欧空局抛物线飞行揭示微重力环境下的燃烧基础物理学研究

欧洲空间局（ESA）于2025年9月在法国波尔多成功完成了其第87次抛物线飞行活动。这次密集的科研周期旨在深入探究当重力影响被有效消除时，基础物理过程会发生怎样的变化。研究的核心在于对一个简单的蜡烛火焰进行细致观察。在地球上司空见惯的火焰，一旦脱离了重力束缚，便立即转变为一个复杂的科学研究对象，这有助于加深我们对近失重条件下燃烧机制的理解。

抛物线飞行，通常被业界称为“零重力”机动，要求飞机执行特定的飞行轨迹，从而在每次弧线飞行中创造出大约22秒的模拟微重力环境。在正常的地面条件下，火焰产生的热量会使周围空气上升，形成对流，正是这种对流塑造了火焰熟悉的泪滴状轮廓。然而，一旦重力消失，这种浮力作用便不复存在，火焰的结构也随之发生根本性改变。研究人员观察到，在重力影响被移除后，火焰呈现出更接近球形的形态，这直接表明表面张力和扩散作用成为了主导力量。

领导本次研究的科研人员是来自欧空局生命支持与物理科学实验室的杰克·范·隆（Jack van Loon）。范·隆指出，将实验与重力的持续牵引力分离，提供了一个无与伦比的机会，使科学家能够孤立地研究其他微妙力量，特别是燃烧过程中的对流和毛细作用力之间的相互作用。这项细致入微的工作是ESA持续科学探索的一部分，利用微重力平台来探究自然界的基础定律。

预计由此产生的数据将有助于完善物理学原理的理解，并为流体动力学以及设计更高效的燃烧系统等工程领域带来进步。相关的航空航天研究强调了这些发现对于执行长期太空任务的关键意义。此前在国际空间站（ISS）上进行的实验已经表明，微重力环境下的火焰行为受到灯芯材料和燃料成分的显著影响。

ISS的某些实验揭示，由于缺乏浮力气流来补充氧气，如果氧气供应管理不当，火焰可能会提前熄灭。这突出表明，尽管火焰的形状发生了变化，但高效反应物混合这一基本要求对于任何持续燃烧过程来说仍然至关重要。总而言之，这些研究成果为我们理解极端环境下的燃烧现象提供了宝贵的洞察。为了确保科学界能够持续获得新的数据流，欧空局的下一次抛物线飞行活动已经排定在2025年11月举行。