作者:李大庆 来源:科技日报 发布时间:2016/4/15 10:14:56
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实践十号科学卫星上为啥要“点一把火”

 

4月13日,实践十号科学卫星已在太空遨游了7天多。中科院力学研究所王双峰副研究员早早赶到了国家空间科学中心怀柔园区,准备了解卫星上他和团队开展实验的情况。对于实践十号来说,他的研究有点特殊,是在实验装置内点上一把火,研究微重力条件下固体材料的燃烧特性。

上午9时57分,按照预定飞行控制时序,实践十号卫星舱里的实验装置开机工作,实验开始,中午12时47分实验结束。这是实验项目在实践十号上要做的四次燃烧实验中的一次,主要是了解有机玻璃和聚乙烯材料在空间微重力环境下的燃烧情况。

下午17时左右,从实践十号卫星上传回了本次燃烧实验的第一批数据,包括图像数据。“从目前收到的数据看,实验数据正常,点火、着火、火焰传播等实验做得挺好。”王双峰高兴地对科技日报记者说。

王双峰团队在卫星上所做的实验项目叫“典型非金属材料在微重力环境中的着火及燃烧特性研究”,是要通过卫星空间实验,研究非金属材料在微重力条件下的着火和燃烧过程,分析燃料种类、形状和环境气流等因素对材料的着火和火焰传播机理的影响规律,并将其与地面实验结果、数值模拟结果相对照,认识微重力环境中火灾发生和演变的规律,建立非金属材料火焰传播和可燃极限模型,为航天器设计中材料防火性能的评价、材料筛选以及火灾安全措施的建立和完善提供科学依据。

毫无疑问,王双峰的研究是为未来我国载人航天器的火灾预防做准备的。我国将在2020年前后在太空建设有人长期值守的空间站,其防火问题不容忽视。这方面在世界载人航天的发展史上已有惨痛的教训。在美国阿波罗一号宇宙飞船计划升上太空之前,曾于1967年1月27日在地面上举行了一次模拟演习。3名宇航员便因船舱失火不幸罹难。美国的登月计划也由此而推后;1997年2月23日晚22时35分,俄罗斯“和平号”太空站也曾发生严重的火灾。当航天员杰里·利恩格看到一米多长的火焰掠过“量子1号”舱时,惊得目瞪口呆。好在航天员们灭火及时,没有酿成大祸。

“因此,掌握所使用的非金属材料的防火特性,建立材料选用和使用的规范,并制定相应的火灾预防办法,才能最大限度地预防航天器舱内火灾的发生,保障航天器和航天员的安全。”王双峰说。

目前,国内外关于微重力下固体材料燃烧特性的研究主要集中于热薄材料,对于热厚材料燃烧特性仅有少量实验数据,而实际使用的非金属材料大部分都属于热厚材料。王双峰的项目就是对微重力环境中热厚材料的着火和燃烧特性开展研究的。

在实践十号升空之前,王双峰团队已经在地面做了相应的模拟实验。但地面上的燃烧总是受到浮力对流的影响,而航天器在轨飞行时处于微重力状态,这时浮力对流基本消失,材料的燃烧过程和火焰特性将发生显著变化。团队将在太空中以不同的环境气流速度和方向、不同的材料种类和形状、不同的压力等条件开展燃烧测试,取得实验观测数据。

太空实验,机会难得。王双峰说,我们首次采用了多通道实验段设计,有效避免实验样品之间的干扰,实现实验样品、氧气浓度、气流速度、点火方式等实验参数的灵活组合,保证了空间实验机会的充分利用和科学目标的实现。(科技日报北京4月14日电)

 
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