中国空间站成功实施首次点火实验

■郑会龙 本报记者 王凌硕

据中国科学院空间应用工程与技术中心消息，梦天实验舱燃烧科学实验柜日前成功实施首次在轨点火实验，验证了空间站燃烧科学实验系统功能的完备性以及整体实验流程的准确性与科学性，为后续空间科学燃烧实验项目打下良好基础。

您或许会好奇，为什么我们要在太空中做这个实验呢？这是因为，太空中的微重力环境提供了地面无法模拟的条件，它能够排除浮力对流，抑制颗粒或液滴的沉降。过去，科学家们会去寻求像自由落体环境或是空间站这样的环境，制造形成一个理想火焰。如今有了在微重力环境下燃烧实验的数据，就可以进行更多天地对比分析，能为燃烧理论和模型的发展建设提供重要支撑。

此次点火实验采用甲烷作为燃料，先后两次点火共持续约30秒。高速相机下传的实验画面清晰展现了甲烷预混火焰（内圆锥状火焰）受扩散火焰包围的形貌。由于不受浮力的影响，太空中火焰的颜色、界面以及燃烧全过程，都跟地面有一些区别。比方说和地面的蜡烛燃烧相比，火焰没有了地球重力的影响就会“虚胖”一些，它的内焰和外焰的形状和颜色都会有比较大的变化。太空上的火焰结构是典型的甲烷预混火焰特征，外部的扩散火焰与地面的相同实验结果相比更为短而圆。

这个点火实验是国内首次在空间站点燃气体的火焰。获取的甲烷-氧气部分预混火焰高速高分辨率图像和视频，是我国空间站首批微重力燃烧科学数据，为后续空间科学燃烧实验项目打下良好基础。

目前，我国在微重力燃烧科学领域规划了包含79项实验目标在内的10个研究计划，预计将在2023年底前完成40次以上的在轨燃烧实验。这些实验将为我国微重力燃烧领域取得第一批空间站实验数据，服务于地面和空天燃烧应用装置和材料合成相关理论的发展。

自梦天实验舱发射入轨以来，梦天实验舱各科学实验柜陆续完成了供电检查、基本功能自检，并进行功能指标测试及参数调优，按计划开展了舱外载荷保温、高精度时频柜和超冷原子柜真空保持、有效载荷在轨测试等50余项任务。据了解，待天舟六号货运飞船上行货包后，还将开展包括我国空间站燃烧科学领域首个国际合作项目在内的极限火焰动力学、火焰合成纳米材料、火焰碳烟生成等科学实验。