Lo que había sido una misión pacífica y productiva para los seis hombres a bordo de la estación espacial rusa Mir, incluido el astronauta estadounidense Jerry Linenger, casi se convirtió en una trágica pesadilla durante la noche del 24 de febrero de 1997. Un bote de perclorato de litio, diseñado paragenerar oxígeno a través de una reacción química, de repente estalló en llamas cuando se activó. Aunque el fuego fue sometido rápidamente, un humo denso y potencialmente mortal, diferente en forma y movimiento de su contraparte gravitacional en la Tierra, llenó rápidamente la estación.confinado en un área limitada a 360 kilómetros 224 millas sobre la brigada de bomberos más cercana, la situación fue aún más precaria. "No se puede abrir una ventana para ventilar la habitación", comentó el cosmonauta Aleksandr Lazutkin en un informe de la NASA sobre el incidente.
Afortunadamente, el pensamiento lógico y la acción rápida de la tripulación Mir limitaron el impacto del fuego y evitaron que ocurrieran lesiones o complicaciones relacionadas con el humo. Pero las lecciones aprendidas ese día no han sido olvidadas por la NASA. Trabajar con el Instituto Nacional de Normasy Tecnología NIST desde 2002, la agencia espacial ha estado estudiando intensamente el comportamiento del humo en la microgravedad como la base para desarrollar métodos rápidos, sensibles y confiables para detectarlo durante los vuelos espaciales. Diario de seguridad contra incendios FSJ , un equipo de investigadores de la NASA y el NIST describe cómo observaron las partículas de humo producidas por cinco materiales comúnmente utilizados a bordo de naves espaciales tripuladas, definieron sus características y evaluaron qué tan bien podrían ser detectados por dos sistemas tradicionales.
Debido a que no todas las partículas se detectaron consistentemente, los investigadores recomiendan que "la próxima generación de detectores de incendios de naves espaciales se debe mejorar y probar contra el humo de materiales espaciales relevantes"
La detección de un incendio en el espacio requiere un proceso muy diferente al de la Tierra. Aquí, la flotabilidad, que depende de la gravedad, hace que los gases calientes se eleven y que la llama se extienda en una forma larga y puntiaguda. Las partículas de humo también se elevan, por eso colocamos detectores en el techo. En microgravedad, no hay flotabilidad, por lo que las llamas tienen forma esférica y el humo a menudo se acumula en partículas grandes o cadenas largas que se extienden en todas las direcciones. Por lo tanto, detectores de humo en el Espacio InternacionalLa estación ISS y otras naves espaciales modernas se colocan dentro del sistema de ventilación en lugar de en una pared del compartimiento de todos modos, no hay "arriba y abajo" en una nave espacial para definir un techo.
Además, los materiales a bordo de una nave espacial que podrían convertirse en combustible para un incendio no son los mismos que los combustibles potenciales en entornos terrestres. Esto significa que el humo generado por un incendio en microgravedad también puede tener diferentes propiedades dependiendo de la fuente y esos rasgosdebe tenerse en cuenta al diseñar detectores de humo efectivos para vehículos con tripulación.
Para definir científicamente las características y el comportamiento de las partículas de humo en el espacio, la NASA y el NIST llevaron a cabo el Experimento de medición de humo y aerosoles SAME a bordo de la ISS. Los resultados de este estudio a largo plazo se discuten en el nuevo FSJ papel
SAME investigó las partículas de humo producidas por cinco materiales comúnmente encontrados a bordo de naves espaciales: celulosa, en forma de mecha de lámpara de algodón; Kapton, un polímero usado para aislamiento térmico; caucho de silicona, usado en sellos y juntas; Teflón, usado en aislamientocables; y Pyrell, una espuma de poliuretano utilizada para empacar artículos para sobrevivir a las fuerzas de lanzamiento y reingreso.
Las muestras, envueltas en filamentos de alambre, fueron cargadas por un astronauta de la ISS en un carrusel giratorio encerrado dentro de una de las cajas de guantes de la estación. Un programa de software luego aplicaría corriente eléctrica a los cables para calentar los materiales y producir humo. El humo eraluego "envejeció" en una cámara para simular el tiempo que tomaría acumularse en un escenario de incendio real. En cada una de las SAME, el humo envejecido se dirigió a seis dispositivos: un colector de muestras para análisis microscópico electrónico en la Tierra quedefinió la morfología de las partículas de humo, un contador de partículas, un detector de humo comercial y un monitor de masa utilizado para medir el tamaño de partícula, y dos detectores de humo de naves espaciales diferentes, el modelo de ionización utilizado durante el programa del transbordador espacial y el sistema fotoeléctrico ahora a bordo delISS.
"Al controlar y cambiar tres factores: la velocidad de calentamiento de la muestra, el flujo de aire que pasa alrededor del material calentado y la edad del humo generado, obtuvimos datos valiosos sobre el humo de una variedad de posibles condiciones de incendio", dijo Tom Cleary,un autor en el FSJ papel y el ingeniero NIST que calibró el equipo utilizado en SAME.
Evaluar el rendimiento del detector de humo ISS actual arrojó un hallazgo algo inquietante.
"Las grandes partículas de humo producidas por el sobrecalentamiento de las muestras de celulosa, silicona y Pyrell fueron fácilmente recogidas por el detector fotoeléctrico ISS de dispersión de luz", dijo Marit Meyer, ingeniera aeroespacial de investigación en el Centro de Investigación Glenn de la NASA enlace externoen Cleveland, Ohio, y autor principal en el FSJ papel. "Sin embargo, con frecuencia no pudo detectar las partículas de humo más pequeñas de Teflón y Kapton, una gran preocupación porque ambos materiales se utilizan ampliamente en la electrónica, que es la fuente más probable de fuego y humo en el espacio".
Meyer agregó que al detector de ionización más antiguo de la era del transbordador espacial le fue solo un poco mejor para el humo de teflón.
"Considerando la amplia gama de materiales y condiciones de calentamiento posibles en un incendio de naves espaciales, así como las complicaciones de los aerosoles de fondo en el entorno de la cabina como el polvo, concluimos que ningún método de detección de humo disponible actualmente es lo suficientemente sensible como para detectar todoposibles tamaños de partículas de humo ", dijo." Se necesita más investigación para comprender mejor cómo se comportan los incendios en la microgravedad y, a su vez, cuál es la mejor manera de detectarlos lo antes posible por cualquier tipo de humo que creen ".
Ayudar a proporcionar ese conocimiento es el objetivo del siguiente estudio de incendios de la NASA, el Experimento de fuego de naves espaciales, también conocido como Saffire. Durante tres pruebas realizadas en 2016 y 2017, los buques de carga ISS no tripulados al final de sus misiones se convirtieron enorbitando laboratorios de bomberos, completos con sondas, sensores, cámaras y otros dispositivos sofisticados. Los equipos de tierra encendieron remotamente las muestras de combustible Saffire, monitorearon el progreso de la prueba y recolectaron los datos del incendio producidos. Cada experimento terminó apropiadamente con el vehículo incendiándose en la Tierraatmósfera.
Tres quemaduras de zafiro más están programadas para 2019 y 2020, lo que también incluirá mediciones de partículas de humo. Al igual que con SAME, Cleary de NIST calibra todos los instrumentos de partículas de humo utilizados en el programa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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