tận dụng các nền tảng vi trọng lực để thăm dò các định luật nền tảng của tự nhiên. Dữ liệu thu được được kỳ vọng sẽ tinh chỉnh sự hiểu biết về các nguyên tắc vật lý, mang lại những tiến bộ cho các lĩnh vực như động lực học chất lỏng và kỹ thuật thiết kế các hệ thống đốt cháy hiệu quả hơn.

Nghiên cứu hàng không vũ trụ liên quan đã nhấn mạnh tầm quan trọng thiết yếu của những phát hiện này đối với các sứ mệnh không gian kéo dài. Các nghiên cứu được thực hiện trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) trước đây đã chỉ ra rằng hành vi của ngọn lửa trong môi trường vi trọng lực bị ảnh hưởng đáng kể bởi vật liệu bấc và thành phần nhiên liệu. Một số thí nghiệm trên ISS tiết lộ rằng ngọn lửa có thể tắt sớm nếu việc cung cấp oxy không được quản lý cẩn thận, do thiếu luồng không khí nổi để bổ sung. Điều này làm nổi bật một thực tế rằng, mặc dù hình dạng thay đổi, yêu cầu cơ bản về việc trộn lẫn các chất phản ứng hiệu quả vẫn là yếu tố then chốt cho bất kỳ quá trình đốt cháy bền vững nào. Chiến dịch bay parabol tiếp theo đã được lên lịch vào tháng 11 năm 2025, đảm bảo một luồng dữ liệu mới liên tục cho cộng đồng khoa học.