Att förstå hur eld sprider sig och beter sig i rymden är avgörande för framtida astronauters säkerhet och för att förstå och kontrollera eld här på jorden.

Mikrogravitation är också avgörande för förbränningsforskare att testa några av fältets kärnprinciper. "Om du tittar på någon lärobok om förbränning, nästan alla teorier som utvecklas ignorerar gravitationens inverkan, " säger NASA:s Glenn Research Center-forskare Daniel Dietrich.

Det primära fokus för förbränningsexperiment med mikrogravitation har varit relaterat till antingen brandsäkerhet i rymden eller bättre förståelse av praktisk förbränning på jorden och i rymden. Den minskade gravitationen skapar lågor som ser mycket annorlunda ut än de som ses här på jorden:med nästan frånvaro av gravitation på rymdstationen, lågor tenderar att vara sfäriska. På jorden, heta gaser från lågan stiger medan gravitationen drar svalare, tätare luft till botten av lågan. Detta skapar både lågans form, samt en flimmereffekt. I mikrogravitation, detta flöde inträffar inte. Detta minskar variablerna i förbränningsexperiment, gör dem enklare och skapar sfäriska lågor.

Att lära sig att göra renare eller effektivare lågor kan ha en inverkan på många områden i våra liv. "Det mesta av vår el i USA genereras av förbränning, " säger Glenn-projektets forskare Dennis Stocker. "När det gäller krafttransport, var skulle vi vara utan förbränning? Så förbränning är en stor del av våra moderna liv."

Som med annan rymdstationsforskning, experiment med förbränning är utvecklade för att kunna genomföras säkert utan risk för rymdfarkosten eller dess besättning. Det är därför det förbränningsintegrerade racket (CIR) skapades och lanserades till den internationella rymdstationen 2008. CIR, tillsammans med faciliteter som Microgravity Science Glovebox, skapat en säker och säker miljö där man kan studera förbränning utan att utsätta besättningen i fara. CIR tillhandahåller allmän maskinvara för att stödja ett brett utbud av förbränningsexperiment. Forskare har också tillhandahållit ytterligare hårdvara som behövs för att utföra en mängd olika flammexperiment.

"En av de största upptäckterna, inte bara i mikrogravitationsprogrammet, men under förmodligen de senaste 20-30 åren av förbränningsforskning har det skett under FLEX-experimenten på rymdstationen, " säger Dietrich. FLame Extinguishment Experiment (FLEX) analyserade effektiviteten av branddämpande medel genom att studera brinnande bränsledroppar i CIR, när forskare av misstag gjorde en överraskande upptäckt relaterad till svala lågor, eller uppenbar fortsatt "bränning" efter släckning av lågor under vissa förhållanden.

"Det är inte bara viktigt ur en nördig teoretisk förbränningssynpunkt, men också ur praktisk synvinkel, " säger Dietrich. "De lågtemperaturkemiska reaktionerna som vi kan studera på anläggningar som rymdstationen är mycket viktiga i verkliga förbränningssystem som motorer."

Dock, CIR är inte det enda sättet att utföra förbränningsexperiment med hjälp av rymdstationen. En uppsättning anmärkningsvärda undantag är Saffire-experimenten som inträffade ombord på en obemannad Cygnus-rymdfarkost efter att de lossnat från stationen. Eftersom dessa experiment inträffade borta från rymdstationen, de kunde studera ämnen som brandspridning och syreanvändning i större lågor i mikrogravitation.

För närvarande genomför forskare en uppsättning experiment som kallas Advanced Combustion via Microgravity Experiments (ACME) på det kretsande laboratoriet. Dessa tester är grupperade eftersom de använder samma modulära uppsättning hårdvara på stationen. Tillsammans kommer de att ge data som kan hjälpa till att förbättra bränsleeffektiviteten och minska produktionen av föroreningar vid praktisk förbränning på jorden.

En av dessa ACME-utredningar, känd som Flame Design, fokuserar på sot, kolresterna som blir kvar när organiskt material (eller annat kolhaltigt material) inte brinner helt. Sot orsakar miljö- och hälsoproblem, men kan också vara till hjälp på olika sätt; till exempel, genom att förstärka strålningsvärmen. Strålningsvärme är anledningen till att du känner dig varmare när du står i direkt solljus än när du står i skuggan.

I vanliga fall, de flesta lågor på jorden brinner i luft. Inert gas införs samtidigt som syre för förbränning på jorden. Denna undersökning introducerar istället den inerta gasen med bränslet, snarare än med syret. "Det visar sig, det har en stor inverkan på lågan, " säger chefsutredaren Richard Axelbaum. "I det här fallet, även om lågornas temperaturer kan vara desamma oavsett om du introducerar det inerta med oxidationsmedlet eller bränslet, påverkan för sotbildning eller flamstyrka är väsentligt annorlunda."

Flamdesignutredningen studerar mängden sot som produceras under olika flamförhållanden. Varje test producerar en låga och kan producera sotkluster som lyser gula när de är varma. Dessa kluster växer sig större i mikrogravitation än på jorden eftersom sotet förblir i lågan längre.

Detta experiments resultat kan möjliggöra design av lågor som är mer sotiga eller sotfria, beroende på behovet av en specifik applikation. "När du är helt klar med förbränningsprocessen, i allmänhet vill du ha fullständig utbrändhet av allt sot. Det är sant när du producerar kraft, " säger Axelbaum. "Det finns några andra fall där ditt mål är att producera kimrök som är en form av sot." Men för det mesta, dessa resultat kan bidra till att skapa mer effektiva och mindre förorenande brännarkonstruktioner.

Kunskapen från dessa förbränningsexperiment ombord på det kretsande laboratoriet hjälper oss att bättre förstå eld här på jorden, men det kommer att vara avgörande när man förbereder sig för framtida uppdrag bortom låg omloppsbana om jorden. "En del av framtiden är att titta på partiell gravitation, ", säger Stocker. "Att förstå att det kommer att vara viktigt för brandsäkerheten i andra världar, som månen eller Mars."