Sin fuego en el cielo: prevenir la peor pesadilla de un astronauta


Habilitación y soporte

17/06/2021
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“Una situación arriesgada y peligrosa”, recuerda el astronauta de la ESA Reinhold Ewald sobre el incendio en órbita que experimentó a bordo de la estación espacial Mir en 1997. “El incendio fue tan enorme y el humo y el vapor que salía de este lugar del incendio fue tal que no podía ver con el brazo extendido, y en ese momento no podía haber imaginado que continuaríamos con la misión «.

Contra todo pronóstico, la tripulación apagó el incendio, provocado por un mal funcionamiento del generador de «velas» de oxígeno, para salvar la estación. Su experiencia también ayudó a guiar los procedimientos de seguridad contra incendios a bordo del sucesor de Mir, la Estación Espacial Internacional. Ahora, con los hábitats lunares y marcianos en las etapas de planificación, los investigadores están investigando la mejor manera de responder al fuego en gravedad reducida, así como en ingravidez.

Daño causado por fuego Mir

“Con recursos materiales limitados y sin rutas de escape inmediatas, cualquier incendio accidental debe mitigarse rápidamente antes de que la misión se vea comprometida o las vidas de los miembros de la tripulación se pongan en riesgo”, explica Sebastien Vincent-Bonnieu de El equipo SciSpacE de la ESA, parte de un grupo internacional centrado en la reducción del riesgo de incendios por gravedad.

La menor gravedad dificulta la búsqueda de incendios

En la Tierra, el aire caliente se eleva, por lo que tiene sentido colocar detectores de humo en los techos, donde se acumularán los productos de combustión y el humo.

Reinhold Ewald a bordo de Mir

«Pero a medida que el campo de gravedad se reduce en Marte (0,38 g) o en la Luna (0,16 g), la flotabilidad disminuye y, en consecuencia, el tiempo típico necesario para detectar un incendio con equipo regular es mayor», dice Guillaume Legros de Francia. Institut de Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement (ICARE – CNRS).

«Peor aún, en una nave espacial, no hay un flujo flotante y, en consecuencia, el humo seguirá el complejo movimiento del aire impuesto por el sistema de ventilación, lo que llevará a un tiempo de detección de incendios más prolongado por los detectores de humo que normalmente se colocan a lo largo de las líneas de ventilación».

Llama en gravedad normal en comparación con la microgravedad

Tal sistema de detección de incendios ha servido durante dos décadas a bordo de la Estación Espacial Internacional. Si el fuego se afianza, los astronautas tienen procedimientos establecidos para combatirlo, comenzando por apagar la ventilación para detener su propagación, apagando la energía a las unidades afectadas, luego desplegando extintores de incendios y finalmente procediendo a purgar el aire del módulo en cuestión.

Aunque Augustin Guibaud de University College de Londres señala que: «Las opciones que agotan los recursos no renovables, como la descarga de extintores de incendios o el vertido de oxígeno, no son viables en el contexto de la exploración lunar o marciana, porque el reabastecimiento de emergencia desde la Tierra tardaría un tiempo prohibitivamente largo en llegar».

Comportamiento del fuego en diferentes gravedades

Encendido de fuegos de baja gravedad en vuelos parabólicos

Experimentos anteriores muestran que los aspectos clave relacionados con la seguridad contra incendios, como la ignición, la propagación de llamas, el crecimiento del fuego, el goteo de material en combustión y los procesos de producción de humo, también evolucionan de manera muy diferente en condiciones de gravedad reducida. Los experimentos sugieren que el material que se considera suficientemente limitado en el desarrollo del fuego en la Tierra puede arder más vigorosamente en condiciones similares con gravedad reducida. Esto es aún más problemático, ya que dar la alarma sobre un incendio probablemente también llevaría más tiempo.

Ciencia sin gravedad: vuelos parabólicos

Para obtener más información, los investigadores recurrieron a plataformas de investigación como el Airbus ‘Zero-G’ A-310 de Novespace que volaba desde el aeropuerto Merignac en Burdeos, Francia. Al volar parábolas empinadas, se pueden crear breves períodos de ingravidez de 20 a 30 segundos o una gravedad reducida similar a la de la Luna o Marte.

Una plataforma experimental llamada DIAMANTES (Detección de ignición y mitigación a bordo para naves espaciales no dañadas) – diseñado por Universidad de la Sorbona y financiado por la agencia espacial francesa CNES – proporciona mediciones únicas de la propagación de la llama en diferentes atmósferas durante dichos vuelos parabólicos.

Jean-Marie Citerne, de la Universidad de la Sorbona, comenta: “Como podemos medir la extinción o propagación de la llama, y ​​mapear propiedades in situ bajo niveles controlados de gravedad y condiciones de flujo ambiental, estos experimentos constituyen un conjunto único de datos para estudios científicos que impulsan los usos tecnológicos. . «

Banco de pruebas DIAMONDS

DIAMONDS permite la evaluación de diferentes presiones o contenido de oxígeno para una máxima seguridad contra incendios, además de sondear la atmósfera viciada y verificar el desempeño de los retardantes de fuego candidatos.

Conocimientos compartidos para la seguridad contra incendios

Los resultados se comparten dentro de un equipo temático financiado por la ESA, con socios de la NASA, la agencia espacial japonesa JAXA y la rusa Roscosmos.

Nave espacial Cygnus

Cerca del comienzo de la NASA de este año Experimento de seguridad contra incendios de la nave espacial-V (Saffire-V) realizó con éxito una serie de pruebas de combustión orbital a gran escala a bordo de una nave espacial Cygnus, que solo se activó una vez que la nave espacial se había desacoplado de la Estación Espacial Internacional. “Los datos de Saffire-V nos permitirán modelar escenarios de incendio y aumentar nuestra confianza en las estrategias de seguridad”, dice Gary A. Ruff, gerente de proyecto de Saffire en el Centro de Investigación Glenn de la NASA.

Las atmósferas candidatas para futuras misiones tripuladas, como un entorno de baja presión y alto oxígeno que sería ventajoso en términos de masa y reducción de fugas, se pueden evaluar de manera segura en términos de riesgo de incendio.

“Todos los hallazgos impactan los proyectos de investigación futuros, como nuestro Experimento Japonés de Límites de Inflamabilidad en G Reducida, FLARE, que tendrá lugar en la ISS durante 2021”, dice el Prof. Osamu Fujita, quien es el Investigador Principal de FLARE. sonda que propaga llamas con un contenido elevado de oxígeno utilizando una configuración óptica desarrollada mediante el uso de DIAMANTES «.

Quema de plexiglás en el experimento de fuego orbital Saffire-V

Yutao Li, de la Universidad de la Sorbona, añade: «Una futura campaña de vuelo de gravedad parcial de la ESA será la ocasión para analizar, por primera vez, el tamaño de las partículas emitidas por la propagación de las llamas en estas condiciones, lo que es crucial para desarrollar sistemas de detección personalizados».

“La colaboración ha sido realmente clave para el tremendo progreso que hemos logrado durante la última década”, concluye el profesor Grunde Jomaas de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Edimburgo, que coordina un grupo internacional, junto con el equipo temático de la ESA, centrado en la reducción del riesgo de incendios por gravedad. «Compartir los resultados de las observaciones obtenidas en vuelos parabólicos, junto con las torres de caída y los experimentos espaciales, brinda información temprana sobre el comportamiento del fuego en el espacio, avanzando así hacia un entorno seguro contra incendios para la exploración espacial humana».



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