微重力环境下火灾会发生什么？

火在微重力下的表现非常不同。

微重力下的火灾成像。

图片来源：美国宇航局

在地球上，火焰是由重力塑造的。火焰中的热气体上升，同时重力将温度较低且密度较大的空气向下拉至火焰底部，使其呈现出熟悉的泪滴形状。 

在微重力环境中——例如在国际空间站（ISS）上——不会发生这种循环，结果是火焰变成球形。中国天宫空间站上的宇航员在船上点燃蜡烛，演示火焰在零重力下的行为。您可以观看中国宇航员桂海潮和朱阳柱点燃蜡烛，同时向下方的观众直播讲座。

虽然演示很酷，但火和太空并不是很好的组合。 

“火在太空中的表现有所不同，”美国宇航局解释道。 “重力和气流的变化会改变它的传播方式，使其更难扑灭。”

“我们需要知道火在太空中的表现与在地球上有何不同。否则，我们就不能安全地生活在那里，”从国家标准与技术研究所退休的机械工程师詹姆斯·昆蒂尔（James Quintiere）告诉国际空间站国家实验室的官方杂志《Upward》，他在国家标准与技术研究所领导了二十多年的消防研究。

1997 年，和平号上发生过一场真正的火灾，火灾持续了几分钟，并切断了与空间站对接的联盟号逃生飞船的通道。工作人员设法扑灭了大火，但情况一度非常棘手。

欧洲航天局 (ESA) 宇航员莱因霍尔德·埃瓦尔德 (Reinhold Ewald) 谈到这一事件时表示：“火势如此之大，从火场冒出的烟雾和蒸汽让我们无法在一臂距离内看到。”时间想象我们会继续执行任务。”

鉴于所涉及的危险和有趣的物理学，人们对太空中的火灾进行了广泛而仔细的研究。作为火焰设计实验的一部分，美国宇航局对微重力条件下的火焰进行了成像和研究。 

“黄色斑点是烟灰簇，在热时发出黄色光，”美国宇航局解释说，指的是上面的主图。 “这些团簇在微重力下比在地球上生长得更大，因为烟灰在火焰中停留的时间更长。”

空间站上火焰的另一个问题是，由于缺乏重力，它们更难被发现。

“随着火星（0.38 克）或月球（0.16 克）重力场的减小，浮力也会减小，因此使用常规设备检测火灾所需的典型时间会更长。”法国热能燃烧研究所的纪尧姆·莱格罗斯 (Guillaume Legros) 、Réactivité et Environnement 告诉 ESA。

“更糟糕的是，在航天器中，没有浮力流动，因此烟雾将跟随通风系统施加的复杂空气运动，导致通常沿通风管道放置的烟雾探测器检测火灾的时间更长。 ”

如果发生火灾，国际空间站俄罗斯部分的宇航员会配备水基灭火器，而美国部分则配备二氧化碳灭火器。

“当然，在使用灭火器时我们必须小心，要么将自己固定在墙上，要么让第二名宇航员站在我们身后并将我们固定在适当的位置，”欧空局宇航员马蒂亚斯·毛雷尔在德国航天局的视频中解释道。 “喷射灭火器的后坐力可能相当大，会让我向后飞去。”

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