รู้จักโครงการ Saffire เมื่อ NASA ลองจุดไฟในยานอวกาศเพื่อศึกษาความปลอดภัย

รู้จักโครงการ Saffire เมื่อ NASA ลองจุดไฟในยานอวกาศเพื่อศึกษาความปลอดภัย

Saffire หรือ Spacecraft Fire Safety Experiments คือ โครงการภายใต้การดูแลของ Glenn Research Center ของ NASA มุ่งเน้นการวิจัยด้านความปลอดภัยทางอัคคีภัยของยานอวกาศต่าง ๆ เพื่อยกระดับความปลอดภัยทางด้านไฟให้กับนักบินอวกาศ เช่น บนสถานีอวกาศนานาชาติ ซึ่งก่อนหน้านี้นักบินอวกาศได้ทำการทดลองด้านไฟผ่านการทดลอง BASS-M (Burning and Suppression of Solids-Milliken) ซึ่งเป็นการทดลองด้านไฟขนาดเล็กเท่านั้น เพราะบน ISS นั้นไม่สามารถทำการทดลองไฟระดับที่ใหญ่กว่านี้ได้ เนื่องจากอาจเกิดอุบัติเหตุได้

Saffire จะเป็นการทดลองด้านไฟที่มาแทนที่ BASS-M ด้วยสเกลการทดลองที่ใหญ่กว่า พร้อมกับความเสี่ยงและอันตรายต่อมนุษย์ที่ต่ำกว่าอีกด้วย

การทดลอง BASS-M

BASS-M เป็นการทดลองเผาวัสดุต่าง ๆ ในอวกาศเพื่อทดสอบว่าสภาวะ Microgravity มีผลต่อไฟอย่างไร รวมถึงการควบคุมเพลิงด้วย Cotton Fabrics เพื่อทดสอบความสามารถในการหน่วงไฟ (Fire Retardant) ของมันว่าทำได้ดีขนาดไหนในสภาวะไร้น้ำหนักเปรียบเทียบกับการเผาไหม้บนโลก โดย BASS-M ทดลองการเผาไหม้กับวัสดุกว่า 44 ชนิด พร้อมกับการปรับค่าตัวแปรต่าง ๆ มากมาย เช่น ค่า Airflow อุณหภูมิ ความเข้มข้นของออกซิเจน และแรงดัน เพื่อทดสอบความสามารถในการพาความร้อน (Heat Convection) ภายใต้สภาวะไร้น้ำหนัก

ภาพเปลวเพลิงจากการเผาตัวอย่างของการทดลอง BASS-M – ที่มา NASA

ซึ่งผลการทดลองจะสังเกตปฏิกิริยาเผาไหม้ รูปร่างของเปลวเพลิง การลามของเพลิง Flame Dynamics และการดับของไฟ อย่างไรก็ตามการทดลอง BASS-M นั้นทำในพื้นที่ที่ถูกควบคุมอย่างมากเพราะการทดลองเกิดขึ้นบน ISS และการทดลองนี้ยังเป็นการทดลองในระดับที่เล็กมาก เพราะการทดลองที่ใหญ่กว่านี้หากเกิดการผิดพลาด ลูกเรือของ ISS อาจเสี่ยงภัยไปด้วยนั่นเอง จึงต้องหาวิธีทดลองด้านอัคคีภัยที่สามารถทดลองได้มากขึ้นโดยไม่เอานักบินอวกาศมาเสี่ยงด้วย จึงเป็นที่มาของโครงการ Saffire

โครงการ Saffire คืออะไร

โครงการ Saffire เป็นโครงการทดลองด้านอัคคีภัยของ NASA แบบ Large-scale ซึ่งยกเว้นข้อจำกัดด้านวัตถุไวไฟในอวกาศออกไปซึ่งตามปกติแล้ววัสดุไวไฟทุกชนิดจะไม่ได้รับอนุญาตให้เดินทางขึ้นไปกับยานอวกาศเด็ดขาดหรือถ้าจำเป็นก็จะต้องทำตาม Protocol วัตถุไวไฟ เนื่องจาก NASA มีประสบการณ์ที่ไม่ดีเท่าไหร่กับไฟ เช่น จากภารกิจ Apollo 1 แต่โครงการ Saffire นั้นยกเลิกข้อจำกัดนี้ไปด้วยเหตุผลด้านการทดลอง

โครงการ Saffire จะติดตั้งชุดการทดลองด้านอัคคีภัยไว้ในยานขนส่งเสบียงของ ISS เรียกว่า Cygnus (Cygnus cargo spacecraft) ซึ่งเป็นยานแบบ Expendable หรือใช้แล้วทิ้ง โดยมันจะเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศระหว่างเดินทางกลับโลกนั่นเอง Saffire จะเดินทางขึ้นไปพร้อมเสบียงที่จะนำไปส่ง ISS แต่ Payload ของ Saffire จะไม่ได้ถูกเอาออกแต่จะถูกทิ้งไว้ในยานพร้อมกับของเสียอื่น ๆ ที่รับมาจาก ISS ด้วย ก่อนที่ยาน Cygnus จะกลับเข้าสู่วงโคจรโลก ชุดการทดลอง Saffire จะถูกจุดขึ้นแต่ก็ยังจะถูกจุดอยู่ภายในพื้นที่ Payload ของมันเองอยู่ ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุขึ้นหรือชุดการทดลองระเบิดก็จะไม่เป็นอันตรายต่อใครนั่นเองเพราะยังไง Cygnus ก็จะเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศอยู่แล้ว

ยานขนส่ง Cygnus ระหว่างเข้าใกล้ ISS – ที่มา NASA

จนถึงตอนนี้มีภารกิจ Saffire กว่า 5 ภารกิจถูกทดลองไปแล้วบนยานขนส่งเสบียง ISS ซึ่งภารกิจล่าสุดก็คือ Saffire-V เมื่อวันที่ 13 มกราคม 2021 บนยาน CRS-14 cargo ของ Northrop Grumman

การทดลอง Saffire-I

Saffire-I เป็น Payload กว้างประมาณ 1 เมตร ลึก 1 เมตร ยาว 1.3 เมตร ประกอบไปด้วยท่อและระบบควบคุมการบินต่าง ๆ ภายในท่อมีวัสดุ Cotton-fiberglass ซึ่งเป็นวัสดุไวไฟและวัสดุการทดลองกว้างประมาณ 0.4 เมตร ยาว 1 เมตร ถูกนำไปไว้ใน Orbital ATK Cygnus ระหว่างที่ยานกำลังเตรียมเดินทางกลับโลกหลังส่งเสบียงให้ ISS เสร็จสิ้น Saffire-I ก็ถูกจุดผ่านรีโมตในวันที่ 17 มิถุนายน 2016หลังการทดลองภาพและวิดีโอการทดลองจำนวนมากถูกส่งจาก Cygnus ไปยัง Ground Control

วิดีโอจากการทดลอง Saffire-I บนยาน Cygnus – ที่มา NASA

หลังการทดลอง ยาน Cygnus ยังคงโคจรรอบโลกต่อไปเป็นเวลาอีกกว่า 6 วัน พร้อมกับยังส่งข้อมูลภาพถ่ายจากการทดลอง Saffire-I กลับโลกเรื่อย ๆ จน Cygnus กับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกและถูกเผาไหม้ไป รวมข้อมูลที่ได้รับจาก Saffire-I เป็นรูปภาพกว่า 40,989 รูปพร้อมข้อมูล Telemetry ขนาดรวมกันกว่า 25 gigabits

การทดลอง Saffire-II

Saffire-II ถูกปล่อยจากจรวด OA-5 พร้อมกับยาน Cygnus ในเดือนตุลาคม 2016 โดยในชุดการทดลองประกอบไปด้วยวัสดุเผาไหม้หลายชนิด เช่น Cotton-fiberglass, Nomex และกระจกที่ใช้ในการประกอบยานอวกาศ การทดลอง Saffire-II ถูกจุดขึ้นในวันที่ 21 พฤศจิกายน 2016 ขณะกำลังเตรียมเดินทางกลับโลก ซึ่งจะจุด Sample ทั้งหมด 9 ชนิด โดยชนิดที่ 7-9 นั้นเป็นวัสดุชนิดใหม่ที่ยังไม่เคยมีการทดลองมาก่อน

วิดีโอการทดลอง Saffire-II Sample 9 บนยาน Cygnus – ที่มา NASA

หลังการทดลองทั้ง 9 ตัวอย่างเสร็จสิ้น ข้อมูลทั้งหมดที่เก็บได้ถูกส่งผ่านยาน Cygnus ไปยังภาคพื้นดินเพื่อการวิเคราะห์รวมทั้งหมดกว่า 106,000 ภาพเลยทีเดียว

การทดลอง Saffire-III

Saffire-III ใช้ชุดการทดลองเดียวกับชุดการทดลอง Saffire-I ซึ่งก็คือ Cotton-fiberglass แต่เพิ่ม Flow rate เช่น เพิ่มความเร็วการไหลของอากาศด้วยพัดลม เพื่อนำข้อมูลความแตกต่างของ Flow rate จาก Saffire-I และ Saffire-III ไปเปรียบเทียบหาความสัมพันธ์ระหว่าง Flow rate และการลมของไฟ รวมถึงการเกิดควันด้วย ซึ่งอาจมีผลต่ออุปกรณ์อย่างเครื่องตรวจจับควันที่อาจไม่สามารถตรวจจับไฟแบบนี้ได้นั่นเอง

Saffire-III ถูกทดลองเมื่อวันที่ 10 มิถุนายน 2017 บนยาน Cygnus

ไดอะแกรมชุดการทดลอง Saffire-III – ที่มา NASA

การทดลอง Saffire-IV

Saffire-IV ถูกทดลองเมื่อวันที่ 28 พฤษภาคม 2020 บนยาน Cygnus CRS-15 โดยในการทดลองครั้งนี้แตกต่างออกไปจากการทดลองครั้งก่อน ๆ Saffire-IV จะเผาไหม้วัสดุทดลอง 2 ชนิด ก่อนที่อุปกรณ์ดูดซับควัน (Smoke eater) และ Carbon Dioxide Scrubber จะดูดซึมอนุภาคเสียต่าง ๆ ที่เกิดจากการเผาไหม้ เช่น แก๊ส Carbon Monoxide ภารกิจ Saffire-IV จะเน้นไปที่ด้านการตรวจจับเพลิงไหม้ในอวกาศเป็นอย่างมากเพื่อเตรียมพัฒนาวิธีป้องกันและควบคุมเพลิงในอนาคต

ภาพแสดงการลามของเปลวไฟในตัวอย่าง Plexiglass หนา 1 เซนติเมตรที่ใช้บนยานอวกาศต่าง ๆ – ที่มา NASA

ในชุดการทดลองจะมีเซนเซอร์ตรวจจับแก๊สสันดาปและเครื่องดูดซับควันซึ่งเป็นตัวต้นแบบกับที่ใช้ในยาน Orion ของภารกิจ Artemis เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของพวกมันก่อนนำมาใช้จริง

วิดีโอแสดงการเผาไหม้ของ SIBAL cloth (75% cotton, 25% fiberglass) ในการทดลอง Saffire IV – ที่มา NASA

การทดลองหลัง ๆ นี้จึงถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Artemis ซึ่งจะพามนุษย์กลับไปดวงจันทร์และไปดาวอังคารในอนาคตอีกด้วย

การทดลอง Saffire-V

การทดลอง Saffire-V ถูกทดลองบนยาน Cygnus CRS-14 เมื่อวันที่ 6 มกราคม 2021 โดยหลังจาก CRS-14 เดินทางออกจาก ISS หลังภารกิจเติมเสบียง การทดลอง Saffire ก็เริ่มขึ้นด้วยการลดความดันภายในยานจากนั้นก็ Pressurize ยานด้วยแก๊สออกซิเจนที่สภาพแวดล้อมสำหรับยานอวกาศในอนาคต

หลังจากการจุดไฟ กล้องและเซนเซอร์ต่าง ๆ ก็จะเฝ้าและตรวจจับการลามของไฟ การแปรผันของอุณหภูมิและออกซิเจนเพื่อนำไปใช้ในการพัฒนาอุปกรณ์สำหรับควบคุมเพลิงในอนาคต เช่น ระบบตรวจจับเพลิงไหม้ ระบบเฝ้าระวังแก๊สสันดาป ระบบการดับไฟ นั่นเอง

การทดลอง Saffire-V บนยาน Cygnus CRS-14 – ที่มา NASA

ปฏิเสธไม่ได้ว่าเมื่อเราเดินทางลึกเข้าไปในอวกาศขึ้นเรื่อย ๆ อย่างโครงการ Artemis สิ่งเหล่านี้จำเป็นอย่างมากต่อการอยู่รอดของนักบินอวกาศ เพราะความผิดพลาดหรือความประมาทเพียงเล็กน้อยไม่ว่าจะเป็นทั้งตัวนักบินอวกาศเอง วิศวกรยาน หรือผู้ออกแบบยานเอง อาจนำไปสู่การสูญเสียลูกเรือในอนาคตได้ โดยเฉพาะเป็นอย่างยิ่งกับ “เพลิง” ที่มันได้คร่าชีวิตลูกเรือ Apollo 1 อย่างโหดร้ายไปแล้ว พัฒนาการด้านการควบคุมเพลิงจึงจำเป็นต่อเราอย่างมากนั่นเอง

ถึงตอนนี้ Cygnus เป็นเพียงยานลำเดียวที่ถูกใช้ในการทดลองด้านไฟ เพราะว่ามันมีความเสี่ยงต่อ ISS ต่ำกว่า เพราะไม่เช่นนั้นหากนำไปใช้ในยานที่เอากลับมาใช้ใหม่ได้เช่น Cargo Dragon แล้วชุดการทดลองดันบึมขึ้นมา NASA คงซวยนั่นเอง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

Spacecraft Fire Safety (Saffire)

Burning and Suppression of Solids-Milliken

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวเองได้ของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

Privacy Preferences

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

Allow All
Manage Consent Preferences
  • Always Active

Save