美國標準被逼急，重金砸向月球燒樣，這回動真格了

工程師們向來樂于迎接實際挑戰(zhàn)，在航天領(lǐng)域尤為如此。在不久的將來，載人航天任務(wù)面臨著一個讓任務(wù)規(guī)劃者幾乎比任何其他事情都感到恐懼的特殊挑戰(zhàn)——火災(zāi)。幾十年來，業(yè)界一直依賴美國國家航空航天局一項名為“美國國家航空航天局標準6001B”的測試，來篩查飛行材料的易燃性。

要理解這個問題，首先需要了解這項測試。上述標準要求將15厘米長的火焰置于垂直安裝的材料底部。

如果材料從底部向上燃燒超過15厘米，或者滴落燃燒的碎屑，則未能通過測試。這聽起來相當合理，但其中存在一個隱患——這項測試是在地球上進行的。

在地球環(huán)境中，空氣的流動會產(chǎn)生對流。同時，地球上有“上”和“下”的概念，而在國際空間站等環(huán)境中，這些方向是不存在的。因此，在微重力環(huán)境下，火勢并不會向“上”蔓延，而是形成球狀的火焰團，緩慢地向外擴展，并且?guī)缀跬耆揽靠臻g站的通風系統(tǒng)來維持燃燒。

僅僅關(guān)閉通風系統(tǒng)并不能解決問題。誠然，缺乏空氣流動可能會減緩火勢，但這只會導致某些材料處于陰燃狀態(tài)，一旦風扇重新開啟，它們就會死灰復(fù)燃。

最理想的解決方案是在國際空間站上直接測試火焰的物理特性，但這將使整個宜居的空間站暴露在明火之下。出于顯而易見的原因，這是研究人員極力避免的局面，至少對于足以破壞材料的大火是如此。分析人士指出，他們曾一度點燃了1500個較小的火焰，以研究燃燒的運作機制。

作為替代方案，美國國家航空航天局此前轉(zhuǎn)向了“航天器消防安全”測試。這些實驗是在無人駕駛的“天鵝座”貨運飛船內(nèi)部進行的，時間安排在飛船與國際空間站分離之后、墜入地球大氣層燒毀之前。

在這些測試中，研究人員點燃了大塊的棉花與玻璃纖維混合物、織物和丙烯酸樹脂，以觀察它們在微重力環(huán)境下的燃燒情況。他們發(fā)現(xiàn)了一些奇特的物理現(xiàn)象：火焰有時會逆著氣流方向蔓延，并且在較薄的材料上燃燒得更劇烈。

“航天器消防安全”測試的數(shù)據(jù)足以揭示美國國家航空航天局的現(xiàn)行標準與太空火災(zāi)實際情況之間的差異。因此，研究人員轉(zhuǎn)向了退而求其次的選擇——跌落測試。無論是在跌落塔中釋放，還是在拋物線飛行中，觀察火焰的反應(yīng)都不足以研究其可能造成的長期破壞。

這就引出了“月球材料易燃性”實驗。月球上較低的重力環(huán)境，實際上為研究火焰動力學提供了一個更具研究價值的場所。在地球上，重力促使熱氣體上升，從而將新鮮、低溫的氧氣吸入火焰底部。

在某些材料勉強可燃的情況下，這會導致一種被稱為“吹熄”的現(xiàn)象，從而真正撲滅火災(zāi)。而在月球上，這種氣流依然存在，但速度要慢得多，使得氧氣能夠不斷地重新供應(yīng)給火焰，卻又無法產(chǎn)生足夠快的蒸汽運動來引發(fā)“吹熄”條件。換言之，在地球上可能并不真正易燃的材料，在月球上卻可能燃燒很長時間。

出于安全考量，未來的月球探索者顯然不希望在他們的棲息地發(fā)生熊熊大火。考慮到人類在月球表面建立永久性載人基地的最后期限日益臨近，盡早了解如何預(yù)防火災(zāi)無疑是明智之舉。“月球材料易燃性”實驗將搭乘“商業(yè)月球有效載荷服務(wù)”任務(wù)發(fā)射至月球表面，為這項研究做出貢獻。

在那里，一個獨立的艙室將在長期的月球重力環(huán)境下燃燒四個固體燃料樣本，這是目前在其他任何地方都無法重現(xiàn)的條件。該艙室將配備攝像機、輻射計和氧氣傳感器，以實時監(jiān)測火焰及其周圍大氣的狀態(tài)。

這將首次在部分重力環(huán)境下的理論火焰行為，與以往研究中觀察到的地球重力和零重力環(huán)境下的行為之間架起橋梁。至關(guān)重要的是，與跌落測試和拋物線飛行提供的短短幾秒鐘相比，這次實驗將提供長達數(shù)分鐘的寶貴數(shù)據(jù)。

美國國家航空航天局是否會更新其標準還有待觀察，畢竟向月球發(fā)射一個用于火焰測試的獨立艙室似乎成本過高。但真實環(huán)境中的真實數(shù)據(jù)是無法替代的，“月球材料易燃性”實驗將首次提供來自人類在太陽系下一個主要前哨基地的火焰行為數(shù)據(jù)。無論是科學家還是科幻小說作家，都將密切關(guān)注這些實驗結(jié)果。