Prometheus akan sangat bangga. Sebagai bagian dari percobaan NASA, manusia telah membawa api ke Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) untuk melihat apa yang terjadi pada api dengan gravitasi yang semakin rendah. Percobaan, yang disebut Flame Extinguishment-2 (FLEX-2), bertujuan untuk meningkatkan pengetahuan kami tentang bagaimana berbagai bahan bakar cair terbakar dan apa yang mereka hasilkan sehingga kami dapat membuat mesin pembakaran yang lebih bersih dan lebih efisien.
Konten terkait
- Bagaimana Roket Memicu Mesinnya di Luar Angkasa Tanpa Oksigen dan Banyak Pertanyaan dari Pembaca Kami
- Di Luar Angkasa, Api Berperilaku dengan Cara yang Tidak Mungkin Dipikirkan Orang
Diinstal di stasiun ruang angkasa pada tahun 2009, FLEX-2 mengambil keuntungan dari kondisi unik di ruang angkasa untuk menyederhanakan studi pembakaran. Dalam gayaberat mikro, bahan bakar cair dapat membentuk tetesan bulat hampir sempurna. Ketika bola-bola ini menyala, nyala terbakar dalam sebuah bola, memberikan para ilmuwan geometri yang lebih bersih untuk menjalankan model dan perhitungan.
Namun, mencapai tingkat kesederhanaan ini tidak berarti, kata C. Thomas Avedisian di Cornell University, yang merupakan rekan penyelidik dalam tim FLEX-2. "Saya berpendapat bahwa ini adalah konfigurasi pembakaran yang paling sulit dibuat untuk bahan bakar cair, " katanya. "Eksperimen ini membutuhkan waktu puluhan tahun untuk sempurna, kembali ke pertengahan tahun 80-an."
Dalam uji coba terbaru, terlihat pada video di atas, ruang FLEX-2 — seukuran kotak roti di bagian dalam — diisi dengan campuran oksigen dan nitrogen bertekanan yang dirancang untuk mensimulasikan udara di permukaan bumi. Jarum mengeluarkan tetesan 3 milimeter yaitu setengah isooctane dan setengah heptana. Minuman kimia ini berfungsi sebagai pengganti bensin yang lebih sederhana, kata Avedisian. Kedua cairan umumnya terbakar dengan cara yang sama, tetapi bensin dapat mengandung begitu banyak senyawa yang berbeda sehingga perilakunya lebih sulit untuk dimodelkan.
Dua loop kawat melakukan arus untuk memanaskan drop sampai menyala, memicu bola nyala api biru yang membakar sekitar 2.000 Kelvin. Jangan tertipu — bola yang terbakar tidak tiba-tiba diangkut ke langit berbintang. Lampu ruang keluar untuk membuat api lebih mudah dilihat, tetapi itu juga membuat bintik pada gambar, yang disebabkan oleh ketidaksempurnaan kecil dalam sensor video, lebih jelas. Bola api kemudian mulai berosilasi saat pembakaran padam, membuatnya seolah berdenyut melalui ruang seperti kolam ubur-ubur. Akhirnya, bola memancarkan panas yang sangat banyak sehingga nyala api yang panas padam.
Avedisian dan timnya telah menjalankan beberapa tes seperti ini, mencampur jenis bahan bakar dan ukuran drop untuk memeriksa berbagai efek. Mereka dapat mengontrol pengaturan awal secara real time melalui umpan video yang dialihkan ke lab di Cornell, kemudian menyaksikan tes otomatis berjalan dengan sendirinya. Tim lab juga menjalankan percobaan serupa di tanah dengan melihat tetesan yang lebih dekat dengan ukuran skala mikro yang dibuat saat bahan bakar disuntikkan ke dalam mesin mobil. Untuk mensimulasikan gravitasi rendah di Bumi, tim Cornell menjatuhkan tetesan mereka — mereka mengirim bola api melalui ruang jatuh bebas setinggi 25 kaki dan memfilmkan mereka di jalan turun.
Tetesan yang terbentuk dalam eksperimen luar angkasa memungkinkan tim melihat fisika pembakaran pada skala yang lebih besar dan membandingkan hasilnya dengan tes yang dilakukan di Bumi. Satu penemuan yang agak membingungkan adalah bahwa pulsa gaya ubur-ubur hanya terjadi ketika tetesannya cukup besar — sekitar 3 milimeter atau lebih besar — dan itu tidak terjadi setiap saat. "Osilasi nyala benar-benar tidak dipahami dengan baik, " kata Avedisian.
Pada akhirnya, mempelajari bola api yang melayang mungkin mengungkapkan cara untuk membuat bahan bakar terbakar lebih bersih. “Apa yang kami pikirkan adalah bahwa ada zona pembakaran bersuhu rendah, atau 'dinginkan api' - tetesan itu masih menyala meskipun kami tidak dapat melihat nyala api, ” kata Avedisian. Di zona ini, api hanya membakar sekitar 600 hingga 800 Kelvin.
"Pembuat mesin telah mempelajari cara-cara untuk mengurangi polusi yang melibatkan penggunaan kimia nyala api, dan bahwa kimia tidak dipahami dengan baik sebagai kimia nyala api, " tambah peneliti utama FLEX-2 Forman A. Williams di University of California, San Diego. "Dengan mempelajari api dingin yang kami temukan dalam percobaan ISS, kami mungkin dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang kimia itu, yang kemudian dapat membantu produsen mesin dalam desain mereka."
