Curiosidades

Como o fogo queima no espaço? A chama vira uma bola

Sem gravidade a chama perde a forma de gota e vira uma cúpula azul. Queima mais devagar, quase não solta fuligem e pode ficar invisível.

Publicado em 9 min de leitura
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Chama azul em forma de cúpula queimando na ponta de uma vela dentro de uma caixa fechada a bordo do ônibus espacial, sobre fundo escuro
Foto: NASA/JSC
Neste artigo
  1. Por que a chama perde a forma de gota
  2. A vela que a NASA acendeu dentro de uma caixa, em 1992
  3. Chama mais fraca não quer dizer fogo menos perigoso
  4. Saffire: seis incêndios de verdade dentro de uma nave de carga
  5. O incêndio que aconteceu de verdade: Mir, 1997
  6. Como se apaga um incêndio numa estação hoje

Uma vela acesa aqui na Terra tem forma de gota apontada para cima. No espaço, a mesma vela acende uma chama azul, em forma de cúpula, parada no lugar — e ela queima mais devagar, quase não solta fuligem e vive menos tempo. A diferença não tem nada a ver com o vácuo lá fora: tudo isso acontece dentro da nave, com ar normal. O que muda é a gravidade.

E há uma consequência séria escondida nessa curiosidade. Um incêndio em gravidade zero é mais fraco, mas também mais difícil de enxergar, mais difícil de localizar e muito mais difícil de escapar dele. Em fevereiro de 1997 aconteceu um de verdade, com gente dentro, e por pouco não foi uma tragédia.

Por que a chama perde a forma de gota

A forma de gota da vela da sua casa não é feita pelo fogo: é feita pelo ar quente subindo.

Quando a chama aquece o ar em volta, esse ar fica menos denso e sobe, exatamente como o ar quente de um balão de São João. Ao subir, ele puxa ar frio de baixo, carregado de oxigênio, que alimenta a chama. Esse vaivém se chama convecção e é ele que estica a chama para cima e lhe dá a ponta afilada.

Em órbita, nada "sobe". Tudo dentro da estação está em queda livre, então o ar quente não tem para onde ir: ele fica onde está. Sem a corrente de ar, a chama não é esticada para lado nenhum e assume a forma que a física prefere quando não há direção privilegiada — uma bola.

A analogia é a da gota de água: numa torneira pingando ela tem forma de lágrima, porque a gravidade a estica; flutuando dentro da estação, vira uma esfera perfeita. A chama faz o mesmo, pelo mesmo motivo.

E, sem a corrente de ar para renovar o oxigênio, a chama passa a depender só da difusão: o oxigênio chega lentamente, por si mesmo, como um pingo de corante se espalhando num copo d'água parado. É por isso que o fogo em órbita é mais lento e mais fraco.

A vela que a NASA acendeu dentro de uma caixa, em 1992

Em julho de 1992, a bordo do ônibus espacial Columbia, a NASA fez o experimento mais direto possível: acendeu velas dentro de uma caixa fechada para ver o que acontecia. O relatório descreve, passo a passo, o que as câmeras registraram:

Momento O que a câmera viu
Logo após acender Chama esférica, com núcleo amarelo brilhante
De 8 a 10 segundos depois O amarelo some; a chama fica azul e em forma de cúpula
Regime estável Diâmetro de cerca de 1,5 cm, parada no lugar
A cera derretida Não escorre: vira uma bola em volta do pavio
Fim Apaga-se por falta de oxigênio, não por falta de cera

Dois detalhes importam. O primeiro: o amarelo da chama de vela é fuligem incandescente. Na Terra, a corrente de ar arrasta a fuligem para dentro da parte quente, e ela brilha em amarelo. Sem corrente, a fuligem fica presa na região interna e a chama aparece azul, que é a cor da combustão limpa — a mesma do seu fogão a gás.

O segundo: a vela se apaga sozinha, mas não por acabar a vela. Dentro de uma caixa do tamanho de uma caixa de sapatos, a chama dura cerca de três minutos, e menos de um minuto se o fluxo de ar for ainda mais restringido. Ela morre asfixiada, consumindo o oxigênio à volta mais rápido do que ele consegue chegar.

Uma nota de precisão: a chama da vela fica em forma de cúpula, meia esfera, porque tem o pavio e a cera de um lado. Uma gotinha de combustível flutuando livre, sem nada em volta, queima formando uma esfera inteira — é esse o formato que a NASA mostra nas suas imagens de chama em microgravidade.

Astronauta David Saint-Jacques flutuando ao lado do rack de combustão da estação, segurando aberta a tampa redonda da câmara metálica onde as chamas são acesas
David Saint-Jacques trabalha no rack de combustão, em 2019. A câmara redonda e fechada é onde a estação acende fogo de propósito: ela contém os experimentos e quase não exige a presença da tripulação. Foto: NASA/JSC

Chama mais fraca não quer dizer fogo menos perigoso

Seria confortável concluir que fogo no espaço é problema menor. É o contrário, por quatro motivos que a NASA aponta.

Não dá para sair. O argumento da agência é seco: ao contrário de um prédio, o astronauta não pode deixar a nave nem ligar para os bombeiros.

A chama azul é difícil de ver. Fogo sem fuligem brilha pouco, e num módulo iluminado e cheio de equipamento uma chama azul-pálida pode passar despercebida até encostar em algo que solte fumaça.

Mais oxigênio muda tudo. Naves tripuladas modernas trabalham com pressão mais baixa e proporção maior de oxigênio, para facilitar as caminhadas espaciais. Gary Ruff, gerente do projeto de segurança contra fogo da NASA no centro Glenn, resumiu o resultado dos testes: "níveis elevados de oxigênio produzem chamas mais energéticas, o que teria um impacto maior no veículo". Foi exatamente o excesso de oxigênio que matou três astronautas em terra, no episódio contado em Apollo 1: o que aconteceu no incêndio de 1967.

Alguns materiais pegam fogo mais fácil, não menos. A NASA avisa que certos materiais podem ser mais inflamáveis em gravidade parcial — o que importa diretamente para a Lua e para Marte, onde a gravidade não é zero nem é a da Terra.

Saffire: seis incêndios de verdade dentro de uma nave de carga

Para estudar fogo de tamanho real, a NASA precisava de algo maior que uma caixa de experimento. A solução: usar as naves de carga depois de se despedirem da estação e antes de queimarem na reentrada — uma nave inteira, vazia, prestes a ser destruída de qualquer jeito.

O programa se chamou Saffire e rodou de 2016 a 2024, em seis experimentos. David Urban, pesquisador principal no centro Glenn, explicou o motivo numa frase: "Quão grande precisa ser um incêndio para a coisa ficar ruim para a tripulação? Esse tipo de estudo é feito para toda outra estrutura habitada aqui na Terra — prédios, aviões, trens, carros, minas, submarinos, navios — e a gente não tinha feito isso para naves espaciais."

Alguns resultados publicados:

Experimento Quando O que entregou
Saffire-IV e V Resultados preliminares publicados em 2021 Chamas liberando até 10 kW de calor — a potência de um chuveiro elétrico grande — sem levar as condições médias do veículo a níveis inaceitáveis
Saffire-V Janeiro de 2021 Mais de 26 horas de fogo; primeira vez com pressão reduzida e ar enriquecido em oxigênio, imitando naves tripuladas futuras
Saffire-VI Agosto de 2023 a 9 de janeiro de 2024 19 queimas com diferentes condições de ar; terminou quando a nave se desintegrou na reentrada, como previsto

Frente de chama alaranjada avançando sobre um tecido, com a área já queimada em preto à esquerda, pontilhada de brasas, e iluminação verde ao fundo
Uma amostra de tecido de 40 cm de largura, feita de algodão com fibra de vidro, queimando dentro da nave de carga no experimento Saffire-IV. O verde é a iluminação de LED usada para filmar; a chama é a faixa laranja, e o preto é o que já queimou. Foto: NASA/JSC

Uma descoberta mais inesperada veio do experimento FLEX, na estação: a identificação de um tipo específico de chama fria. São reações de combustão que continuam acontecendo depois que a chama visível já se apagou, sem emitir luz suficiente para serem vistas. Para quem combate incêndio em nave, isso é mau sinal: o fogo pode não ter acabado quando parece ter acabado.

O incêndio que aconteceu de verdade: Mir, 1997

Em 24 de fevereiro de 1997, pouco depois do jantar, havia seis pessoas na estação russa Mir — o dobro do normal, porque duas tripulações se cruzavam. Entre elas o americano Jerry Linenger.

Com mais gente a bordo, os geradores de oxigênio habituais não davam conta, e a estação recorria às velas químicas de oxigênio: cilindros de perclorato de lítio que liberam oxigênio ao queimar. Cada um rende o oxigênio de uma pessoa por um dia, e já tinham sido usados mais de 2.500 vezes na Mir sem incidente. Esse sistema é um dos três que mantêm o ar respirável a bordo, como se explica em Por que a Estação Espacial não fica sem ar?.

Naquele dia, ao ser acionado, o cilindro pegou fogo. A descrição da NASA: uma chama de quase um metro, cuspindo faíscas e pedaços de metal derretido pelo módulo, e uma quantidade enorme de fumaça densa. A chama bloqueou o caminho até uma das duas cápsulas de escape, justamente a de três dos seis tripulantes.

A tripulação colocou máscaras de oxigênio. O comandante Valeri Korzun começou a jogar espuma de extintor na chama, com Linenger segurando-o no lugar — porque, em gravidade zero, apertar um extintor empurra a pessoa para trás — e os outros passando mais dois extintores. A chama acabou se apagando sozinha. Os painéis do módulo ficaram carbonizados, mas a estrutura não foi perdida, e o sistema de suporte de vida levou várias horas para limpar a fumaça do ar.

A causa só foi estabelecida dois anos depois: hidrocarbonetos tinham entrado no cilindro, e o suspeito mais provável era material de luva de látex que caiu ali dentro por descuido na preparação em solo.

A NASA classifica o episódio como o pior incêndio em órbita da história dos voos espaciais, e afirma que as lições dele foram levadas para o projeto e para a operação da Estação Espacial Internacional.

Como se apaga um incêndio numa estação hoje

A lógica de combate parte do princípio que atravessa este artigo inteiro: cortar o ar.

Como a chama só se mantém se houver ventilação trazendo oxigênio até ela, desligar a ventilação do módulo afetado não é precaução, é arma. Sem corrente de ar, o fogo fica limitado ao oxigênio que já está ao redor dele — e, como mostrou a vela de 1992, isso acaba rápido.

Depois vêm o extintor e as máscaras — e, se nada funcionar, fechar a escotilha e isolar o módulo. É a lógica de uma porta corta-fogo de prédio, com um detalhe que não existe em prédio nenhum: do outro lado da parede não há rua, há vácuo. Quem quiser entender por que ninguém sobrevive do lado de fora sem traje, a explicação está em O que acontece com o corpo humano no espaço sem traje.

Perguntas frequentes

O fogo queima no espaço?

Dentro de uma nave, sim, porque há ar. No vácuo, fora dela, não: sem oxigênio não há combustão. O que muda dentro da nave é a forma e o ritmo — a chama fica arredondada, azul, mais lenta e mais fraca, porque falta a corrente de ar quente que na Terra alimenta o fogo.

Por que a chama fica redonda no espaço?

Porque a forma de gota da chama na Terra é criada pelo ar quente subindo e puxando ar frio por baixo. Em queda livre nada sobe, essa circulação não acontece e a chama assume a forma que a física prefere sem direção privilegiada. A vela faz uma cúpula, por causa do pavio; uma gota de combustível flutuando livre faz uma esfera inteira.

Por que a chama fica azul em vez de amarela?

O amarelo de uma chama de vela é fuligem incandescente arrastada pela corrente de ar. Sem corrente, a fuligem fica confinada na região interna e o que se vê é o azul da combustão limpa — a mesma cor da chama do fogão a gás.

Já houve incêndio numa estação espacial?

Sim. Em 24 de fevereiro de 1997, uma vela química de oxigênio pegou fogo na estação russa Mir, com seis pessoas a bordo. A chama de quase um metro bloqueou o acesso a uma das cápsulas de escape e encheu a estação de fumaça. A tripulação apagou o fogo com extintores e ninguém se feriu de forma grave. A NASA o classifica como o pior incêndio em órbita da história.

Como os astronautas apagam fogo em gravidade zero?

Primeiro cortando a ventilação, que é o que leva oxigênio até a chama; depois com extintor e máscaras de oxigênio; e, em último caso, isolando o módulo e fechando a escotilha. Apertar um extintor em gravidade zero empurra a pessoa para trás, então é preciso estar preso em algo — no incêndio da Mir, um astronauta segurou o outro no lugar.

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