为何NASA要在月球上点一把火？

美国宇航局（NASA）正在准备开展一项前所未有的行动，在月球上点燃第一把火焰，这将是历史上人类首次在月球上进行燃烧实验。

微重力、1/6重力和地球重力下的蜡烛火焰

图源：NASA

这项任务简称为FM2，是为了阿尔忒弥斯（Artemis）计划中建立月球基地所做的前瞻性研究之一，在项目网页中指出：由于火灾可能对航天飞行及人类极限探索构成灾难性威胁，FM2实验是评估未来任务中，材料可燃性与安全性的关键一步。

这项实验建立在数十年来地面燃烧科学和国际空间站微重力（0g）环境下燃烧实验活动的成功经验之上，旨在研究月球上物质在约 1/6 g 重力环境下的燃烧情况。此前的计算模拟和实验表明，与地球相比，物质在月球重力环境下可能需要更低的氧气浓度才能燃烧。这意味着一些在地球上不可燃的物质，在月球或其他低重力环境下可能反而变得易燃。由于火灾会对太空飞行和载人探索造成灾难性后果，FM 2是确定未来任务中物质可燃性和安全性的关键一步。

该实验的项目经理艾米丽‧约翰逊（Emily Johnson）在过往的播客节目中曾解释道：“有些材料在燃烧时，往往会成团脱落，看起来就像小水滴一样。你可以想像一下，如果身处微重力或部分重力环境下，这些小水滴基本上会变成一个个小火球，四处飘浮，进而引燃其它物体。……因此了解不同材料在不同火焰尺度下的各种特性，也显得至关重要。”

在地球上，火产生的热气体会迅速上升，从而将周围的氧气吸入火焰中。有时，进入火焰的气流速度过快，导致化学反应跟不上气流变化。这可能导致火焰变得不稳定，这种现象通常被称为“吹熄”（blow-off）。在月球上，气流要微弱得多，这使得火焰的蔓延方式与地球不同，在某些情况下，甚至会让特定材料更容易被点燃。

当然这并不意味着要在月球的某个环形山上生一堆篝火。相反，科学家们正通过一项搭载商业载荷的任务，将一个自动运行的独立燃烧室——一个圆柱形金属容器——送往月球表面。

图中所示为FM2工程硬件，

尺寸为28.5cm×28.5cm×38.5cm，重量为25公斤。

图源：NASA

该燃烧室装载了四个待点燃的测试样本，分别由棉花、玻璃纤维和丙烯酸树脂棒制成。它配备了氧气传感器、测量电磁辐射的仪器，以及用于记录火焰在月球重力下行为（包括蔓延速度）的摄像机。

在每个样本燃烧的过程中，研究人员将观察火焰的蔓延情况，并测量温度、热辐射以及氧气含量。科学家希望实验结果能明确哪些材料在月球重力环境下更易燃，同时加深对火焰发展过程的理解。

这项研究结果可能会促使NASA更新用于航天器及未来任务的材料认证标准。实验预计将首次观测到月球重力环境下的燃烧现象，从而为未来前往月球乃至火星的宇航员创造更安全的环境。

参考文献：

[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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本文转载自“知社学术圈”，原标题《为何NASA要在月球上点一把火？》。

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