Materijali koji na Zemlji jedva prolaze test zapaljivosti na Mjesecu bi se mogli pokazati znatno opasnijima. Upravo zato NASA priprema pokus FM2, prvi eksperiment koji bi na površini Mjeseca trebao pratiti kako se plamen širi u dugotrajnoj slabijoj gravitaciji.
Riječ je o problemu koji za buduće lunarne posade nije nimalo sporedan. Požar u nastanjivom prostoru na Mjesecu bio bi jedna od najtežih situacija s kojima bi se astronauti mogli suočiti, a dosadašnji sigurnosni standardi oslanjaju se uglavnom na testove provedene u uvjetima Zemlje.
Desetljećima se za procjenu zapaljivosti materijala u svemirskim letovima koristi NASA-in standard NASA-STD-6001B. Postupak je jednostavan: plamen duljine oko 15 centimetara prisloni se na donji dio okomito postavljenog uzorka. Ako materijal izgori više od približno 15 centimetara prema gore ili pritom ispušta goruće kapljice, ne prolazi test.
Na papiru to djeluje razumno. Problem je u tome što se sve odvija u Zemljinoj gravitaciji, uz strujanje zraka kakvo postoji ovdje, a ne u svemirskom staništu ili na Mjesecu.
Na Zemlji se zagrijani plinovi zbog uzgona pomiču prema gore, a na njihovo mjesto pritječe svjež kisik koji hrani plamen. U bestežinskom stanju toga nema, pa se vatra ponaša drukčije. Na Međunarodnoj svemirskoj postaji plamen se ne izdužuje prema gore, nego poprima gotovo kuglast oblik i širi se sporije, a njegovo ponašanje uvelike ovisi o ventilaciji.
Ni isključivanje ventilacije ne bi riješilo problem. Slabije strujanje zraka može usporiti otvoreni plamen, ali pojedini materijali pritom mogu nastaviti tinjati i ponovno planuti čim se zrak ponovno pokrene.
Što su već pokazali pokusi u orbiti
Iz očitih sigurnosnih razloga NASA nije mogla paliti veće uzorke materijala unutar same postaje. Zato je razvila eksperimente Saffire, provedene u teretnim kapsulama Cygnus nakon odvajanja od postaje i neposredno prije njihova izgaranja u Zemljinoj atmosferi.
U tim su pokusima paljeni veći uzorci pamuka i stakloplastike, različite vrste tkanina te akrilni materijali kako bi se pratilo kako se plamen ponaša u mikrogravitaciji. Rezultati su pokazali da se vatra u svemiru ne širi uvijek onako kako to sugeriraju zemaljski testovi. U pojedinim slučajevima plamen se širio suprotno smjeru strujanja zraka, a tanji materijali gorjeli su pri višim temperaturama nego što se očekivalo.
Takvi nalazi potvrdili su da između laboratorijskog standarda i stvarnih uvjeta u svemiru postoji ozbiljan nesklad.
Ipak, ostao je važan problem: kratki pokusi u bestežinskom stanju, bilo u sustavima za slobodni pad bilo tijekom paraboličnih letova, ne traju dovoljno dugo da bi se moglo pratiti kako se požar razvija i kakve posljedice može imati kroz dulje vrijeme.
Zašto je lunarna gravitacija posebno nezgodna
Mjesec nije ni Zemlja ni bestežinsko stanje, i upravo ga to čini posebno važnim za istraživanje požara. Njegova je gravitacija dovoljno snažna da i dalje stvara uzgon zagrijanih plinova, ali taj je učinak znatno slabiji i sporiji nego na Zemlji.
U nekim situacijama upravo jače strujanje plinova u Zemljinoj gravitaciji može ugasiti plamen. Istraživači taj učinak nazivaju “blowoff”, odnosno gašenjem do kojeg dolazi kada je tok plinova prebrz da bi se izgaranje moglo održati. Na Mjesecu bi, međutim, dotok kisika prema plamenu mogao ostati dovoljno stabilan da vatra potraje, ali bez tako snažnog gibanja plinova koje bi dovelo do njezina gašenja.
To otvara ozbiljnu mogućnost da bi materijali koji na Zemlji tek rubno zadovoljavaju uvjete nezapaljivosti na Mjesecu mogli gorjeti dugo i ustrajno. Za buduća lunarna staništa to nije sporedan tehnički detalj, nego pitanje osnovne sigurnosti, osobito ako se računa na trajnu ljudsku prisutnost na površini.
Zbog toga je osmišljen eksperiment FM2, punim nazivom Flammability of Materials on the Moon. Plan je da se na Mjesec pošalje zatvorena komora u kojoj će se, u uvjetima lunarne gravitacije, zapaliti četiri unaprijed pripremljena uzorka materijala. Takav pokus danas nije moguće vjerno izvesti ni u jednom laboratoriju na Zemlji niti u kratkotrajnim simulacijama bestežinskog stanja.
Komora će biti opremljena kamerama, radiometrima i senzorima kisika kako bi se u stvarnom vremenu pratili širenje plamena, toplinsko zračenje i promjene u sastavu okolne atmosfere. Upravo je trajanje glavna prednost tog pokusa. Umjesto nekoliko sekundi, koliko nude dosadašnje metode, istraživači bi prvi put dobili minute podataka o ponašanju vatre u djelomičnoj gravitaciji.
FM2 bi trebao biti lansiran u sklopu NASA-ina programa CLPS, kroz koji agencija uz pomoć komercijalnih partnera šalje znanstvene i tehnološke terete na Mjesec. Taj bi eksperiment mogao donijeti prve izravne podatke o tome koliko su sadašnji sigurnosni standardi doista primjenjivi na buduće lunarne misije.
Hoće li NASA nakon toga mijenjati svoje protokole, zasad nije poznato. No pokaže li se da se vatra na Mjesecu lakše održava i traje dulje nego na Zemlji, tada će se svaki budući nastanjivi modul, kabel, presvlaka i izolacijski materijal morati procjenjivati drukčije nego dosad.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
