زومیت: ناسا با آزمایش FM2 و ایجاد آتشسوزی عمدی روی ماه، رفتار خطرناک شعلهها را در گرانش ضعیف برای تضمین ایمنی فضانوردان بررسی میکند.
سازمان فضایی ناسا برای اواخر سال جاری میلادی، تدارک آزمایش هیجانانگیزی را دیده که در نگاه اول ممکن است نگرانکننده به نظر برسد: ایجاد آتشسوزی عمدی روی سطح ماه. این پروژهی تحقیقاتی، نخستین تلاش بشر برای مطالعهی رفتار احتراق روی یک جرم آسمانی دیگر محسوب میشود.
ایمنی در برابر آتش، همواره یکی از اولویتهای حیاتی در ماموریتهای فضایی بوده است. مهندسان ناسا پیش از پرتاب هر فضاپیما، تمامی مواد بهکاررفته در بدنه و تجهیزات را از نظر میزان اشتعالپذیری بهدقت غربالگری میکنند. بااینحال، چالشی جدی در این مسیر وجود دارد؛ تمامی آزمونهای فعلی در شرایط گرانش زمین انجام میشوند، در حالی که پژوهشهای نظری نشان میدهند رفتار شعله در محیطهایی با گرانش متفاوت، به شکل چشمگیری تغییر میکند.
آزمایشهای پیشین در شرایط ریزگرانش یا بیوزنی ثابت کردهاند که لزوماً بیشترین میزان اشتعالپذیری مواد در گرانش استاندارد زمین رخ نمیدهد. براساس توضیحات ناسا در مقالهای جدید، مادهای که روی زمین بهسختی مشتعل میشود، ممکن است در گرانش ضعیف ماه به مادهای کاملاً اشتعالپذیر تبدیل شود.
در واقع، مکانیسم ورود اکسیژن به پایهی شعله که ناشی از جریانهای شناوری است، در گرانش ماه همچنان وجود دارد اما با سرعتی کمتر عمل میکند؛ همین کندی جریان باعث میشود واکنشهای شیمیایی فرصت کافی برای گرمکردن هوای خنک ورودی را داشته باشند و شعله پایدار بماند.
سناریوی دیگری که دانشمندان را نگران میکند، رفتار مواد در شرایط بیوزنی مطلق است. برخی مواد که روی زمین هرگز نمیسوزند، در محیط ریزگرانش و تنها با وزش جریان هوایی بسیار ضعیف، مشتعل میشوند. اگرچه شعله در این شرایط ابعاد کوچکی دارد، وجود آن در فضاپیمای بسته میتواند به فاجعهای تمامعیار ختم شود.
دستیابی به شرایط شبیهسازیشدهی گرانش ضعیف روی زمین، فرآیندی پیچیده و محدود است. دانشمندان معمولاً از برجهای سقوط آزاد یا هواپیماهای مخصوص ایجاد بیوزنی استفاده میکنند. در برخی آزمایشهای خلاقانه، با پرتاب یک سانتریفیوژ در حال چرخش از بالای برج، سعی شده است گرانش متغیر (بین صفر تا ۱٫۵ برابر زمین) ایجاد شود. بااینحال، تمام این روشها با محدودیت زمان روبرو هستند و به دانشمندان امکان نمیدهند که نحوهی گسترش و توسعهی کامل شعله را در طول زمان مشاهده کنند.
ایستگاه فضایی بینالمللی نیز با وجود فراهمکردن محیط مناسب، محدودیتهای خاص خود را دارد. سانتریفیوژهای موجود در این ایستگاه شعاع چرخش کمی دارند که باعث ایجاد اثر «کوریولیس» میشود؛ پدیدهای فیزیکی که تحلیل دادههای احتراق را با ابهام و پیچیدگیهای محاسباتی همراه میکند.
بهگزارش آیافالساینس، آزمایش «اشتعالپذیری مواد در ماه» که با نام اختصاری FM2 شناخته میشود، پاسخی نهایی به تمام ابهامات است. این پروژه که برای اواخر سال ۲۰۲۶ برنامهریزی شده، چهار نمونه سوخت جامد را در گرانش واقعی ماه به آتش میکشد. دوربینهای تعبیهشده در محفظهی آزمایش، با دقت بالا نحوهی گسترش شعله را ثبت میکنند تا مدلهای ریاضی احتراق در گرانش ضعیف، براساس دادههای واقعی بازنگری شوند.
سوابق تاریخی نشان میدهند که آتش در فضا دشمن فرضی نیست. جدیترین حادثه در فوریه ۱۹۹۷ در ایستگاه فضایی میر رخ داد؛ جایی که نقص در سیستم تولید اکسیژن باعث بروز آتشسوزی مهیبی شد و دسترسی به کپسولهای فرار سایوز را قطع کرد.
رینهولد اوالد، فضانورد آژانس فضایی اروپا، آن لحظات را چنین توصیف میکند: «دود و بخار به قدری غلیظ بود که حتی جلوی پایمان را نمیدیدیم و در آن لحظه تصور نمیکردم ماموریت ادامه پیدا کند.» بااینحال، خدمه درنهایت موفق شدند آتش را مهار کنند.
نتایج پژوهش ناسا که در کنفرانس علوم ماه و سیارهای ۲۰۲۶ ارائه شده، سنگبنای ایمنی در ماموریتهای بلندمدت آرتمیس و سکونتگاههای آیندهی بشر در قمر زمین خواهد بود. شناخت دقیق رفتار مواد در برابر حرارت، تنها راه جلوگیری از غافلگیریهای مرگبار در اعماق فضا است.
