太空中如何安全“玩火”?中国科学院跨年演讲揭秘

360影视 2025-01-01 19:28 3

摘要:2024年12月31日晚,中国科学院携手多家媒体平台,共同打造复兴路上的科学力量中国科学院2025跨年科学演讲,给广大网友奉上一场“科学盛宴”。活动中,中国科学院工程热物理研究所研究员、博士生导师郑会龙揭秘中国空间站燃烧实验系统的研制过程、工作原理、在轨实验进

现代快报讯(记者 是钟寅)2024年12月31日晚,中国科学院携手多家媒体平台,共同打造复兴路上的科学力量中国科学院2025跨年科学演讲,给广大网友奉上一场“科学盛宴”。活动中,中国科学院工程热物理研究所研究员、博士生导师郑会龙揭秘中国空间站燃烧实验系统的研制过程、工作原理、在轨实验进展以及未来的实验思路。

内燃机、航空发动机、冲压发动机、电推进系统……各种工程需求,都绕不开燃烧。人类飞向更深更远的太空,就必须进一步加深对燃烧的认识。离地400公里的太空中,中国空间站处于微重力环境,是理想的实验场所。位于中国空间站梦天实验舱的燃烧科学实验系统,是具有国际一流水平的综合性微重力燃烧科学实验平台。整套系统重达400多公斤,集成了气、液、固不同燃料的实验装置。目前在轨开展近可燃极限和燃烧基础、微重力下材料着火特性和防护等方向的科学研究。

“我们都知道,地面上火苗燃烧,是朝上的。这是因为受重力和空气浮力的影响,火苗有方向性。但太空中,火焰是呈现出球形,这是因为此时火焰不再受到重力扰动。”郑会龙介绍,太空中进行微重力燃烧科学实验,让科学家可以更细微地观察燃烧发生的全过程,进而更深刻地揭示燃烧的本质。

很多人都好奇,航天员在空间站“玩火”安全吗?郑会龙介绍,为确保安全,这套系统设计和建造过程中有多重巧思。首先,燃烧是在密闭空间进行,与外面的空间完全隔绝。其次,燃料和氧气也进行隔绝安置,确保燃烧完全受控。同时,系统点燃的火苗也不大,相当于3根蜡烛的燃烧功率,释放的热量有限。最后,燃烧产生的废气也有专门的收集装置,收集到的废气会进行分析后,再排出舱外。

那么,密闭空间的燃烧,是如何观察实验过程呢?系统设置了光窗,有8组光学系统记录下从点火到熄灭的全过程,其中既有高速相机,也有紫外等特殊波段的相机,还有激光设备。通过这套系统,科学家可以了解火焰的结构、三维火焰温度场、特定波长的光谱特性、火焰传播速度等信息,“无死角”了解火焰燃烧的秘密。

截至目前,燃烧科学实验系统由航天员在轨操作51次,在轨测试与实验63次,完成在轨科学实验工况38组,累计生成科学应用数据1.5TB。

未来,空间站还会增添实验插件,进行更丰富的燃烧实验项目,通过多学科交叉,突破新的科学边界。

来源:现代快报

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