Блог

Feb 04, 2024

ЕКА тестирует, как горит железо в невесомости

Что произойдет, если сжечь железо в космосе? Чтобы выяснить это, Европейское космическое агентство сжигает железный порошок в условиях микрогравитации. Они делают это не ради развлечения, а для того, чтобы понять то, что называется

Что произойдет, если сжечь железо в космосе? Чтобы выяснить это, Европейское космическое агентство сжигает железный порошок в условиях микрогравитации. Они делают это не ради развлечения, а для того, чтобы понять то, что называется «дискретным сжиганием». Оказывается, этот процесс может позволить создать более эффективные печи для сжигания железа прямо здесь, на Земле. В конечном итоге он может присоединиться к другим возобновляемым источникам энергии в качестве способа борьбы с выбросами парниковых газов в нашу атмосферу.

Итак, зачем жечь железо? В астрофизике, когда чрезвычайно массивная звезда достигает фазы «горения железа», это означает катастрофу в виде сверхновой. Это потому, что для потребления железа в ядре звезды требуется больше энергии, чем звезда может выделить. Но «сжигание» железа в условиях микрогравитации — это другой химический процесс.

Когда вы что-то сжигаете, вы добавляете кислород к материалу, который хотите сжечь. В процессе выделяется тепло и другие побочные продукты. Если вы сжигаете дрова или что-то в этом роде, побочными продуктами являются зола и углекислый газ (парниковый газ).

Удалите всю рекламу во Вселенной сегодня

Присоединяйтесь к нашему Patreon всего за 3 доллара!

Получите опыт без рекламы на всю жизнь

Когда порошок железа (или другого металла) горит, он вступает в реакцию с воздухом, образуя оксиды. В процессе они создают много энергии (и света). В случае с железом остаток представляет собой, по сути, оксид железа — старую добрую ржавчину. И люди могут переработать ржавчину, чтобы удалить кислород. По сути, вы получаете железо обратно. В процессе не образуется углекислый газ и не образуются другие опасные газы.

«Лучший способ сократить выбросы углерода в атмосферу — не выбрасывать его вообще», — объяснил инженер ЕКА Антонио Верга, который проводил эксперименты команды на борту зондирующих ракет TEXUS.

Большинство из нас сталкивались с горением металлов, когда запускали фейерверки или играли с бенгальскими огнями во время праздничных торжеств. Это отличные игрушки, но они также являются источниками мини-энергии. Что произойдет, если увеличить масштабы процессов сжигания железа и металлов? Вы получаете тепло и энергию в гораздо большем масштабе. Именно это хотели проверить ученые ЕКА по причинам, связанным с будущим исследованием Луны и за ее пределами.

Чтобы проверить процесс горения железа, агентство провело серию параболических полетов на самолетах с невесомостью и запусков ракет. В бортовых «печах» содержалась железная пыль, которая свободно плавала и незаметно воспламенялась. Такое дискретное горение редко встречается на Земле, но его физику стоит изучить для использования в космосе. Идея заключалась в том, чтобы посмотреть, может ли дискретное сжигание быть полезной технологией в таких местах, как лунные базы. Чтобы получить мысленное представление об этом процессе, представьте себе лесной пожар, когда горит одно дерево, а затем, когда становится достаточно жарко, огонь перекидывается на соседнее дерево.

Высокоскоростные камеры запечатлели эксперименты на борту самолетов и ракет. Изображения и данные затем были введены в компьютерные модели, которые ученые используют, чтобы понять, возможны ли установки по сжиганию железа в различных средах.

Многим людям процессы горения металлов могут показаться необычными, почти научной фантастикой. Хотя это не совсем новая идея. Целое сообщество исследователей изучает процесс устойчивого производства энергии здесь, на Земле. И это не новость для отрасли. В Нидерландах семейная пивоварня Swinkels несколько лет назад начала сжигать железо, чтобы перевести процесс пивоварения с ископаемого топлива на более экологически устойчивый процесс.

В космосе, пока на Луне еще нет колоний или станций, ученые ЕКА предвидят время, когда и там потребуются устойчивые энергетические установки, сжигающие металлы. Один из возможных сценариев — использование солнечной энергии для производства порошка алюминия и кремния из лунных минералов и получения водорода и кислорода из лунного льда. Водород будет использоваться для переработки лунной пыли с высоким содержанием железа и титана в воду и железный порошок. Металлические порошки и кислород из водяного льда можно будет превратить в топливо для ракет или наземного транспорта, а побочный водный продукт станет питьевой водой.