微重力研究揭示燃燒物理學的根本奧秘：來自ESA拋物線飛行實驗的洞察

歐洲太空總署（ESA）於2025年9月在法國波爾多圓滿完成了第87次拋物線飛行活動。這段密集的實驗期，核心目標是深入探討當重力影響被有效消除時，基礎物理過程會如何運作。研究人員將焦點集中在一支簡單的蠟燭火焰上。蠟燭火焰在地球上隨處可見，但一旦脫離重力束縛，它就成為一個複雜的研究對象，藉此深化我們對近乎失重條件下燃燒機制的理解。

拋物線飛行，通常被稱為「零重力」機動，涉及飛機執行特定的飛行軌跡，每個弧線能產生約22秒的模擬微重力環境。在正常的地球條件下，火焰產生的熱量會使周圍空氣上升，形成對流，這就是火焰呈現出我們熟悉的淚滴狀輪廓的原因。然而，一旦重力消失，這種浮力驅動的力量也隨之消散，從根本上改變了火焰的結構。研究人員觀察到，由於表面張力和擴散作用成為主導力量，火焰在缺乏重力影響下轉變為更接近球形的配置。

領導這項研究的科學家是來自ESA生命支持與物理科學實驗室的傑克·范·隆（Jack van Loon）。范·隆指出，將實驗從重力的持續拉扯中解耦出來，提供了一個無與倫比的機會，使他們能夠單獨研究其他微妙力量之間的相互作用，特別是在燃燒過程中對流和毛細作用的影響。這項嚴謹的工作是ESA持續科學探索的一部分，旨在利用微重力平台來探測自然界的基本法則。預計由此產生的數據將有助於完善對物理原理的理解，並為流體動力學以及設計更高效燃燒系統等領域帶來進展。

相關的航太研究強調了這些發現對於延長太空任務的關鍵性。先前在國際太空站（ISS）上進行的研究已經表明，微重力下的火焰行為會受到燭芯材料和燃料成分的顯著影響。一些ISS實驗揭示，如果氧氣供應未經仔細管理，火焰可能會過早熄滅，這是因為缺乏浮力氣流來進行補充。這突顯了一個事實：儘管火焰形狀發生了變化，但高效反應物混合的潛在需求對於任何持續燃燒而言仍然至關重要。為了確保科學界能夠持續獲得新的數據流，下一次拋物線飛行活動已經排定於2025年11月進行。