Recente tests aan boord van het internationale ruimtestation hebben aangetoond dat brand in de ruimte minder voorspelbaar en potentieel dodelijker kan zijn dan op aarde. "Er zijn experimenten geweest", zegt NASA ruimtevaartingenieur Dan Dietrich, "waar we branden hebben waargenomen waarvan we niet dachten dat ze konden bestaan, maar wel."
Van dit verhaal
[×] SLUITEN
Een samengesteld valse kleurenbeeld van vuur in de ruimte. Het felgele spoor volgt het pad van een druppel brandstof, krimpt tijdens het branden en produceert groen roet. (Paul Ferkul / NASA) 
Fotogallerij
gerelateerde inhoud
- Zero-G vuurpulsen als een kwal op het ruimtestation
Dat vuur ons blijft verbazen, is zelf verrassend als je bedenkt dat verbranding waarschijnlijk het oudste chemie-experiment van de mensheid is, dat slechts uit drie basisingrediënten bestaat: zuurstof, warmte en brandstof.
Hier op aarde, wanneer een vlam brandt, verwarmt deze de omringende atmosfeer, waardoor de lucht uitzet en minder dicht wordt. De aantrekkingskracht van de zwaartekracht trekt koudere, dichtere lucht naar de basis van de vlam, waardoor de hete lucht wordt verplaatst die opstijgt. Dit convectieproces voert verse zuurstof naar het vuur, dat brandt totdat het zonder brandstof komt te zitten. De opwaartse luchtstroom geeft een vlam zijn traanvorm en zorgt ervoor dat deze flikkert.
Maar vreemde dingen gebeuren in de ruimte, waar zwaartekracht zijn grip op vaste stoffen, vloeistoffen en gassen verliest. Zonder zwaartekracht zet warme lucht uit maar beweegt niet omhoog. De vlam houdt aan vanwege de diffusie van zuurstof, waarbij willekeurige zuurstofmoleculen in het vuur drijven. Bij afwezigheid van de opwaartse stroom van hete lucht zijn branden in microzwaartekracht koepelvormig of bolvormig - en traag dankzij de geringe zuurstofstroom. "Als je een stuk papier in microzwaartekracht ontsteekt, kruipt het vuur langzaam van het ene uiteinde naar het andere, " zegt Dietrich. "Astronauten zijn allemaal erg enthousiast om onze experimenten te doen omdat ruimtevuren er echt heel vreemd uitzien."
Zulke branden kunnen griezelig rustig lijken voor mensen die gewend zijn aan de wispelturige aard van aardse vlammen. Maar een vlam in microzwaartekracht kan vasthoudender zijn, in staat om te overleven met minder zuurstof en voor langere tijd te branden.
NASA heeft praktische toepassingen in gedachten met zijn onderzoek. Wetenschappers hopen te leren of bepaalde materialen in de ruimte ontvlambaarder zijn en dus vermeden kunnen worden. Experimenten suggereren dat brandblussers in het ruimtestation die gassen in een vlam spuiten minder effectief zijn dan op vaste grond, omdat ze lucht (en zuurstof) naar de brand leiden en extra brandstof leveren.
Bovendien zullen de gegevens die aan boord van het ruimtestation zijn verkregen - door experimenten zoals het vergelijken van hoe vuur zich verspreidt op platte objecten versus bolvormige objecten - ingenieurs helpen het gedrag van brandstof en vlammen op aarde beter te begrijpen, waar ongeveer 75 procent van onze kracht uit een bepaalde vorm komt van verbranding.
NASA-wetenschappers zijn vooral enthousiast over de mogelijke toepassingen voor een bizarre, ongekende vorm van verbranding die ze afgelopen voorjaar in de ruimte hebben waargenomen: wanneer bepaalde soorten vloeibare brandstof in brand vliegen, blijven ze branden, zelfs wanneer de vlammen lijken te zijn gedoofd. De brandstofverbranding vindt plaats in twee fasen. Het eerste vuur brandt met een zichtbare vlam die uiteindelijk dooft. Maar kort daarna ontbrandt de brandstof, in de vorm van "koele vlammen" die bij lagere temperaturen branden en onzichtbaar zijn voor het blote oog.
Wetenschappers hebben nog geen verklaring voor dit fenomeen. Maar ingenieurs zeggen dat als dit chemische proces op aarde zou kunnen worden gedupliceerd, het resultaat dieselmotoren kunnen zijn die koele vlammen gebruiken om minder luchtverontreinigende stoffen te produceren.
NASA-onderzoeker Paul Ferkul zegt dat de microzwaartekrachtexperimenten een unieke mogelijkheid bieden om de onderliggende dynamiek van vuur te bestuderen "vanuit een meer fundamenteel oogpunt" door te kijken naar verbrandingsprocessen "die anders zouden worden gemaskeerd of op zijn minst gecompliceerd door zwaartekracht."
