ОГОНЬ В НЕВЕСОМОСТИ И ОСОБЕННОСТИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ.

FIRE IN ZERO GRAVITY AND FEATURES OF THE FIRE FIGHTING SPACECRAFT

Artemii Kyznetsov

cadet, department of BC, the direction of training fire safety Ural Institute of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia,

Russia, Yekaterinburg

Vladislav Vedehin

cadet, department of BC, the direction of training fire safety Ural Institute of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia,

Russia, Yekaterinburg

Boris Budanov

senior Lecturer, Department of BC Ural Institute of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia,

Russia, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

Изучив результаты исследований горения в космосе, были выявлены основные опасности, связанные с распространением и ликвидацией пламени в условиях невесомости. Проведен анализ последствий возникновения пожара и способов его ликвидации.

ABSTRACT

Having studied the results of research on combustion in space, the main dangers associated with the spread and elimination of flame in zero gravity were identified. The analysis of the consequences of a fire and methods for its elimination.

Ключевые слова: космонавтика, пожарная безопасность, опасность в космосе, огонь в невесомости.

Keywords: astronautics, fire safety, danger in space, fire in zero gravity.

Международная космическая станция (МКС) это международный проект в котором заинтересован весь мир. На данный момент его кури­руют 14 стран. Станция находится в эксплуатации с конца 1998 года по настоящее время. Ее использование запланировано до 2024 года включительно, однако рассматривается возможность продления этого срока до 2030 года.

В чем особенности МКС?

Одной из основных задач МКС является исследовательская работа, поскольку станция находится в условиях отличных от земли, протекание на ней различных процессов имеет свои особенности. К примеру, пламя в условиях космоса ведет себя своеобразно, приобретая сферическую форму. Такая форма объясняется тем, что в условиях микрогравитации нет восходящего движения воздуха, и не происходит конвекция теплых и холодных его слоев, которая в земных условиях придает пламени форму «капли». Для горения топлива не хватает притока кислорода, и оно получается меньше и не такое горячее. Привычный для нас на Земле желто-оранжевый цвет пламени создается свечением частиц сажи, которые поднимаются с горячим потоком воздуха. В невесомости же пламя приобретает голубой цвет, потому что сажи образуется мало, да и та сажа, что есть, из-за более низкой температуры будет светиться только в инфракрасном диапазоне.

Подобные эксперименты регулярно проводят на борту космической станции в специальном модуле. Для них. Используются небольшие капли топлива, например гептана или метанола. Горение длится до тех пор, пока не закончится топливо, либо не потухнет пламя, при этом были зафиксированы такие случаи, когда горение капель гептана переходило в так называемую фазу «холодного горения». Опасность этой фазы в том что оно видимо только в инфракрасном излучении и не воспринимается человеческим глазом Исследователи объяснили это тем, что нормальный видимый огонь образуется при высоких температурах около 1500С, а по мере сгорания топлива начиналось более холодное горение, при котором образовывались не вода, углекислый газ и сажа, а более токсичные материалы, такие как формальдегид и монооксид углерода. Подобные эксперименты производились и на Земле, но в условиях гра­витации такое горение весьма неустойчиво и быстро затухает. На МКС, же, холодное пламя может гореть несколько минут, и при этом создавать опасность распространения при контакте с окислителем или топливом. Так же опасность этого пламени в том что оно видим только в инфракрасном излучении и не воспринимается человеческим глазом На Земле это открытие может найти практическое применение, например в технологии, которая основана на зажигании горючей смеси в ДВС не от свечей, а от холодного пламени.

Насколько это опасно

Поскольку поведение пламени в космических условия значительно отличается от земных, необходимо исследовать особенности, возникно­вения, распространения и ликвидации горения. Этим вопросом занялись специалисты NASA и провели серию экспериментов Spacecraft Fire Experiment (Saffire). Целью этого исследования было установление закономерностей распространения горения в условиях микрогравитации, по материалам из которых изготовляют космические летательные аппараты. Кристофер Пестак, участник команды, ответственной за проведение эксперимента, сообщил, что в условиях микрогравитации пламя ведет себя совсем не так, как на Земле. Соответственно, и способы тушения «космического пожара» должны быть иными. Результаты эксперимента, по его словам, должны помочь разработать материалы нового типа, которые будут использоваться для создания космических кораблей «дальнего следования».

С огнем в космосе уже приходилось сталкиваться. Так, 23 февраля 1997 года на космической станции «Мир» произошло возгорание кислородной шашки регенерации атмосферы. На самой станции тогда присутствовало 6 человек, это были участники 22-й и 23-й экспедиций. К станции в момент происшествия было пристыковано сразу два корабля «Союз ТМ», так что все люди могли быть эвакуированы. Но один из кораблей оказался отрезан.

Кроме того, из-за возгорания атмосфера на станции оказалась задымлена, и экипажу пришлось надеть противогазы. После ликвидации возгорания космонавтам пришлось находиться в респираторах некоторое время. Как оказалось впоследствии, пожар случился из-за дефекта в кислородной шашке.

Необходимость повышенных мер пожарной безопасности

Поскольку в российском сегменте станции расположено множество различной аппаратуры, электрических связей между приборами и блоками, наличие кислородного оборудования и системы, которые работают при высоких температурах - все это требует повышенного внимания при обеспечении пожарной безопасности.

Специалистами РКК "Энергия" им. С.П. Королева совместно с ВНИИПО МЧС России и другими организациями разработан комплекс мероприятий по защите и мониторингу, позволяющих избежать возник­новения загорания а в случае происшествия быстро ликвидировать горение и устранить последствия.

На современном этапе развития на МКС используется система "Сигнал-ВМ" которая предназначена для обнаружения задымленности отсека и оповещения экипажа при возникновении пожароопасной ситуации. Сигнал о срабатывании какого-либо из 10 датчиков ДС-7А, расположенных внутри модуля "Звезда", поступает на пульт управления, где загорается светодиод, указывающий место, где расположен датчик. Далее сигнал поступает в бортовой вычислительный комплекс. На пульте космонавта загорается табло "НАЛИЧИЕ ДЫМА", включается сирена, а на бортовом и переносных дисплеях появляется сообщение, указы­вающее место возгорания. Этот же сигнал дублируется во всех модулях российского и американского сегмента МКС, где на пультах космонавта появляется сигнал "ОБОБЩЕННАЯ АВАРИЯ" и название модуля, откуда поступил сигнал.

При срабатывании двух и более датчиков дыма на пульте космонавта загорается табло "ПОЖАР" и включается звуковая сирена, а на бортовом и переносных дисплеях появляется сообщение, указываю­щее место пожара. При этом автоматически отключается межмодульная вентиляция и вентиляция в модуле "Звезда", а также система получения кислорода "Электрон-ВМ" и электропитание мощных систем вентиляции.

Отсутствие естественной конвекции в условиях невесомости приводит к тому что кислород со временем сгорает и в воздухе отсека не хватает окислителя для поддержания процесса горения, при этом огонь самостоятельно затухает. Эти факты подвели к выводу о том что отключение вентиляции в российском сегменте МКС как основной и эффективный метод тушения пожара

Заключение

На данный момент система предотвращения и обнаружения возго­рания на МКС работает успешно. Однако этого может быть недостаточно для межпланетарных перелетов, к которым активно стремится чело­вечество. Необходимы детальные исследования в этой области, а пока вопросы пожарной безопасности менее актуальны чем например угроза космического мусора.

Список литературы:

1. NASA устроило пожар на космическом корабле Cygnus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://xenomorph.ru/world/14155-spacecraft-fire-experiment.html.
2. Как зажигали в космосе [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://habr.com/ru/post/404609/
3. Огонь в невесомости [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://masterok.livejournal.com/4697949.html
4. Системы и средства обеспечения пожарной безопасности российского сегмента МКС [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://fort-i-ko.livejournal.com/54861.html
5. Системы и средства обеспечения пожарной безопасности российского сегмента МКС [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://sio.su/down_005_42_def.aspx.