Grandes bolas de fogo: como as chamas se comportam no espaço

Dado que é uma das ferramentas mais antigas da humanidade, você pode supor que sabemos tudo o que há para saber sobre o fogo. E claro, sabemos muito: à medida que o ar quente perto da base de uma chama sobe, a gravidade puxa o ar mais frio e denso para substituí-lo. É esse ciclo de ar que fornece oxigênio fresco e dá às chamas suas características formas de lágrima.

Mas em um ambiente de microgravidade, como o que os astronautas experimentam enquanto estão em órbita, todas as apostas estão canceladas. Aqui, o ar quente ainda se expande para fora - mas não se move para cima, porque não há "para cima". Em vez disso, os incêndios no espaço são alimentados apenas pelas moléculas aleatórias de oxigênio que tropeçam neles por acaso.

É um processo chamado difusão molecular e produz chamas esféricas que são diferentes de suas contrapartes terrestres em mais de uma maneira. Eles não apenas queimam muito mais devagar e por períodos de tempo mais longos, mas também sobrevivem com menos oxigênio e atingem menos de 900 graus Fahrenheit – uma fração do calor emitido pela maioria das chamas terrestres.

E, no entanto, ainda há muito que os cientistas não entendem sobre como o fogo opera na microgravidade. Certos materiais são mais inflamáveis ​​do que outros? Qual é a melhor maneira de extinguir uma chama desonesta?

Essas questões são críticas para a segurança dos astronautas que já vivem e trabalham na Estação Espacial Internacional (ISS) e só se tornarão mais importantes à medida que os humanos se preparam para viagens espaciais mais longas. Felizmente, os cientistas da NASA estão no caso.

Para ser claro, a ameaça não é meramente hipotética. Em 1997, por exemplo, ocorreu um incêndio a bordo da estação espacial russa Mir; teve origem num gerador de oxigénio, enchendo os módulos da estação com fumo tóxico e cortando o acesso a uma viatura de fuga durante os vários minutos que viveu.

Uma das razões pelas quais o fogo é tão perigoso no espaço é sua falta de previsibilidade. Ao contrário do solo, onde a gravidade força as chamas para cima, as chamas em um ambiente de microgravidade podem se espalhar em qualquer direção. O mesmo vale para a fumaça, tornando muito mais difícil a colocação de detectores de fumaça em uma estação espacial (normalmente no teto da maioria dos edifícios).

Embora a tripulação do Mir tenha apagado rapidamente a chama errante com um extintor de incêndio, impedindo seu crescimento, extintores que usam gases para extinguir uma chama são menos eficazes no espaço do que na Terra. Por um lado, o aparelho pode literalmente atiçar as chamas de um incêndio direcionando o ar - e, portanto, o oxigênio - para ele.

No final, a chama só se extinguiu quando o gerador de oxigênio se esvaziou. Nas horas seguintes, os sistemas de suporte de vida da estação limparam toda a fumaça da atmosfera da Mir e a tripulação escapou do incidente sem danos significativos a si mesmos ou à estrutura da estação.

OK, então estabelecemos que fechar essas lacunas em nosso conhecimento sobre o comportamento do fogo é claramente importante. Agora, como exatamente os cientistas fazem isso?

Bem, em 2008 a NASA criou seu Combustion Integrated Rack (CIR) e o enviou para a ISS. Usado para mexer com segurança em combustões controladas em microgravidade, seu hardware inclui uma câmara de combustão de 26 galões e cinco câmeras diferentes que foram bem utilizadas em milhares de testes nos últimos 15 anos.

Muitos desses testes faziam parte do Experimento de Extinção de Chamas, ou FLEX, que começou cerca de um ano depois. Como o nome sugere, eles giravam em torno de apagar incêndios no espaço e, finalmente, melhorar os sistemas de supressão de incêndio em espaçonaves futuras. Com a ajuda do CIR, os pesquisadores a bordo da ISS inflamariam minúsculas gotículas de heptano ou metanol e registrariam os resultados.

Daniel Dietrich, um cientista do Glenn Research Center da NASA, disse à administração que "uma das maiores descobertas, não apenas no programa de microgravidade, mas provavelmente nos últimos 20 [a] 30 anos de pesquisa de combustão foi durante os experimentos FLEX em a estação espacial."

A descoberta em questão? Depois que certos combustíveis líquidos são extintos no espaço, eles reacendem espontaneamente. Nesses casos, a chama subsequente – chamada de “chama fria” – queima em temperaturas mais baixas e é invisível a olho nu.