Можно ли потушить пожар в космосе

Космос обычно ассоциируется с пустотой, где привычные земные процессы перестают работать. Именно поэтому вопрос о том, что делать в случае возгорания пожара за пределами Земли, остается открытым. О том, можно ли потушить пожар в космосе, читайте в материале «‎Рамблера».

Можно ли вообще зажечь огонь в космосе?

В открытом космосе, где почти нет кислорода, обычный пожар невозможен. Но внутри космического корабля, станции или лабораторной камеры — вполне. Там есть кислород, топливо в виде кабелей, пластика и тканей, а также потенциальные источники зажигания: перегрев электроники, короткое замыкание, искры, горячие поверхности. NASA подчеркивает, что именно для этого на МКС работает интегрированная решетка для сгорания — специальная установка для изучения горения и методов подавления огня в условиях микрогравитации.

Почему пожар в невесомости отличается от земного?

На Земле горячий воздух поднимается вверх, а холодный притягивается снизу. Это создает естественную конвекцию: пламя вытягивается вверх, дым скапливается под потолком, а свежий кислород постоянно поступает к очагу снизу. В микрогравитации этого почти нет. Поэтому пламя часто становится более округлым и «сидит» в облаке продуктов горения, а дым и горячие газы не уходят вверх сами по себе.

Это меняет и стратегию тушения. В космосе струя газа, капли жидкости и частицы порошка распространяются иначе, а сам очаг может подпитываться не естественной конвекцией, а потоком воздуха от вентиляторов системы жизнеобеспечения. Поэтому локальный пожар внутри корабля так опасен.

Чем его тушат?

Базовый принцип тот же, что и на Земле: убрать хотя бы один элемент «треугольника огня» — тепло, кислород или топливо. Но способы реализации другие. В космических системах особенно важны газовые средства подавления, которые понижают концентрацию кислорода у очага или разбавляют горючую смесь инертным газом. NASA сообщает, что эксперимент FLEX на МКС был специально создан для оценки эффективности инертных газовых подавителей и для определения предельной концентрации кислорода, при которой устойчивое горение прекращается.

Что космос делает с телом человека: кожа, кости, мозг

Изначально для тушения возгораний на борту предполагались углекислый газ, галоны и другие газовые системы. Старые обзоры NASA и NIST показывают, что именно газовое тушение было наиболее безопасным вариантом для герметичного корабля. При этом даже газовое тушение требует точного расчета: концентрация должна быть достаточной для подавления пламени, но безопасной или хотя бы контролируемой для экипажа.

Можно ли потушить огонь водой?

Теоретически — да, но на практике это один из самых неудобных вариантов. В невесомости вода не течет вниз и не образует привычную направленную струю или лужу. Она собирается в плавающие капли и шары, которые могут разлетаться по отсеку, попадать в электронику и мешать обзору. NIST в обзоре по тушению пожаров в пилотируемых кораблях прямо отмечал трудности управления водяными распылениями в космосе, а более ранние испытания показывали, что направлять воду в микрогравитации гораздо сложнее, чем на Земле.

Кроме того, вода не всегда лучший агент для космического пожара из-за электрических систем, плотной аппаратуры и ограниченного ресурса на борту. Даже если она эффективно охлаждает очаг, затем появляется вторая проблема: как собрать свободно плавающую влагу и не допустить вторичных повреждений.

Почему нельзя загасить пожар снижением кислорода?

Потому что в космическом аппарате люди дышат той же атмосферой, где возник пожар. Чтобы потушить пламя снижением кислорода, нужно опустить его концентрацию ниже порога устойчивого горения, и при этом не довести экипаж до гипоксии. NASA еще в старых работах по пожарной безопасности подчеркивала, что горючесть материалов и поведение пламени в корабле сильно зависят от состава атмосферы, давления и доли кислорода. При этом парциальное давление кислорода может меняться.

Именно поэтому тушение в космосе — это не просто выпуск большого объема газа. Нужно понимать, как именно распространяется агент в невесомости, сколько времени он сохраняет рабочую концентрацию, как влияют вентиляция и геометрия отсека, и не окажется ли так, что после локального подавления пламя вспыхнет снова в другом месте. FLEX как раз и изучал эти пороги подавления и повторного воспламенения в микрогравитации.

А если перекрыть вентиляцию?

В герметичном отсеке вентиляционные потоки во многом определяют, куда идут кислород, дым и тепло. На корабле они могут поддерживать горение, даже когда естественной конвекции почти нет. Поэтому при пожаре логика реагирования включает управление воздушными потоками и изоляцию зоны.

Обзоры NASA связывают тушение с общим контролем атмосферного потока и условиями отсека, а ESA пишет, что в низкой гравитации пожар труднее не только тушить, но и обнаруживать именно из-за необычного поведения дыма и продуктов горения. Но и тут есть ограничение: полное отключение вентиляции в пилотируемом отсеке само по себе опасно для людей и систем жизнеобеспечения.

Что показали реальные эксперименты в космосе?

Одними из самых важных стали эксперименты Saffire. NASA проводила их не на обитаемом модуле МКС, а внутри грузовых кораблей Cygnus после завершения их основной миссии, когда аппараты уже уходили на сход с орбиты. Это позволило изучать более крупные и динамичные пожары без риска для экипажа. Saffire была создана для повышения безопасности пилотируемых миссий, а в Saffire-V удалось тестировать более крупные пожары в течение более 26 часов внутри корабля Cygnus.

Эти эксперименты были важны именно потому, что лабораторные горения на МКС ограничены размерами и требованиями безопасности. А реальная авария на корабле может включать большие площади горения, сложную вентиляцию, тление материалов и длительное выделение токсичных продуктов. Saffire дала данные ближе к реальному пожару на космическом аппарате, чем большинство прежних тестов.

Что делают на МКС, чтобы пожар вообще не пришлось тушить?

Профилактика считается первым уровнем защиты: контроль электрических систем, выбор малогорючих материалов, тестирование их поведения в заданной атмосфере, раннее обнаружение дыма и четкие аварийные процедуры. Иначе говоря, лучший способ тушить пожар в космосе — не допустить его появления.

На станции для исследований используют изолированные установки вроде интегрированной решетки для сгорания, где маленькие пламена изучают внутри защищенной камеры объемом около 100 литров. Это показывает общий подход: огонь в космосе изучают, но держат его под контролем и в максимально локализованной среде.

Итак, можно ли потушить пожар в космосе?

Да — если речь идет о пожаре внутри корабля или станции, его можно подавлять газовыми агентами, управлением атмосферой, изоляцией отсека и системами обнаружения и локализации. Но это сложнее, чем на Земле, потому что микрогравитация меняет и само горение, и работу огнетушащих средств. Поэтому современная космическая пожарная безопасность строится на сочетании трех вещей: предотвращение, быстрое обнаружение и подавление пламени подходящими агентами, прежде всего газовыми.

Ранее мы писали, почему кадры из космоса цветные, если там сплошная темнота.