Brandgefahr im Weltall: Forschungsergebnisse könnten Astronauten-Leben retten
Feuer verhält sich in der Schwerelosigkeit anders als auf der Erde. Bremer Forscher liefern neue Erkenntnisse, die künftig entscheidend sein könnten.
Bremen – Feuer verhält sich in der Schwerelosigkeit anders als auf der Erde. Das weiß die Forschung bereits seit einiger Zeit – schließlich leben und arbeiten seit mehr als 20 Jahren dauerhaft Menschen in der Schwerelosigkeit der Internationalen Raumstation ISS. „Ein Brand an Bord eines Raumfahrzeugs ist eines der gefährlichsten Szenarien in der Raumfahrt“, betont Florian Meyer vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen. „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“, sagt Meyer in einer Mitteilung weiter. Bisher wurde Feuer in der Schwerelosigkeit hauptsächlich unter ISS-Bedingungen erforscht – Bedingungen, unter denen die Astronauten beispielsweise Mäuse-Embryonen gezüchtet haben. Auf der ISS ist der Sauerstoffgehalt und der Umgebungsdruck ähnlich wie auf der Erde. Unter diesen Voraussetzungen brennt ein Feuer in der Schwerelosigkeit mit einer kleineren Flamme und breitet sich langsamer aus als auf der Erde, zeigen Experimente.
Feuer verhält sich in der Schwerelosigkeit anders als auf der Erde
Das kann problematisch werden, denn ein Brand kann so längere Zeit unbemerkt bleiben. Hinzu kommt, dass Feuer auf der ISS heißer brennt und dadurch auch Materialien entzünden kann, die auf der Erde als „nicht brennbar“ gelten. Bei künftigen Raumfahrt-Missionen etwa zum Mond oder Mars soll sich ein entscheidendes Detail ändern: Die Crew soll einem niedrigeren Druck ausgesetzt werden, sodass sie sich schneller auf Außenbordeinsätze vorbereiten kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Raumfahrzeuge mit geringerer Masse gebaut werden können – das spart Treibstoff.
Aber das hat auch Konsequenzen an anderer Stelle: Wenn der Druck niedriger ist, muss mehr Sauerstoff in der Atemluft vorhanden sein – mit gefährlichen Auswirkungen im Brandfall, wie eine Reihe von Experimenten des ZARM zeigt. Die Forschungsergebnisse des Teams um Meyer wurden im Fachjournal ScienceDirect veröffentlicht.
Feuer breitet sich unter künftigen Raumfahrt-Bedingungen dreimal schneller aus
Die Experimente wurden im Fallturm in Bremen durchgeführt, wo unter Bedingungen der Schwerelosigkeit geforscht werden kann. Das Forschungsteam beobachtete dort die Ausbreitung von Flammen nach dem Anzünden von Plexiglasfolien. Die Frage war: Wie reagiert das Feuer, wenn Luftdruck, Sauerstoffgehalt oder Strömungsgeschwindigkeit schrittweise verändert werden? Die wichtigste Erkenntnis des Forschungsteams: Wenn der Sauerstoffgehalt in der Luft von dem aktuellen Wert auf der ISS (21 Prozent) auf den für zukünftige Missionen geplanten Wert (35,4 Prozent) erhöht und gleichzeitig der Druck gesenkt wird, steigt das Brandrisiko erheblich.
Unter diesen neuen Bedingungen breitet sich das Feuer laut den Forschern 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.“ Auch ein anderes Forschungsteam will die Sicherheit von Astronauten verbessern – in gesundheitlicher Hinsicht. (tab)