Rózsa és tűzgömbök: kísérletek a Columbia fedélzetén

A Columbia űrrepülőgép fedélzetén gőzerővel zajlanak a tudományos kísérletek. Ezekből mutatunk be három érdekességet: a rózsák, a ketchup és a mikrogravitáción kialakuló lánggömbök főszereplésével.

1984-ben egy ejtőtoronyban a szabadon eső kannában égő hidrogén lángját filmezték. Ekkor fedezték fel teljesen váratlanul a lánggömböket. A szabadesés 2,2, másodperce alatt a mikrogravitációs környezetben a láng apró gömbökre vált szét. A lánggömbökben mindössze 1-2 watt hőteljesítményt mértek, miközben egy közönséges gyertya hőteljesítménye is 50-100 watt. Utólag kiderült, hogy lánggömbök különleges, pl. mikrogravitációs körülmények közti létezésének lehetőségét már 1944-ben felvetette J. Zeldovics szovjet fizikus.

A láng bonyolult, összetett jelenség. A gyertyalángban igen sokféle kémiai reakció játszódik le. A szénhidrogén-molekulák elpárolognak, kisebbekre törnek szét, majd oxigénnel egyesülve fény, hő, szén-dioxid és víz keletkezik. A láng jól ismert könnycsepp alakját a gravitáció okozza: a meleg levegő felszáll és hideg jön a helyébe, a láng a felhajtóerő miatt csap fel és libeg.

A lánggömb sokkal egyszerűbb. Kis gravitáció mellett jön létre, ekkor az örvénylés és a felhajtóerő hatása jelentéktelen. Az égés a gömb felületén megy végbe, a gömb mérete égés közben nem változik.

1997-ben is a Columbia űrrepülőgép fedélzetén tanulmányozták a lánggömböket. A tapasztalatok alaposan rácáfoltak a modellszámításokra, a vártnál 2-3-szor nagyobbak voltak és hosszabban égtek a gömböcskék. (Nyolc perc után a rendszer kioltotta az égést.) Most jóval hosszabb időt hagynak számukra, a többször megismételt mérésekben 25 és 167 perc közti időtartamig éghetnek a lánggömbök. A műszerek rögzítik a hőmérséklet, a fényesség, a hőveszteség nagyságát, elemzik a gázhalmazállapotú égéstermékek összetételét. A lánggömbök rendkívül érzékenyek a mozgásra, ezért a kísérletek idejére még az űrrepülőgép helyzetstabilizáló rendszerét is kikapcsolják.

Az égéskísérletek eredménye, az égés jelenségének jobb megismerése fantasztikusan széles fronton hasznosulhat: belső égésű motorok építése (autók, repülőgépek), robbanások kezelése szénbányákban és vegyi üzemekben, autók és szénerőművek égéstermék-kibocsátása és nem utolsósorban az űrrepülőgépen vagy az űrállomáson alkalmazandó tűzoltási eljárások kidolgozása.