Jüngste Tests an Bord der Internationalen Raumstation haben gezeigt, dass Feuer im Weltraum weniger vorhersehbar und potenziell tödlicher sein kann als auf der Erde. Es habe Experimente gegeben, sagt der NASA-Raumfahrtingenieur Dan Dietrich, bei denen wir Brände beobachteten, von denen wir nicht dachten, dass sie existieren könnten, es aber taten.

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Ein zusammengesetztes Falschfarbenbild von Feuer im Weltraum. Das leuchtende Gelb zeichnet den Weg eines Kraftstofftropfens nach, der beim Verbrennen schrumpft und grünen Ruß produziert.(Paul Ferkul / NASA)



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Dass Feuer uns immer wieder überrascht, ist selbst überraschend, wenn man bedenkt, dass die Verbrennung wahrscheinlich das älteste chemische Experiment der Menschheit ist, das aus nur drei Grundbestandteilen besteht: Sauerstoff, Wärme und Brennstoff.



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Wenn hier auf der Erde eine Flamme brennt, erwärmt sie die umgebende Atmosphäre, wodurch sich die Luft ausdehnt und weniger dicht wird. Die Schwerkraft zieht kältere, dichtere Luft nach unten zum Flammengrund und verdrängt die aufsteigende heiße Luft. Dieser Konvektionsprozess führt dem Feuer frischen Sauerstoff zu, das brennt, bis ihm der Brennstoff ausgeht. Der nach oben gerichtete Luftstrom verleiht einer Flamme ihre Tropfenform und lässt sie flackern.

Aber im Weltraum passieren seltsame Dinge, wo die Schwerkraft den Griff auf Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase verliert. Ohne Schwerkraft dehnt sich heiße Luft aus, bewegt sich aber nicht nach oben. Die Flamme bleibt wegen der Diffusion von Sauerstoff bestehen, wobei zufällige Sauerstoffmoleküle in das Feuer driften. Ohne den Aufwärtsstrom heißer Luft sind Feuer in Mikrogravitation kuppelförmig oder kugelförmig – und dank des mageren Sauerstoffflusses träge. Wenn man in der Schwerelosigkeit ein Stück Papier entzündet, kriecht das Feuer nur langsam von einem Ende zum anderen, sagt Dietrich. Astronauten sind alle sehr aufgeregt, unsere Experimente durchzuführen, weil Weltraumfeuer wirklich ziemlich fremd aussehen.

Solche Feuer mögen Menschen, die an die launische Natur irdischer Flammen gewöhnt sind, unheimlich ruhig erscheinen. Aber eine Flamme in der Schwerelosigkeit kann zäher sein, mit weniger Sauerstoff überleben und länger brennen.



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Die NASA hat bei ihrer Forschung praktische Anwendungen im Blick. Wissenschaftler hoffen zu erfahren, ob bestimmte Materialien im Weltraum leichter entflammbar sind und daher vermieden werden können. Experimente deuten darauf hin, dass Feuerlöscher für Raumstationen, die Gase auf eine Flamme spritzen, weniger effektiv sind als auf festem Boden, da sie Luft (und Sauerstoff) in das Feuer leiten und zusätzlichen Brennstoff liefern.

Darüber hinaus werden die an Bord der Raumstation gewonnenen Daten – durch Experimente wie den Vergleich der Feuerausbreitung auf flachen und kugelförmigen Objekten – Ingenieuren helfen, das Verhalten von Treibstoff und Flammen auf der Erde besser zu verstehen, wo etwa 75 Prozent unserer Energie aus irgendeiner Form stammt der Verbrennung.

Die NASA-Wissenschaftler sind besonders begeistert von den möglichen Anwendungen einer bizarren, beispiellosen Verbrennungsart, die sie im vergangenen Frühjahr im Weltraum beobachtet haben: Wenn bestimmte Arten von flüssigem Treibstoff Feuer fangen, brennen sie weiter, auch wenn die Flammen scheinbar erloschen sind. Die Kraftstoffverbrennung erfolgt in zwei Stufen. Das erste Feuer brennt mit einer sichtbaren Flamme, die schließlich erlischt. Doch kurz darauf entzündet sich der Brennstoff wieder in Form von kühlen Flammen, die bei niedrigeren Temperaturen brennen und mit bloßem Auge nicht sichtbar sind.

Wissenschaftler haben noch keine Erklärung für dieses Phänomen. Aber Ingenieure sagen, dass wenn dieser chemische Prozess auf der Erde dupliziert werden könnte, das Ergebnis Dieselmotoren sein könnten, die kühle Flammen verwenden, um weniger Luftschadstoffe zu produzieren.

Der NASA-Forscher Paul Ferkul sagt, dass die Mikrogravitationsexperimente eine einzigartige Gelegenheit bieten, die zugrunde liegende Dynamik des Feuers aus einer grundlegenderen Perspektive zu untersuchen, indem man Verbrennungsprozesse betrachtet, die ansonsten durch die Schwerkraft maskiert oder zumindest kompliziert würden.



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