Pożary w przestrzeni kosmicznej: Analiza ryzyka i eksperymenty
Naukowcy zbadali ryzyko pożaru na statkach kosmicznych, a wyniki wskazują, że ogień podczas planowanych misji eksploracyjnych, takich jak lot na Marsa, może rozprzestrzeniać się znacznie szybciej niż na przykład na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Wynika to z niższego ciśnienia otoczenia na statku kosmicznym, co wymaga zwiększenia zawartości tlenu, pogarszając warunki w przypadku pożaru.
Specyfika ognia w mikrograwitacji
Badacze z Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) na University of Bremen prowadzili eksperymenty nad rozprzestrzenianiem się pożarów w warunkach zmniejszonej grawitacji od 2016 roku. Warunki środowiskowe były podobne do tych na ISS - z poziomem tlenu w powietrzu do oddychania i ciśnieniem otoczenia podobnym do tego na Ziemi, a także wymuszoną cyrkulacją powietrza. Wcześniejsze badania wykazały, że płomienie zachowują się zupełnie inaczej w stanie nieważkości niż na Ziemi.
Dr Florian Meyer z ZARM podkreśla, że „Ogień na pokładzie statku kosmicznego jest jednym z najbardziej niebezpiecznych scenariuszy w czasie misji kosmicznych. Nie ma prawie żadnych możliwości dotarcia do bezpiecznego miejsca lub ucieczki. Dlatego kluczowe znaczenie ma zrozumienie zachowania pożarów w tych szczególnych warunkach”.

Jak zauważyli naukowcy, ogień płonie mniejszym płomieniem i rozprzestrzenia się wolniej, co oznacza, że może pozostać niezauważony przez długi czas. Spala się on jednak goręcej i dlatego może również zapalić materiały, które na Ziemi są zasadniczo niepalne. Ponadto, niepełne spalanie może wytwarzać więcej toksycznych gazów.
Wpływ zmienionych warunków atmosferycznych na bezpieczeństwo
Nadchodzące misje kosmiczne są obecnie planowane ze zmodyfikowanymi warunkami atmosferycznymi na pokładach statków, przez co załoga będzie narażona na niższe ciśnienie. Zdaniem badaczy, da to dwie kluczowe korzyści: astronauci będą mogli szybciej przygotować się do misji poza statkiem, a także dzięki temu statek będzie lżejszy, co pozwoli zaoszczędzić paliwo. Wadą tej zmiany jest to, że przy niższym ciśnieniu załoga będzie potrzebować większej ilości tlenu w powietrzu do oddychania, co może mieć niebezpieczne konsekwencje w przypadku pożaru.
Badacze wiedzą, że prędkość przepływu powietrza ma również duży wpływ na rozprzestrzenianie się ognia. Naukowcy obserwowali rozprzestrzenianie się płomieni po zapaleniu folii ze szkła akrylowego i analizowali, jak ogień reaguje, gdy jeden z trzech parametrów - ciśnienie otoczenia, zawartość tlenu i prędkość przepływu - zmienia się w różnych proporcjach.
Jak podkreślają inżynierowie, chociaż niższe ciśnienie ma efekt tłumiący ogień, to jednak przeważa wpływ zwiększonego poziomu tlenu w powietrzu, przez co pożar szybciej się rozprzestrzenia. Zwiększenie poziomu tlenu z 21 proc. (jak na ISS) do planowanych 35 proc. dla przyszłych misji kosmicznych spowoduje trzykrotnie szybsze rozprzestrzenianie się ognia. Oznacza to ogromny wzrost zagrożenia dla załogi w przypadku pożaru.
„Nasze badania podkreślają krytyczne czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy opracowywaniu protokołów bezpieczeństwa pożarowego dla astronautycznych misji kosmicznych. Rozumiejąc, w jaki sposób płomienie rozprzestrzeniają się w różnych warunkach atmosferycznych, możemy zmniejszyć ryzyko pożaru i poprawić bezpieczeństwo załogi” - podsumowuje Florian Meyer.
Eksperymenty NASA i ESA
Amerykańska Agencja Kosmiczna na coraz większą skalę przygotowuje się do pierwszego w XXI wieku załogowego lotu na Księżyc, a także do przyszłych misji na Marsa. W tym celu naukowcy przeprowadzają niezwykle ważne eksperymenty z ogniem.
Niesamowity płomień ożywa w nauce spalania w warunkach mikrograwitacji na stacji kosmicznej
Na pokładzie kosmicznego domu każdego dnia dzieje się mnóstwo fascynujących wydarzeń. Przez 20 lat funkcjonowania obiektu przeprowadzono już tysiące najróżniejszych eksperymentów, które przyczyniły się do szybszego rozwoju technologii, z jakimi każdy z nas styka się każdego dnia. Dzięki nim będzie można też zadbać o zdrowie i bezpieczeństwo kosmicznych turystów w orbitalnych hotelach i nowych stacjach kosmicznych oraz przyszłych kolonizatorów Księżyca i Marsa.
Kolejny eksperyment przeprowadzono zaledwie kilka dni temu. Nosi on nazwę Solid Fuel Ignition and Extinction (SoFIE) i polega na wywołaniu pożaru w kosmosie w kontrolowany sposób. Naukowcy nie ukrywają, że bardzo ich zaskoczył przebieg tego testu. Astronauta Thomas Marshburn zainicjował eksperyment w specjalnej, 100-litrowej komorze spalania o nazwie Combustion Integrated Rack, która znajduje się na pokładzie amerykańskiego modułu laboratoryjnego Destiny.

Ten projekt pozwoli rozszerzyć naszą wiedzę w temacie rozprzestrzeniania się ognia na pokładach załogowych kapsuł i statków. Komora wyposażona jest w liczne czujniki wykrywające poziomy tlenu i dwutlenku węgla, stężenie i objętość dymu oraz temperatury w różnych miejscach pojazdu. Wewnątrz zamontowano cztery kamery, które pokazują rozmiar i rozprzestrzenianie się płomienia w trybie rzeczywistym.
Naukowcy informują, że większe poziomy tlenu wskazują na powstawanie bardziej energetycznych płomieni, podobnie jak na Ziemi, ale nie wszystko odbywa się tak samo. Chociaż większe poziomy tlenu przyspieszają spalanie, to jednak płomienie w kosmosie tworzą się i rozpraszają w zupełnie inny sposób, niż ma to miejsce na powierzchni naszej planety. Jest to związane z charakterystyką mikrograwitacji. Na Ziemi chłodne powietrze opada, natomiast gorące gazy unoszą się. W warunkach nieważkości nie zachodzą takie procesy, więc gazy przybierają postać sferyczną. Oczywiście, cały czas mówimy tutaj o zamkniętych pomieszczeniach, a nie samej przestrzeni kosmicznej, gdzie panuje próżnia i nie może dojść do wybuchu pożaru.
Tego typu badania mają pomóc NASA w opracowaniu lepszych systemów wykrywania i tłumienia pożarów w kosmosie oraz w zbadaniu, jak mikrograwitacja i ograniczona ilość tlenu wpływają na rozmiar płomieni. Oczywiście nie chodzi o pożar w przestrzeni kosmicznej, gdyż - jak wiadomo - brak tlenu w próżni uniemożliwia pojawienie się ognia. Mowa o pożarach, do których z różnych przyczyn może dojść wewnątrz placówek czy statków kosmicznych, a które to różnią się od tych, jakie występują na Ziemi. Naukowcy od dawna wiedzą, że w takich warunkach można pracować nad specjalnymi materiałami, których nie można uzyskać na Ziemi, a teraz udało się wykorzystać taką komorę do badania „pożarów w kosmosie”. NASA chce dzięki temu lepiej zrozumieć zachowanie ognia w tym środowisku, co pomoże w skuteczniejszy sposób tłumić ewentualne pożary oraz tworzyć systemy, które będą zapobiegać ich powstawaniu (np. wskutek awarii elektroniki).
Stoicyzm: Filozofia życia w zgodzie z naturą
Stoicyzm, jako nurt filozoficzny, okazał się niezwykle praktyczny, wyważony oraz uwzględniający potrzeby ciała i umysłu, co jest często odkrywane przez osoby poszukujące skutecznych strategii życiowych. Współcześnie zauważa się podobieństwa między stoicyzmem a założeniami terapii poznawczo-behawioralnej (CBT), co potwierdzają badania, takie jak te opisane w książce Piotra Stankiewicza „Sztuka życia według stoików. Jak żyć mądrze, dobrze i szczęśliwie”. Ojcowia założyciele CBT, Albert Ellis i Aaron Beck, czerpali inspirację z filozofii stoickiej.
Geneza i rozwój stoicyzmu
Szkoła stoicka została założona około 300 roku p.n.e. przez Zenona z Kition. Ponieważ Zenon nie był obywatelem Aten, nie mógł nabyć budynku, gdzie prowadziłby nauki. Stąd też wykładał i dyskutował z uczniami w portyku, czyli ogólnie dostępnym budynku na planie prostokąta, otwartym z co najmniej jednej strony, w którym dach podtrzymywany był przez rząd kolumn. Po grecku miejsce to nazywano stoą. Takim mianem zaczęto określać szkołę Zenona, a jego uczniów - stoikami.

Stoicyzm stworzył kompletny system filozoficzny, który w teorii bytu był monistyczny, zasadniczo materialistyczny i deterministyczny, a w teorii poznania skłaniał się ku empiryzmowi, ale najbardziej jest znany ze swojej części etycznej. Szkoła ta przetrwała aż do zamknięcia wszystkich szkół filozoficznych przez cesarza Justyniana w 529 roku, wywierając znaczny wpływ na rozwój chrześcijaństwa i myśl średniowieczną, odżywając w nowej formie w filozofii nowożytnej (np. u Justusa Lipsiusa) oraz współcześnie dzięki pracy Lawrence'a C. Beckera.
Wyróżnia się trzy główne okresy stoicyzmu:
- „Stara szkoła” reprezentowana była przez jej twórców: Zenona z Kition, Kleantesa z Assos oraz Chryzypa, który rozwinął doktrynę i zostawił podobno ponad 700 pism.
- „Szkoła średnia” działała na przełomie II i I wieku p.n.e. na wyspie Rodos.
- „Młodsza szkoła” rozwijała się w Rzymie w okresie Cesarstwa, a jej wybitnymi przedstawicielami byli Seneka Młodszy, Epiktet i Marek Aureliusz.
Stoicka teoria bytu i poznania
W teorii bytu stoicy byli materialistami, przyjmując, że wszystko, co istnieje, jest materią. Od Arystotelesa zapożyczyli koncepcję materii biernej i czynnej. Materią czynną nie była jednak u nich abstrakcyjna idea-forma, lecz pneuma. Pneuma to żywioł, który przenika każdy fragment materii, wprowadza ją w ruch i nadaje kształt. Ma ona charakter racjonalny - jest tożsama z logosem, czyli świadomością, ale jest też jednocześnie materialna. Pneuma „gra” na materii biernej, napinając ją i wprowadzając w drgania „tonalne”, z których wynikają wszystkie prawa ruchu i przemian sterujące losami świata. Pneuma nie ma charakteru osobowego, lecz jest specjalnego rodzaju materialnym żywiołem, posiadającym wiele cech „boskich”, takich jak wszechwiedza i omnipotencja. Ona kieruje światem ku jego celowi, któremu nie sposób się przeciwstawić. Dusza ludzka również ma charakter „pneumatyczny”, choć nie jest wieczna. Stąd świat ma charakter dość ściśle deterministyczny.
W logice stoicy zaadaptowali dokonania Arystotelesa. Jako pierwsi zaczęli badać język naturalny (grekę i łacinę), tworząc podstawy gramatyki, etymologii i semantyki. Dla stoików idee były wtórnymi ruchami pneumy odbywającymi się w ludzkiej duszy, a nie bytami rzeczywistymi. Zmysły, na skutek kontaktu z materią zewnętrzną, odciskają na pneumie duszy pierwotne wrażenia, które następnie ulegają procesowi wzajemnych porównań i połączeń, co prowadzi do powstawania idei wtórnych i złożonych, będących jednak zawsze pochodną wrażeń zmysłowych. Stoicy porównywali logikę ze skorupką jaja, a fizykę i etykę z jego białkiem i żółtkiem.
Stoicy poruszali także zagadnienia takie jak materializm (czy nominalizm), dynamizm czy teoria wiecznego powrotu w wyniku cyklicznych „pożarów świata” (ekpyrōsis), co dodatkowo podkreślało cykliczny i zdeterminowany charakter rzeczywistości.
Etyka stoicka: Cnota, apatheia i życie zgodne z naturą
Etyka stoicka wywodzi się wprost z jej teorii bytu. Skoro światem „rządzi” pneuma, która jest wszechmocna i nieubłaganie dąży do swojego celu, nie ma sensu jej się przeciwstawiać. Przeciwstawianie się prawom natury jest możliwe na krótką metę, lecz nie jest w stanie zmienić ogólnego biegu wydarzeń, a zwykle ma opłakane skutki dla osoby, która chce płynąć „pod prąd”.
Centralnym hasłem etyki stoickiej jest „żyć zgodnie z naturą” (secundum naturam vivere). Oznacza to życie zgodne z rozumem, zarówno indywidualnym, ludzkim, jak i kosmicznym, boskim Logosem. Ponieważ Natura (utożsamiana z Logosem) jest doskonała i racjonalna, życie w harmonii z nią jest jedyną drogą do osiągnięcia cnoty (aretē), która dla stoików była jedynym prawdziwym dobrem. Cnotę stoicy rozumieli totalnie: była to pełne zrozumienie praw natury nie tylko na poziomie intelektualnym, ale przede wszystkim emocjonalnym. Cnota jest jedna, niepodzielna i nie ulega stopniowaniu - albo ma się ją całą, albo nie ma się jej w ogóle. Cnota stoicka jest równoważna dobru i szczęściu. Kto jest prawdziwie cnotliwy, staje się automatycznie dobry, a jego szczęście nie zależy od czynników zewnętrznych. Cnota przejawia się w czterech głównych formach: mądrości (sophia lub phronesis), sprawiedliwości (dikaiosynē), męstwie (andreia) i umiarkowaniu (sōphrosynē). Są one ze sobą nierozerwalnie związane - posiadanie jednej implikuje posiadanie wszystkich pozostałych (doktryna jedności cnót).
Wszystko poza cnotą jest moralnie obojętne (adiafora, ἀδιάφορα). Nie ma więc złych i dobrych zdarzeń - zarówno pożar domu, jak i wygranie na loterii są zdarzeniami naturalnymi, którym nie ma sensu przypisywać znaczenia moralnego. Cnota była zdaniem stoików naturalnym stanem człowieka, jednak w jej osiągnięciu przeszkadzały większości ludzi „złe popędy”. Popęd jest też naturalnym zjawiskiem duszy, ale staje się zły, kiedy wymyka się spod kontroli rozumu i zmusza do czynów sprzecznych z naturą. Zadaniem cnoty jest więc trzymanie na wodzy popędów i wygaszanie ich.
Życie cnotliwe prowadzi do apathei (ἀπάθεια) - stanu beznamiętności, wolności od irracjonalnych afektów (takich jak strach, pożądanie, smutek, przyjemność zmysłowa), które są wynikiem błędnych sądów o tym, co jest dobre, a co złe. Zenon z Kition definiuje pathe jako „bezrozumne poruszenie duszy”. Koncepcja apatii nie oznacza jednak postulatu całkowitej obojętności czy nieczułości. Stoicki mędrzec może odczuwać dobre lub rozumne uczucia (gr. eupatheiai), które nie są skierowane na przedmioty niezależne od woli jednostki.
Obojętność względem świata w duchu stoickim nie oznacza braku działania. Człowiek cnotliwy powinien płynąć z „prądem” przemian natury i robić to, co dyktuje mu cnotliwy rozum. Oznacza to więc w praktyce wypełnianie obowiązków wynikających z naturalnej kolei rzeczy (takich jak obowiązki rodzinne, zawodowe itp.), ale nie szukanie dodatkowych zajęć i podniet. Oznacza to też przyjmowanie dóbr zewnętrznych, które się naturalnie „zjawiają” (pensji za uczciwą pracę, spadku itp.), ale nie zdobywanie ich usilnie.
Kluczowym pojęciem dla zrozumienia relacji człowieka z naturą i innymi ludźmi jest oikeiosis (οἰκείωσις), oznaczający naturalną skłonność każdej istoty żywej do samozachowania, która u człowieka rozszerza się od miłości własnej, poprzez miłość do potomstwa i rodziny, aż po życzliwość wobec całej ludzkości. Seneka podkreślał: „Wszystko to, co widzisz i w czym zawiera się całokształt rzeczy boskich i ludzkich, tworzy jedność; jesteśmy członkami wielkiego ciała. Natura wydała nas na świat jako spokrewnionych ze sobą, skoro zrodziła nas z tych samych przyczyn i dla tych samych celów. Ona wszczepiła w nas wzajemną miłość i uczyniła nas towarzyskimi.” Marek Aureliusz wielokrotnie w „Rozmyślaniach” podkreślał, że człowiek powinien żyć zgodnie z własną, rozumną naturą, którą nazywał wewnętrznym demonem (daimonion) lub hegemonikonem (ἡγεμονικόν).

Rozum odgrywa kluczową rolę, pozwalając człowiekowi odróżnić to, co jest w jego mocy (sądy, dążenia), od tego, co od niego nie zależy (ciało, opinia innych, zdarzenia zewnętrzne). Zastosowanie tej fundamentalnej dla stoicyzmu rzymskiego dychotomii kontroli jest warunkiem koniecznym do życia w zgodzie z naturą. Akceptacja tego, czego nie możemy zmienić, jako części zdeterminowanego przez Opatrzność porządku Natury, oraz skupienie się na doskonaleniu własnego charakteru i sądów, to esencja stoickiego imperatywu etycznego. Jak pisał Marek Aureliusz: „Na wszystko godzę się, co jest zgodne z tobą, o wszechświecie. Nic mi nie jest za wczesne, nic za późne, co tobie w porę. Wszystko mi jest owocem, co przynoszą twe pory, o naturo!”
Kwestia pogodzenia stoickiego determinizmu z wolnością woli była jednym z trudniejszych problemów. Chryzyp godził wolność z Przeznaczeniem (heimarmene), argumentując, że choć los jest nieuchronny, to nasze działania są z nim „współprzeznaczone”. Nasze sądy i charakter stanowią „główną przyczynę” czynów, podczas gdy czynniki zewnętrzne są jedynie „pomocniczą”. W ten sposób akceptacja losu nie oznacza biernej rezygnacji, lecz świadome współdziałanie, gdyż Przeznaczenie uwzględnia naszą wolę w łańcuchu przyczyn.
Stoicka koncepcja natury jako normy etycznej różniła się od ujęć innych szkół filozoficznych. Arystoteles również odwoływał się do natury, ale postrzegał ją jako wewnętrzną zasadę rozwoju, prowadzącą do doskonałości w ramach jego formy. Epikurejczycy z kolei uznawali zrozumienie natury za kluczowe dla szczęścia (ataraksji), jednak ich wizja natury była materialistyczna i mechanistyczna, pozbawiona immanentnego celu, a norma etyczna polegała na dążeniu do przyjemności i unikaniu cierpienia.
Wybitni stoicy:
- Zenon z Kition (ur. ok. 333/332, zm. ok. 262 p.n.e.)
- Kleantes z Assos (w 262 objął po Zenonie kierownictwo Portyku, zm. ok. 232 p.n.e.)
- Chryzyp z Soloj (ur. między 281 a 277, zm. ok. 208/205 p.n.e.)
- Panajtios z Rodos (ur. ok. 185, zm. ok. 109 p.n.e.)
- Posejdonios z Rodos (ur. pomiędzy 140 a 130 p.n.e. - zm. ok. 51 p.n.e.)
- Seneka Młodszy (ok. 4 p.n.e. - 65 n.e.)
- Epiktet (ok. 50 - ok. 135 n.e.)
- Marek Aureliusz (121 - 180 n.e.)
Dodatkowe informacje
Cykl życia gwiazd i powstawanie pierwiastków
Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” wyjaśnia cykl życia gwiazd i ich rolę w tworzeniu pierwiastków. Twierdzi on, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i «odlatują» od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu - zaczyna się rozpadać”.
„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone - powstaje gwiazda neutronowa”.
„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.
„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego - „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele - kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” - pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy”.
Pożar w Centrum Badań Ciężkich Jonów GSI w Darmstadt
Pożar wybuchł w Centrum Helmholtza Badań Ciężkich Jonów (GSI) w Darmstadt w południowo-zachodnich Niemczech. Jak podała agencja dpa, pożar wybuchł w godzinach porannych i objął system zasilania instalacji akceleratora cząstek o wartości kilku miliardów euro. Ochrona ewakuowała teren ośrodka, a pracownicy opuścili obiekt. Nikt nie został ranny.

W działaniach gaśniczych uczestniczyły zastępy z Darmstadt i sąsiednich powiatów, a także kilka zakładowych straży pożarnych. Służby wydały ostrzeżenie dla mieszkańców w szerokim promieniu od miejsca zdarzenia, zalecając zamknięcie okien i drzwi oraz wyłączenie wentylacji i klimatyzacji. Prowadzone są intensywne pomiary, by potwierdzić, że do środowiska nie przedostały się substancje niebezpieczne. GSI w Darmstadt prowadzi badania m.in. w zakresie plazmy, fizyki atomowej i jądrowej oraz medycyny nuklearnej.
Według ministra nauki Hesji Timona Gremmelsa pożar spowoduje opóźnienia w realizacji międzynarodowego projektu budowy nowego akceleratora. Próbne uruchomienie instalacji planowano na grudzień. Nowy akcelerator nosi nazwę "FAIR" (Facility for Antiproton and Ion Research; pol. Ośrodek Badań nad Antyprotonami i Jonami) i jest międzynarodowym projektem realizowanym we współpracy wielu krajów.