article original publié par Science @ Nasa
auteur : Linda Voss
traduction de Didier Jamet
25 AOUT 2002
Comparativement, les flammes en boule sont simples. Les boules se forment en gravité faible, où la flottabilité et la turbulence ont peu d’effet. L’oxygène et le carburant se combinent dans une bande étroite à la surface de la boule, et nulle part ailleurs.
Une fois allumée et stabilisée, leur taille reste constante. Au contraire des flammes ordinaires, qui s’étendent goulûment quand elles ont besoin de plus de carburant, les flammes en boule laissent l’oxygène et le carburant venir à elles. Pour finir, le fait que les flammes en boule soient sphériques réduit leur dimension à une seule : le rayon de la flamme elle-même.
« Les flammes en boule sont pour les chercheurs en combustion ce que la mouche du vinaigre est aux généticiens » compare Ronney. « Ça n’est pas que nous voulions produire plus de mouches ou de flammes en boule, mais elles fournissent un modèle simple qui permet de tester les hypothèses et de vérifier les modèles informatiques. »
Un des nombreux mystères entourant le feu est la façon dont les petites flammes s’éteignent avant que leur carburant soit totalement épuisé. Cela intrigue les physiciens et chagrine les constructeurs automobiles qui veulent construire des moteurs efficaces, sobres et propres fonctionnant sur des mélanges air-carburant avec de faibles concentrations de carburant – Tout à fait comme une flamme en boule. Ronney pense qu’en étudiant les unes (les flammes en boule), on fera beaucoup pour les autres (les voitures).
Ici sur Terre, les chercheurs ne peuvent étudier les flammes en boule très longtemps. Un plongeon typique depuis la tour de chute libre dure seulement 2 secondes. Alors, en collaboration avec la chercheuse de la NASA Karen Weiland et d’autres au centre de recherche Glenn, Ronney a conçu l’expérience SOFBALL (acronyme anglais de « Structure de Flamme en Boule à faible nombre de Lewis »). C’est une chambre de combustion scellée où les flammes en boule peuvent brûler un bon moment à bord de la navette spatiale.
SOFBALL s’est retrouvée en orbite pour la première fois en 1997 à bord de la navette Columbia, et elle a réservé quelques surprises.
Les modèles informatiques avaient prédit que les flammes en boule seraient petites et qu’au bout de quelques minutes, soit elles s’éteindraient, soient elles seraient entraînées vers les parois de la chambre de combustion.
Au lieu de quoi elles se révélèrent deux à trois fois plus grosses que prévu, et brûlèrent plus de 8 minutes jusqu'à ce que les extincteurs automatiques de l’expérience entrent en action. Qui plus est, bien qu’elles furent plus grosses que prévu, les flammes étaient énergétiquement les plus faibles jamais vues, émettant à peine plus d’un watt de puissance thermique.
« Nous sûmes alors qu’il nous restait encore beaucoup à apprendre sur les combustion faibles. » se souvient Ronney.
L’expérience, améliorée et renommée SOFBALL-2, revolera bientôt. Elle est prévue au lancement à bord de la navette Columbia (STS-107) fin 2002 ou 2003. Durant la mission, les flammes en boule pourront brûler entre 25 et 167 minutes. Des instruments mesureront leurs température, éclat, pertes de chaleur, ainsi que la composition de leurs sous-produits gazeux. Comme les flammes en boule sont très sensibles au mouvement, la navette sera à la dérive durant l’expérience, ses contrôleurs d’attitude désactivés.
Suite de cet article : Sécurité incendie en apesanteur
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