火不僅在古代對人類生活很重要，而且在我們的現代生活中仍然不可或缺。然而，人們對火焰行為的複雜性仍有很多不了解。來自學術界、美國宇航局格倫研究中心、該機構的生物和物理科學部門以及其他組織的一個研究小組最近在國際空間站完成了一系列調查，以獲得對燃燒現象的更好理解。“微重力先進燃燒實驗”(即ACME)項目的在軌測試開始於2017年，包括對氣體燃料的非預混火焰的六次成功調查。

非預混火焰，如蠟燭火焰，是指燃料和氧化劑在反應或點燃前保持分離。預混合火焰發生在許多上述的日常使用場景中，當燃料和氧化劑在反應前被混合時。

“微重力環境使研究人員能夠在沒有重力影響的情況下探索火焰行為，因此他們可以研究火焰結構和行為背後的基本物理學，”美國宇航局格倫研究中心ACME項目科學家Dennis Stocker說。“這些知識可以幫助地球上的設計師和工程師開發出效率更高、污染更少、更安全的爐子、發電廠、鍋爐和其他燃燒系統。”

研究人員進行的六個ACME實驗分別是：

• 燃燒速率模擬器（BRE）：證明了材料可以在沒有氣流的情況下在乘員飛行器大氣層中燃燒幾分鐘，正在考慮用於未來任務。
• 同向層流擴散火焰（CLD火焰）–在煙塵和高度稀釋的極端情況下產生了基準數據，以改進計算模型。
• 氣體冷焰研究（CFI-G）–產生了氣體燃料的非預混冷焰，沒有增強功能，如加熱反應物、脈衝等離子體或臭氧添加，這些都是地面測試中需要的。
• 電場對層流擴散火焰的影響（E-FIELD火焰）–展示了利用電場減少非預混火焰排放的潛力。
• 火焰設計–首次展示了準穩態非預混球形火焰，以及導致較大火焰熄滅的輻射熱損失。
• 球形擴散火焰的結構和反應（s-Flame）–為改進計算模型提供了關於火焰增長和熄滅的數據。

這些實驗是在空間站的燃燒集成架（CIR）上用一套單一的模塊化硬件進行的。這些試驗是由位於克利夫蘭的美國宇航局格倫國際空間站有效載荷操作中心遠程指揮的。

Stocker說：“超過1500個火焰被點燃，是最初計劃數量的三倍多。還取得了幾個’第一’，也許最值得注意的是在冷卻和球形火焰領域。”

Stocker表示，在四年半的在軌運行期間，來自美國宇航局格倫研究中心、學術界和ZIN技術公司的大約50名人員支持ACME項目。此外，來自6個國家的30多名機組人員在為每次調查設置硬件，以及在需要時更換氣瓶、點火器頭和其他特定實驗硬件方面發揮了重要作用。

ACME硬件已經從CIR中移除，以便為2022年2月發射的固體燃料點火和熄滅（SoFIE）硬件騰出空間，這是NASA在軌燃燒研究的下一個步驟。ACME硬件計劃在未來幾個月內返回地球，打算在未來的實驗中再次發射到空間站。