Cela peut paraître irréel, mais les astronautes de la Station spatiale internationale ont réussi à créer des flammes froides particulières en condition de microgravité, et ils ont même des preuves photo. Les moteurs à combustion bénéficieront de cette avancée, et notre Planète aussi.

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Malgré l'oxymore à l'alliance des deux mots, les flammes froides sont bel et bien réelles. Bon, le nom est un peu mensonger, car leur température atteint tout de même les 400 degrés, mais elle reste vraiment inférieure à celle des flammes habituelles. Les bougies, par exemple, chauffent entre 800 et 1.400 degrés. Il est rare d'observer le phénomène des flammes froides dans la vie quotidienne, mais les astronautes de la Station spatiale internationaleStation spatiale internationale (ISS) y sont parvenus, comme nous en informe la Nasa. 

Le saviez-vous ?

Pour une combustion, il existe deux types de flammes :

  1. Les flammes de diffusion, créées lorsque les deux réactifs (combustible et comburant) sont séparés, et entrent en contact par diffusion, comme lors du brûlage du bois.
  2. Les flammes de prémélange, où les deux réactifs sont mélangés, par exemple dans un chalumeau.

En 2012, des flammes froides de diffusiondiffusion ont été créées sur l'ISS, à partir de combustible liquide. En 2021, dans le cadre du projet Cool Flames Investigation with Gases (CFI-G), les chercheurs ont réussi à recréer la même chose, mais cette fois-ci avec du combustible gazeux. C'était la première fois que des flammes froides à diffusion sphérique brûlaient des combustibles gazeux, et la réalisation n'a pas été des plus simples. C'est un phénomène unique, difficile à reproduire sur Terre.

Images traitées de façon à montrer une flamme chaude s'éteindre pour laisser place à une flamme froide, plus petite et légèrement lumineuse. © Nasa
Images traitées de façon à montrer une flamme chaude s'éteindre pour laisser place à une flamme froide, plus petite et légèrement lumineuse. © Nasa

En microgravité, la flamme brûle plus longtemps

Sur Terre, au fur et à mesure que le feufeu brûle, ses sous-produits s'éloignent de la flamme à cause de la gravité. Dans les conditions de l'ISS, ils restent plus longtemps proches, permettant à la réaction de les réutiliser, et ainsi durer plus longtemps. De plus, il n'y a pas d'airair plus lourd ou plus léger sur la station, donc la flamme n'a pas la même forme que sur Terre.

Comparaison entre une flamme brûlant sur Terre (à gauche) et une flamme en microgravité (à droite). © Nasa
Comparaison entre une flamme brûlant sur Terre (à gauche) et une flamme en microgravité (à droite). © Nasa

Les implications

Le but des études sur les flammes froides est de mieux les comprendre et de modéliser leur fonctionnement. Réussir à les utiliser sur Terre permettrait la construction de moteurs à combustioncombustion améliorés. En effet, utiliser des processus à basse température permettra de réduire les émissions et l'usure du moteur, tout en augmentant son efficacité énergétique. Dans un contexte d'exploration spatiale, des connaissances plus poussées permettront d'évaluer les risques d'utilisation de flammes à diffusion froide dans les vaisseaux, de mieux y gérer les incendies, ou idéalement, les éviter.