宇宙のさらに奥深くに進んでいくと、火災に遭遇したらどうすればいいのでしょうか?

著者: 中国航空宇宙科学技術公司第一アカデミーの航空宇宙科学専門家、銭航

科学技術の発展により、「宇宙へ向かう」ことはもはや単なるスローガンではなくなりました。おそらくいつの日か、私たちは「ドリームボート」宇宙船に乗り込み、さらに遠い宇宙への探査を続けることができるようになるでしょう。

画像出典：映画「インターステラー」

しかし、未知の宇宙を探索する喜びを想像する前に、私たちはまず一連の非常に深刻かつ現実的な問題に直面しなければなりません。密閉された宇宙船内での緊急事態にどう対処するか？

一番の問題は火事です。

宇宙の火はもっと恐ろしいのでしょうか？

これは根拠のない心配ではありません。 1967年、米国のアポロ1号の乗組員は地上テスト中に火災に遭遇し、3人の宇宙飛行士が死亡した。 1997年にはロシアのミール宇宙ステーションでも高リスクの火災が発生した。幸いなことに、宇宙飛行士たちは呼吸マスクを着用し、高温と煙に耐えて火を消し、狭い空間での酸素不足を克服し、地上チームとの連絡に懸命に取り組みました。最終的に、専門家の指導の下、彼らは危険を安全に変えました。

画像出典: 中国科学普及協会

宇宙船には電子機器が密集しており、キャビン内には炎の発生を促す高圧酸素環境があり、キャビンの外側には避けられない真空状態があります。もし宇宙で火事が起きたら、その問題の解決を助けてくれる消防士はいないだろう。

宇宙における火はどのように違うのでしょうか?

SFや航空宇宙が好きな友人は、宇宙での生活と地球での生活の違いの1つが無重力であることを知っているでしょう。

地球上では、重力の影響により、熱い空気は周囲の空気の圧力によって上昇し、炎は上向きに燃えているように見えます。しかし、宇宙の無重力環境では炎は上向きに上がる傾向がないため、炎の形はより丸い傾向があります。また、重力の影響がほとんどない宇宙では、炎を歪める重力がないので、炎はより安定します。

画像提供: NASA

そして、まさに重力がないからこそ、宇宙では水を使って消火することはできない。宇宙では水は地球のように落ちたり流れたりせず、船室に浮かんで船室の計器や機器にショートを引き起こしたり、宇宙船の故障を引き起こしたりするからだ。そのため、新たな消火対策が必要となる。

小さな火災が発生した場合、宇宙飛行士は消火用手袋を使用して炎を消すことができます。火災が深刻な場合、特殊な消火剤、区画の一時的な隔離と区画への二酸化炭素の排出、客室の緊急減圧など、すべてが宇宙消火の解決策となります。

火災を防ぎたいなら、まず火から始めよう

宇宙消防の実践経験を積むにはどうすればいいですか?科学者たちは、これにはまず宇宙に「火をつける」ことが必要だと言っている。

NASAは2016年から2017年にかけて、シグナス宇宙船に点火するための宇宙船火災実験を3回実施した。我が国の回収型衛星「実践10号」は宇宙で19の実験を完了したが、そのうち2つは火災に関するものだった。

画像キャプション: 宇宙ステーションでのメタン燃焼の画像 (左) と地上での同じ条件下でのメタン燃焼の画像 (右)

画像提供：清華大学工学熱物理研究所、燃焼エネルギーセンター

上記の記事では宇宙における多くの火災の恐ろしさを指摘していますが、宇宙で安全に「火をつける」ことができるのも技術力の現れです。 2023年、中国の宇宙飛行士は孟天カプセルの燃焼科学実験室で初の軌道上点火テストに成功した。この実験は、宇宙ステーションの燃焼科学実験システムの機能の完全性と、実験プロセス全体の正確性と科学性を検証し、その後の宇宙科学燃焼実験プロジェクトのための良好な基礎を築きました。

現在、宇宙探査のペースは加速し続けており、宇宙ステーションの安全な運用についてもより高い基準が打ち出されています。たとえば、安価だが燃えやすいアルミニウム合金の代わりに、より高温断熱性の高い材料を使用する必要があり、物を乱雑に積み重ねることはできず、防火通路を確保し、独立した消火システムを2つ設置し、定期的に安全訓練を実施する必要があります。

科学者と宇宙飛行士の共同の努力により、近い将来、私たちはより安全な宇宙探査の旅に乗り出し、一緒に星の海を見ることができるようになるかもしれません。