火焰在失重空间中的“球形”行为——欧盟研究员揭示火灾风险与防控新策略

受 NASA 近期“氧气浓度升至 35%”建议影响，欧洲科研团队受欧盟科研委员会（ERC）资助，开展一系列模拟与实验，以提前应对未来宇航任务中的火灾危险。

1967 年 1 月，美国阿波罗 1 号实验室在训练时因高氧环境起火，三名宇航员不幸身亡。

事故后，载人航天器内部氧气浓度被标准化为 21%（与地面相同）。

2024 年 NASA 建议将新航天器与空间站内氧浓度提升至 35%，以降低压强并减轻结构重量。

地球上点燃蜡烛时，热空气上升形成羽毛状火焰；在失重环境中，热量无法上升，火焰呈现“球形”，向各个方向扩散。

这意味着火焰在空间中更易蔓延，烟雾也因无法上升而变得更密集，形成“不可见的烟雾云”。

“火焰会形成一个球体，向周围辐射热量，导致火势在各个方向扩散。” – Serge Bourbigot，法国 Lille 中央理工学院研究员

主导团队：Serge Bourbigot（Lille）、Guillaume Legros（Sorbonne）、Florian Meyer（不来梅大学）、Bart Merci（根特大学）。

项目名称：Firespace（火空间）

经费：欧盟科研委员会 1400 万欧元（约 1.6 亿美元），预计可持续 6 年。

目标：模拟、监测并开发防控失重火灾的技术，包括声波扑灭、阻燃剂评估、热监测传感器以及数字仿真模型。

研究方向

关键技术/方法

预期效果

声宣扑灭

使用高频声波扰乱火焰燃烧链

通过声波减少火焰体积，提前灭火

阻燃剂评估

在失重环境中测试地面常用阻燃剂

确认阻燃剂在低重力下的实际效用，解决烟雾不升起导致的“遮蔽”问题

温度监测传感器

开发高灵敏度温度探测器，实时记录火焰温度

为航天器提供精准的火势扩散热力学数据

数字仿真

采用计算流体力学（CFD）模拟失重火焰

在实际实验前预测火势蔓延路径，优化灭火策略

“因为在失重环境中，阻燃剂和烟雾行为与地面截然不同，我们需要重新评估这些技术。” – Bourbigot

“我正在研究声波技术来扑灭火焰。已经在 22 秒的微重力模拟飞行中完成初步测试。” – Legros

“发展温度传感器以精准监测火势扩散。” – Meyer

“用数字仿真模拟失重火焰的行为，可在实验前验证多种扑灭策略。” – Merci

实验载具：由欧洲航空航天巨头 Airbus 研制的试验火箭。

发射地点：瑞典北部（约 63°N）火箭发射中心

发射窗口：预计 2029 年，提供 6 分钟微重力时段，用于验证理论模型。

实验内容：在火箭内部点燃可控火焰，记录其在 22 秒失重阶段的蔓延与温度变化。

“我们计划在未来四年内发射该火箭，利用六分钟的微重力窗口深入研究火焰在失重中的蔓延特性。” – Meyer

保障未来载人火星任务安全

失重火焰球体扩散特性使得火灾在火星着陆、火星车与空间站等场景中更具危害性。

通过预先实验与仿真，可为未来火星着陆与建站设计提供安全标准与应急方案。

推动空间技术成本优化

低压、低氧环境可以减轻航天器结构重量，降低发射成本。

研究结果将为 NASA 与 ESA 的氧气浓度平衡提供技术依据，避免在成本与安全之间作无谓妥协。

推动跨学科技术创新

该项目整合声学、化学阻燃、传感器与计算仿真，形成完整的失重火灾防控闭环，具有可推广性。

火灾在失重空间中的行为与地球截然不同，若忽视其独特特征，将对未来载人航天任务构成严重威胁。Firespace 项目通过多学科合作与先进模拟，正走在先行识别与防控失重火灾的最前沿。团队预计将在 2029 年通过实车实验验证理论，为全球宇航安全标准制定提供坚实科学依据。

勇编撰自"Firespace".2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。