È stata fatta una scoperta nell'orbita terrestre:fiamme sferiche fisse a diffusione fredda. Le misurazioni in queste fiamme potrebbero aiutare a migliorare i motori del futuro.

La maggior parte degli esperti si aspettava che sarebbe stato facile ottenere fiamme fredde a diffusione che bruciano gas in condizioni di microgravità, ma i ricercatori hanno scoperto che non è così. Tra gennaio e giugno, 2021, hanno bruciato oltre 150 fiamme calde a diffusione a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), alcuni per un massimo di 3 minuti, tuttavia nessuno è passato dalla combustione calda a quella fredda dopo l'estinzione.

Il 23 giugno, con un leggero cambiamento delle condizioni, Minhyeng Kim, uno studente laureato in Fire Protection Engineering (FPE) dell'Università del Maryland (UMD), ha notato qualcosa di insolito in tre dei test:dopo che le fiamme calde si sono spente e sono scomparse nell'inquadratura della telecamera, il calore era ancora in produzione. Il combustibile era n-butano diluito con azoto e l'ossidante era il 40% di ossigeno in azoto. La pressione era di 2 atm.

Le fiamme erano così deboli che anche la telecamera più sensibile disponibile per i test inizialmente non ha rivelato nulla.

Quindi, Kendyl Waddell, uno studente di ingegneria meccanica, consigliato dal Professore FPE, Peter Sunderland:ha migliorato il feed video per rivelare un comportamento sbalorditivo. Dopo che la fiamma calda si estinse e tutte le reazioni cessarono, il calore residuo nel bruciatore poroso riaccendeva il combustibile che scorreva sotto forma di una fiamma a diffusione fredda sferica stabile.

Gli esperimenti sono stati eseguiti nell'ambito del progetto Cool Flames Investigation with Gases (CFI-G), guidato da Peter Sunderland (UMD FPE), Richard Axelbaum (Washington University) e Forman Williams (Università della California, San Diego), e sostenuto dalla NSF, NASA e CASIS.

"Queste fiamme hanno diverse caratteristiche favorevoli che non sono mai state combinate prima, " ha detto Sunderland. "Hanno saputo, portate controllate e costanti. Sono autosufficienti senza reagenti riscaldati o ossidanti esotici. Le loro zone di reazione sono spesse (dell'ordine di 6 mm), che facilita misurazioni e simulazioni. Il combustibile è il n-butano leggero e gassoso, come il contenuto della maggior parte degli accendini."

Le fiamme fredde bruciano a 600–1000 K, molto più freddo dei 1100-2200 K delle tipiche fiamme calde. Fiamme a diffusione fredda, scoperto nel 2012 utilizzando goccioline di combustibile liquido (anche a bordo della ISS), sono stati recentemente creati in gravità normale utilizzando aria riscaldata e solitamente con combustibili liquidi e ossidanti esotici.

Questo fenomeno ha già suscitato un enorme interesse nella comunità dei ricercatori sulla combustione. L'obiettivo è generare una comprensione completa della chimica della fiamma fredda che consentirà motori e bruciatori più puliti ed efficienti, oltre a una maggiore sicurezza antincendio.