Пожар на космическом корабле может иметь катастрофические последствия. Он может быстро распространиться в ограниченном пространстве, и для попавших в ловушку астронавтов может не быть выхода. Сейчас это время угасает, но «Аполлон-1», который должен был стать первой миссией «Аполлона» с экипажем, так и не поднялся с земли из-за пожара, в результате которого погиб экипаж. Были и другие опасные пожары на космических кораблях, например, на российской космической станции «Мир» в 1997 году.
Стремясь понять, как ведет себя огонь на космических кораблях, НАСА в 2016 году начало проект Saffire (Эксперимент по пожарной безопасности космических кораблей). Saffire представлял собой восьмилетнюю программу из шести миссий по изучению поведения огня в космосе. Финальное испытание Saffire завершилось 9 января.
Поведение пожара в зданиях здесь, на Земле, хорошо изучено и понятно. Предотвращение и тушение пожара являются важными компонентами проектирования зданий. Имеет смысл привнести тот же уровень понимания в космические путешествия и даже превзойти его.
«Какой силы должен быть пожар, чтобы экипажу стало плохо?» — спросил доктор Дэвид Урбан, главный исследователь Saffire в Исследовательском центре Гленна НАСА. «Подобная работа выполняется для любого другого обитаемого сооружения здесь на Земле – зданий, самолетов, поездов, автомобилей, шахт, подводных лодок, кораблей – но до Saffire мы не проводили подобных исследований для космических кораблей».
НАСА провело шесть экспериментов под управлением Saffire, и каждый из них проводился на беспилотном грузовом корабле Cygnus после завершения миссии по доставке на МКС. Транспортные средства отправляются в атмосферу для сгорания, а эксперименты проводятся до их уничтожения. Saffire 1 запускался в 2016 году внутри отсека авионики с воздуховодом. В отсеке находилась горючая смесь хлопка и стекловолокна, которую поджигали дистанционно с помощью раскаленной проволоки.
Последующие эксперименты Saffire проверяли, как горят различные материалы, в том числе огнестойкая ткань Nomex и даже акриловые окна космических кораблей. Испытания также включали различные потоки кислорода, разное атмосферное давление и разные уровни кислорода. Каждое испытание Saffire давало важные данные о том, как ведет себя огонь внутри космического корабля.
Последний этап программы Saffire, Saffire-VI, был проведен 9 января 2024 года, перед тем, как беспилотный космический корабль Northrop Grumman Cygnus, проводивший эксперимент, сгорел при входе в атмосферу. Saffire-VI отличался от своих предшественников по программе, поскольку в эксперименте было более высокое содержание кислорода и более низкое давление, аналогичное реальным условиям на космическом корабле.
«Установка потока Saffire представляет собой аэродинамическую трубу», — сказал доктор Гэри Рафф, руководитель проекта Saffire в Исследовательском центре Гленна НАСА. «Мы проталкиваем через него воздух. Как только условия испытаний заданы, мы пропускаем электрический ток через тонкий провод, и материалы воспламеняются».
Пожар в ограниченном пространстве наносит больше, чем просто вред вещам и ожогам людей. При этом также образуются вредные побочные продукты сгорания. Помимо предсказуемых выбросов угарного газа и углекислого газа, пожар на борту космического корабля может привести к образованию следовых количеств фтористого водорода, хлористого водорода и цианистого водорода. Фтороводород является очень токсичным химическим веществом, и его воздействие требует немедленной медицинской помощи. Хлорид водорода является раздражителем, который может стать смертельным, а цианистый водород может повредить мозг, сердце и легкие, а также может быть смертельным. Устройство, называемое прибором «Монитор продуктов сгорания» (CPM), использует лазерную спектроскопию для анализа состава дыма и обнаружения этих опасных химических веществ.
Камеры внутри эксперимента фиксируют происходящее, а другие инструменты снаружи собирают данные. После того, как эксперименты соберут данные, они загружаются до того, как корабль Лебедя отправят к разрушению атмосферы. Изменяя такие переменные, как содержание и расход кислорода, а также атмосферное давление, эксперименты собирают данные, которые исследователи используют для построения прогнозной модели поведения пожара на борту космического корабля.
«У вас есть скорость выделения тепла и скорость выделения продуктов сгорания», — сказал Рафф. «Вы можете использовать их в качестве исходных данных для модели и предсказать, что произойдет с автомобилем».
На данный момент человечество готово к большому скачку. Мы работаем над установлением присутствия на Луне. Оттуда манят будущие пилотируемые миссии на Марс. Исследователи изучают, как защитить здоровье астронавтов во время этих полетов, понимая, как их тела реагируют на длительное время в условиях микрогравитации, воздействие радиации и другие опасности. Предотвращение пожаров и быстрое их тушение являются важнейшими вопросами космических полетов и безопасности космонавтов, особенно когда астронавты находятся так далеко, что нет никакой возможности оказать какую-либо помощь.
Модели, построенные на данных Saffire, помогут миссиям добиться успеха и благополучно вернуться домой.
