NASA รู้จักโครงการ Saffire เมื่อ NASA ลองจุดไฟในยานอวกาศเพื่อศึกษาความปลอดภัย
รู้จักโครงการ Saffire เมื่อ NASA ลองจุดไฟในยานอวกาศเพื่อศึกษาความปลอดภัย

Chottiwatt Jittprasong in International Space Station

รู้จักโครงการ Saffire เมื่อ NASA ลองจุดไฟในยานอวกาศเพื่อศึกษาความปลอดภัย

February 6, 2021

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





MORE