Forscher warnt vor einem der „gefährlichsten Szenarien in der Raumfahrt“
Feuer in der Schwerelosigkeit verhalten sich anders als auf der Erde. Eine Studie zeigt, dass eine geplante Veränderung eine neue Gefahr birgt.
Bremen – Wer weiß, wie sich ein Feuer verhält, kann es erfolgreich bekämpfen. Das gilt nicht nur auf der Erde, sondern auch im Weltall. Seit vielen Jahren wird erforscht, wie sich Feuer in der Schwerelosigkeit verhält, denn „ein Brand an Bord eines Raumfahrzeugs ist eines der gefährlichsten Szenarien in der Raumfahrt“, wie Florian Meyer vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen erklärt. „Es gibt kaum Möglichkeiten, sich in Sicherheit zu bringen oder von Bord zu fliehen.“
Es sei „entscheidend, das Verhalten von Bränden unter diesen speziellen Bedingungen zu verstehen“, betont Meyer in einer Mitteilung seiner Universität. Die Forschung weiß bereits, dass sich Brände in der Schwerelosigkeit ganz anders verhalten als auf der Erde. Bisher wurde dabei vor allem unter Bedingungen geforscht, wie sie auf der Internationalen Raumstation ISS herrschen. Dort sind der Sauerstoffanteil in der Luft und auch der Umgebungsdruck ähnlich wie auf der Erde, dazu kommt eine erzwungene Luftzirkulation.
Feuer in der Schwerelosigkeit: Ein Brand kann lange unbemerkt bleiben
Ein Feuer brennt unter diesen Umständen in der Schwerelosigkeit mit kleinerer Flamme und breitet sich langsamer aus. Das sorgt jedoch für ein Problem: Ein Brand kann so nämlich lange Zeit unbemerkt bleiben. Dazu kommt, dass Feuer auf der ISS heißer brennt und dadurch auch Materialien entzünden kann, die auf der Erde als „nicht brennbar“ gelten. Zudem können mehr giftige Gase entstehen.
In Zukunft sollen sich die Rahmenbedingungen in der Raumfahrt jedoch verändern. Bei künftigen Raumfahrt-Missionen soll die Crew einem niedrigeren Druck ausgesetzt werden – sie kann sich dann schneller auf einen Außenbordeinsatz vorbereiten und die Raumfahrzeuge können mit weniger Masse gebaut werden, was Treibstoff spart. Doch das hat Folgen: Ist der Druck geringer, muss mehr Sauerstoff in der Atemluft sein – mit gefährlichen Auswirkungen im Brandfall, wie eine Experimentreihe des ZARM zeigt. Das Forschungsteam um Meyer hat die Ergebnisse im Fachjournal ScienceDirect veröffentlicht.
Sicherheit im Weltall verbessern: Mehr Sauerstoff und weniger Druck macht Brände gefährlicher
Durchgeführt wurden die Experimente im Fallturm in Bremen, wo unter Bedingungen der Schwerelosigkeit geforscht werden kann. Das Forschungsteam hat dort die Flammenausbreitung nach dem Anzünden von Plexiglasfolien beobachtet. Die Fragestellung: Wie reagiert das Feuer, wenn man Luftdruck, Sauerstoffanteil oder Strömungsgeschwindigkeit stufenweise verändert? Die wichtigste Erkenntnis des Forschungsteams: Hebt man den Sauerstoffanteil in der Luft vom aktuellen Wert auf der ISS (21 Prozent) an auf den geplanten Wert für künftige Missionen (35,4 Prozent) und senkt gleichzeitig den Druck, steigt das Brandrisiko enorm an.
Das Feuer breitet sich unter diesen neuen Bedingungen nämlich dreimal schneller aus. „Unsere Ergebnisse zeigen kritische Faktoren auf, die bei der Entwicklung von Brandschutzprotokollen für astronautische Raumfahrtmissionen berücksichtigt werden müssen“, betont Meyer. „Wenn wir verstehen, wie sich Flammen unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen ausbreiten, können wir das Brandrisiko mindern und die Sicherheit der Astronauten verbessern.“ (tab)