為何NASA要在月球上點一把火？

美國宇航局（NASA）正在準備開展一項前所未有的行動，在月球上點燃第一把火焰，這將是歷史上人類首次在月球上進行燃燒實驗。

微重力、1/6重力和地球重力下的蠟燭火焰

圖源：NASA

這項任務簡稱為FM2，是為了阿爾忒彌斯（Artemis）計劃中建立月球基地所做的前瞻性研究之一，在項目網頁中指出：由于火災可能對航天飛行及人類極限探索構成災難性威脅，FM2實驗是評估未來任務中，材料可燃性與安全性的關鍵一步。

這項實驗建立在數十年來地面燃燒科學和國際空間站微重力（0g）環境下燃燒實驗活動的成功經驗之上，旨在研究月球上物質在約 1/6 g 重力環境下的燃燒情況。此前的計算模擬和實驗表明，與地球相比，物質在月球重力環境下可能需要更低的氧氣濃度才能燃燒。這意味著一些在地球上不可燃的物質，在月球或其他低重力環境下可能反而變得易燃。由于火災會對太空飛行和載人探索造成災難性后果，FM 2是確定未來任務中物質可燃性和安全性的關鍵一步。

該實驗的項目經理艾米麗?約翰遜（Emily Johnson）在過往的播客節目中曾解釋道：“有些材料在燃燒時，往往會成團脫落，看起來就像小水滴一樣。你可以想像一下，如果身處微重力或部分重力環境下，這些小水滴基本上會變成一個個小火球，四處飄浮，進而引燃其它物體。……因此了解不同材料在不同火焰尺度下的各種特性，也顯得至關重要。”

在地球上，火產生的熱氣體會迅速上升，從而將周圍的氧氣吸入火焰中。有時，進入火焰的氣流速度過快，導致化學反應跟不上氣流變化。這可能導致火焰變得不穩定，這種現象通常被稱為“吹熄”（blow-off）。在月球上，氣流要微弱得多，這使得火焰的蔓延方式與地球不同，在某些情況下，甚至會讓特定材料更容易被點燃。

當然這并不意味著要在月球的某個環形山上生一堆篝火。相反，科學家們正通過一項搭載商業載荷的任務，將一個自動運行的獨立燃燒室——一個圓柱形金屬容器——送往月球表面。

圖中所示為FM2工程硬件，

尺寸為28.5cm×28.5cm×38.5cm，重量為25公斤。

圖源：NASA

該燃燒室裝載了四個待點燃的測試樣本，分別由棉花、玻璃纖維和丙烯酸樹脂棒制成。它配備了氧氣傳感器、測量電磁輻射的儀器，以及用于記錄火焰在月球重力下行為（包括蔓延速度）的攝像機。

在每個樣本燃燒的過程中，研究人員將觀察火焰的蔓延情況，并測量溫度、熱輻射以及氧氣含量。科學家希望實驗結果能明確哪些材料在月球重力環境下更易燃，同時加深對火焰發展過程的理解。

這項研究結果可能會促使NASA更新用于航天器及未來任務的材料認證標準。實驗預計將首次觀測到月球重力環境下的燃燒現象，從而為未來前往月球乃至火星的宇航員創造更安全的環境。

參考文獻：

[1]https://www.nasa.gov/glenn/glenn-expertise-space-exploration/physical-sciences-program/combustion-science/flammability-of-materials-on-the-moon-fm2/

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本文轉載自“知社學術圈”，原標題《為何NASA要在月球上點一把火？》。

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