Rumbo al cosmos (33 page)

Aprendiendo a combatirlo

El incendio de 1997 en la estación Mir hizo cambiar la perspectiva con la que hasta entonces se miraba la combustión en condiciones de ingravidez. Hasta ese momento, los esfuerzos en materia anti-incendios en el espacio iban principalmente por el camino de la prevención, prestándose poca atención a la extinción: se suponía que extinguir un fuego en el espacio no debía ser muy distinto de hacerlo en la Tierra. Por ello, los experimentos sobre combustión realizados hasta entonces a bordo de diferentes misiones espaciales se habían centrado más bien en un análisis de la misma en las condiciones simplificadas que impone la ausencia de convección de cara a mejorar los procesos de combustión en motores, por ejemplo. Pero prácticamente nada se había investigado hasta entonces en materia de extinción de fuegos en condiciones de gravedad cero.

Las cosas cambiaron después de 1997. La experiencia de aquel accidente en la Mir demostraba que aún había mucho que estudiar sobre cómo combatir los incendios en el espacio. Desde entonces, diferentes experimentos se han llevado a cabo en busca del medio más óptimo de combatir los incendios a bordo de un vehículo espacial. La malograda misión STS-107 del Columbia fue una de las dedicadas a estos estudios, experimentándose la extinción de fuegos por el nuevo método de "niebla acuosa"; extintores de agua finamente pulverizada (mucho más de lo habitual en estos aparatos) que parece ser más efectiva en la refrigeración y extinción del fuego, generando además muchos menos residuos.

Y es que los residuos resultantes de la extinción de un fuego son otro importante problema a bordo de un vehículo espacial. No se trata sólo del humo y posibles gases tóxicos generados (que ya por si solos constituyen un problema considerable), sino también de los restos de los medios de extinción utilizados. Aunque se trate simplemente de agua, esa agua se convierte en un verdadero problema a bordo de un vehículo espacial, al flotar y depositarse sobre cualquier superficie o equipo, y requerir de una costosa y lenta limpieza posterior. Por ello, un sistema de extinción que arroje menor cantidad de agua para conseguir el mismo efecto, es altamente beneficioso a bordo de un vehículo espacial.

De todas formas, aunque parece que el agua pulverizada, mejorada con las “nieblas acuosas” actualmente en experimentación, puede ser uno de los mejores medios de extinción en el espacio, tampoco es el medio universal e ideal. El agua presenta una gran problemática cuando se trata de extinguir fuegos de origen eléctrico, pudiendo ocasionar cortocircuitos o provocar una descarga sobre los astronautas que intentar extinguir el fuego. Aunque la primera medida de seguridad cuando se detecta un fuego a bordo es cortar el suministro eléctrico al área afectada, no deja de ser un grave inconveniente.

Un medio alternativo utilizado en extintores a bordo de vehículos espaciales es el dióxido de carbono (CO2). Pero, al igual que los medios acuosos, también el CO2 presenta problemas. Uno de ellos es la dificultad o incluso imposibilidad de acceder directamente al núcleo del fuego, que es donde el CO2 es realmente efectivo. Mientras que la extinción por agua actúa principalmente por refrigeración, evacuando calor del incendio y así apagándolo, por lo que puede ser efectivo aplicándolo sobre el exterior del fuego, el CO2 actúa por ahogamiento, evitando el acceso de oxígeno al núcleo del fuego y así extinguiéndolo; pero si no hay acceso directo a ese núcleo, difícilmente se conseguirá dicho ahogamiento. Igualmente se plantean dudas de si un extintor de CO2 no actuaría indirectamente avivando un fuego en el espacio, al forzar la convección alrededor del mismo cuando incide sobre él. Por último, presentan el problema de aumentar la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera del vehículo, exceso que debería ser posteriormente eliminado mediante filtros adicionales a los habituales.

Otros medios de extinción utilizados en tierra, como los halones, presentan aún mayores inconvenientes a bordo de un vehículo espacial. Primeramente, presenta problemas medioambientales que limitan cada vez más su uso y producción en tierra, pero sobre todo, presenta el problema de su elevada toxicidad, grave inconveniente en un entorno cerrado como es un vehículo espacial; además, los gases que genera son a día de hoy incompatibles con los sistemas medioambientales y de soporte vital presentes a bordo de los vehículos y estaciones actuales. Todo ello ha descartado hasta el momento la utilización de estos sistemas en el espacio.

Imagen: El astronauta español Pedro Duque practica con un extintor ruso de los que equipan la ISS durante su periodo de entrenamiento en la Ciudad de las Estrellas. (
Foto: ESA
)

Los extintores a bordo de la Estación Espacial Internacional son hoy día de dos tipos: de agua pulverizada en los módulos rusos, y de CO2 como solución base a lo largo de la estación. La Mir incluía extintores mixtos, de agua y CO2, pudiéndose seleccionar un sistema u otro accionando una pequeña palanca en el mismo extintor. En la única aplicación práctica hasta ahora, el incendio de 1997 en la Mir, se probaron ambos sistemas, pero fue el acuoso el finalmente utilizado, al parecer más efectivo, aunque nada pudo hacerse contra un fuego que se alimentaba del propio componente que se consumía (al ser éste un generador de oxígeno); en aquella ocasión, sólo pudo esperarse hasta que el compuesto se consumió en su totalidad.

Una dificultad adicional: la detección

Pero si la extinción es un problema, no lo es menos la detección de un posible incendio a bordo de un vehículo o estación espacial. Es evidente la importancia que tiene detectar el fuego desde el momento en que se origina, antes de que se extienda dificultando o imposibilitando por completo su extinción. Pero para ello hay que conseguir instalar unos detectores de alta sensibilidad en los lugares adecuados.

De nuevo, la situación es muy diferente en el espacio de como se desarrolla en nuestro entorno cotidiano. En la Tierra, basta con situar detectores de humos en los techos: sabemos que si se produce un fuego, generará humo que inmediatamente subirá hasta la parte superior de la habitación, alcanzando rápidamente el sensor y activando la alarma anti-incendios o los medios de extinción. En el espacio, en cambio, nos encontramos de nuevo con el problema de la ausencia de gravedad y por tanto de convección: el humo no asciende, y de hecho tiende a acumularse alrededor del núcleo del fuego; difícilmente alcanzará un sensor en un plazo razonable, salvo que dé la casualidad de que se encuentre uno muy próximo.

¿Cómo solucionar este problema? Realmente, no es tarea fácil. Lo que se ha hecho en la práctica en la Estación Espacial Internacional es ubicar estos detectores en el interior de los conductos de ventilación. Dado que toda la atmósfera de la estación está sometida a un sistema de ventilación forzada, para conseguir eliminar los gases de desecho y malos olores, a la vez que mantener una temperatura adecuada, tarde o temprano los posibles humos producidos serán conducidos a través de estos conductos de ventilación, alcanzando los sensores. Es quizá la única solución, pero, aunque se han distribuido numerosos sensores y aunque la ventilación es bastante eficaz, el sistema no resulta tan instantáneo como sería de desear.

La ventilación forzada es imprescindible a bordo de un vehículo espacial. Sin ir más lejos, en ausencia de dicha ventilación, un astronauta podría ahogarse en el propio dióxido de carbono que exhala mientras yace inmóvil durante el sueño. También, como hemos visto, la ventilación forzada es necesaria para que los detectores de humos sean efectivos y puedan anunciar la presencia de un incendio. Pero al mismo tiempo, esta ventilación favorece la propagación del fuego una vez originado éste. Es un inconveniente que hay que asumir, y que se ataca desactivando automáticamente los sistemas de ventilación de la zona afectada por un posible incendio una vez detectado éste.

La conclusión final es que los mayores esfuerzos deben seguir empleándose, como hasta el momento, en la prevención. Un fuego en el espacio será siempre un gravísimo problema, tanto a nivel de detección, como de extinción y eliminación de residuos, además de representar un peligro de gran intensidad tanto para la tripulación como para el propio vehículo. Es fundamental, por lo tanto, evitar en lo posible que llegue a aparecer. Pero la historia nos demuestra que estos esfuerzos preventivos pueden llegar a ser insuficientes en algún momento, y cuando este momento llegue, habrá que estar preparados con los medios de extinción adecuados y con una tripulación convenientemente entrenada para dar una respuesta rápida y eficaz. Aún hay mucho trabajo por delante para conseguirlo.

Anexo: Bolas de fuego invisibles

El comportamiento del fuego en ingravidez es a menudo sorprendente. Uno de los extraños fenómenos que están siendo estudiados en la actualidad es el de las pequeñas bolas de fuego invisibles que pueden formarse en el seno de un fluido (aire) con pequeñas trazas de gases inflamables (hidrógeno, por ejemplo).

En estas condiciones, una chispa de origen eléctrico podría iniciar pequeños núcleos de fuego que resultan prácticamente invisibles a la vista en condiciones normales. Se trata de pequeñas bolas de fuego prácticamente transparentes, que flotan en la atmósfera y en las que la combustión se produce en la superficie de la bola o burbuja; los residuos de la combustión fluyen hacia el interior de la burbuja mientras ésta sigue alimentándose del oxígeno y restos de combustibles gaseosos de su entorno, irradiando el calor hacia el exterior.

Estas pequeñas burbujas de fuego son tan minúsculas que su potencia calorífica es de 50 a 100 veces inferior a la que produce la llama de una vela de cumpleaños. Ello las hace arder sin apenas emitir brillo, resultando invisibles salvo en condiciones de experimentación adecuadas (fondos negros, sin iluminación...). Una propiedad peligrosa la de su invisibilidad si estas bolas de fuego aparecen a bordo de un vehículo espacial.

Imagen: Bolas de fuego en ingravidez, fotografiadas en un experimento a bordo del transbordador espacial norteamericano. Hubo que fotografiarlas en total oscuridad y utilizarse intensificadores de imagen, dada la casi invisibilidad de estos fenómenos. (
Foto: NASA
)

El estudio de las bolas de fuego tiene múltiples aplicaciones. Por un lado, permite el estudio de la combustión en condiciones altamente simplificadas, lo que permite avanzar más fácilmente en su comprensión de cara a conseguir motores cada vez más efectivos y menos contaminantes (ya sean éstos motores de coches, aviones o cohetes). Pero por otro lado es importante averiguar si estas minúsculas e invisibles burbujas de fuego podrían producirse de forma espontánea a bordo de un vehículo espacial ante la presencia de una chispa fortuita (la presencia de pequeñas concentraciones de hidrógeno en ciertas zonas no es descartable, al poder ser desprendido por productos orgánicos, o por actividad animal quizás en futuras misiones). También es importante saber si estas burbujas son capaces de extender un incendio al flotar hasta contactar con otros materiales inflamables.

Mantener con vida a una tripulación durante un tiempo prolongado a bordo de una nave o estación espacial no es tarea fácil. Visto de forma simplificada, se trata de proporcionar aire, agua y comida a la tripulación y gestionar sus desechos, pero esto que se dice tan rápido resulta en la práctica bastante más complejo de lo que pueda parecer.

En este artículo nos centraremos principalmente en los mecanismos de control ambiental. Esquemáticamente, para mantener una atmósfera habitable y agradable, es necesario mantener una presión, temperatura y humedad adecuadas, eliminar el dióxido de carbono generado por la tripulación, mantener una adecuada proporción de gases en la atmósfera (oxígeno y nitrógeno, básicamente), y eliminar los posibles gases nocivos y malos olores.

Atmósferas artificiales

Tradicionalmente han existido dos tipos de atmósfera diferentes a bordo de las naves espaciales: la atmósfera compuesta íntegramente por oxígeno a una presión reducida (0,3 atmósferas), y la formada por aire similar al de la Tierra (mezcla de oxígeno y nitrógeno) a presión de una atmósfera. En ocasiones se han utilizado también híbridos entre las dos, como fue el caso del laboratorio espacial norteamericano Skylab, que utilizaba una mezcla de oxígeno con una pequeña proporción de nitrógeno, manteniendo la presión en torno a las 0,35 atmósferas.