Mondausgrabung durch Sprengung – gäbe es besondere Herausforderungen, Schwierigkeiten oder Sicherheitsprobleme?

Diese Antwort , in der erwähnt wird, dass der Mond für Ausgrabungen gesprengt wird, hat mich zum Nachdenken gebracht. Es kann viele Möglichkeiten geben, wie Sprengungen auf dem Mond möglicherweise nützlich sein könnten. Ausgrabungen für Lebensräume oder andere Strukturen, Bergbau für andere Dinge als Wasser, vielleicht Nivellierung für Straßen oder sogar zum Vergraben des gelegentlichen schwarzen 1:4:9-Monolithen unter der Oberfläche. In den Antworten auf die Frage Könnten Sprengstoffe das Bohren für Wissenschaft und Konstruktion im Weltraum ersetzen?

Würde die Lagerung und Verwendung von Sprengstoffen wie TNT (oder etwas modernerem) und elektronischen Zündern oder Zündschnüren besondere Herausforderungen, Schwierigkeiten oder Sicherheitsprobleme auf dem Mond mit sich bringen?

Als Hintergrund ist hier die Folge des Periodensystems der Videos für Dynamite und TNT:

Dynamit wird aus flüssigem Nitroglycerin und Absorptionsmitteln und Stabilisatoren hergestellt. Ich glaube nicht, dass Dynamit vakuumfähig wäre, die Flüssigkeit würde verdampfen.
@Uwe Aber würde es mehr einer Hülle als einer Plastikfolie bedürfen, um den Druck der Ausgasung aufzunehmen?
Dynamite hat keine beweglichen Teile (im Lager), also könntest du es versiegeln, wie du willst, und es wäre in Ordnung.
Sie wissen , wie Sprengstoffe im Bergbau auf der Erde verwendet werden, nicht wahr? Sie bohren ein Loch, legen den Sprengstoff hinein und füllen es mit einer Art Stopfen wieder auf. Sonst verschwendest du den Großteil der Energie. Das heißt, Sie ersetzen das Bohren nicht durch Sprengstoff, Sie erweitern das Bohren durch Sprengstoff.
@dmckee Der einzige Ort, an dem "Bohren" in meiner Frage vorkommt, ist der Titel einer verknüpften Frage, und der einzige Grund, warum ich darauf verlinkt habe, ist zu erwähnen, dass "mehr Diskussionen über die Verwendung von Sprengstoffen (im Weltraum) in die Antworten “ auf diese Frage. Ihr Kommentar wäre also besser dort platziert als hier oder vielleicht hier .
Pyrotechnik wurde vor langer Zeit auf dem Mond in jeder Mondlandefähre der Apollo-Mission verwendet, siehe ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20090015395.pdf Seite 27 bis 31. Sorgfältig gestaltete Initiatoren und Zünder waren sehr zuverlässig, kein einziger Ausfall von mehr als tausend Geräten, die für das Apollo-Programm verwendet wurden.

Antworten (3)

Neben Problemen der Chemie von Explosivstoffen, die dem Weltraum ausgesetzt sind (Temperatur/Erhitzung, elektrische Ladung durch ionisierende Strahlung, Verdunstung/Zersetzung), wäre ein Hauptrisiko Luftmangel, der die Trümmer verlangsamt.

Eine explosive Explosion wirft Material mit enormer Geschwindigkeit aus. Bei den meisten dieser Materialien auf der Erde führt der Luftwiderstand innerhalb einer sehr kurzen Entfernung zu einem Geschwindigkeitsverlust - Staub und kleiner Kies fallen innerhalb von etwa hundert Metern von einer typischen Steinbruchexplosion herab; nur größere Brocken fliegen weiter, aber sie sind relativ spärlich und werden durch die Schwerkraft an die Oberfläche gebracht, Stöße nehmen ihre kinetische Energie schnell ab - und aufgrund der Masse sind sie zunächst meist langsamer als die kleineren Körner.

Bei fehlender Atmosphäre und 1/6 der Erdanziehungskraft haben Sie eine Menge winziger Splitter, die vor dem Aufprall viele Kilometer weit fliegen können und alles, was sie treffen, mit der gleichen Geschwindigkeit treffen, als wenn sie sich neben der Explosion befanden. Partikel, die senkrecht nach oben geschleudert werden, fallen mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der sie ausgestoßen wurden, möglicherweise viele Minuten später. Kieselsteine, die von Felsoberflächen abprallen, verlieren pro Aufprall etwas Energie, fliegen aber weiterhin mit Geschwindigkeit aus unerwarteten Richtungen.

Das bedeutet, dass ohne massive Abschirmung keine Sprengungen in der Nähe von Infrastrukturen stattfinden können. Unterirdische Explosionen wie Tunnelbau sollten relativ machbar sein, aber alle Oberflächenarbeiten, wie das Planieren von Straßen, würden sehr riskant werden.

Sind Strahlung und Verdunstung in einer Weltraumumgebung bekannte Probleme für Sprengstoffe oder spekulieren Sie nur?
@uhoh: Der Abbau von Sprengstoffen im Weltraum ist bekannt; siehe Philae's Harpunen. Erwärmungsmechanismen sind allgemein bekannt und es gibt keinen Grund, Sprengstoffe davon auszunehmen. Koronale Massenemissionen neigen dazu, Elektrizität zu induzieren, was bei elektrischen Zündern ein Problem sein könnte (obwohl das meine Spekulation ist). Mir sind keine tatsächlichen Probleme bekannt, die UV- oder kosmische Strahlung (CMB, Standard-Sonnenwind) verursachen könnten, aber ich bezweifle, dass sie völlig unproblematisch sind.
Guter Punkt! Die Oberfläche des Mondes wird durch UV-Photoionisation aufgeladen. Möglicherweise möchten Sie Ihrer Antwort Aufladung und statische Entladung hinzufügen. Ziemlich niedrige Luftfeuchtigkeit da oben :-)
Wie sieht es mit der Verwendung von Strahlmatten aus, um Trümmer zu vermeiden? Sie sind wiederverwendbar und könnten hauptsächlich aus Mond-Regolith hergestellt werden. Sogar auf der Erde wird Dynamit in Papier eingewickelt (damit Ihre Finger beim Hantieren nicht klebrig werden), sodass die Strahlungs- und Vakuumprobleme durch bereits praktizierte Standards sehr leicht gemildert zu werden scheinen.
@LocalFluff: Ehrlich gesagt, keine Ahnung.
@LocalFluff: Das Einwickeln von Dynamit in Papier oder Pappe wäre unter Vakuum nicht auslaufsicher. Das Einschweißen in Plastikfolie könnte funktionieren, wenn es gasdicht ausgeführt wird. Aber die Kunststofffolie braucht einen UV-Schutz.
Außerdem ist ein Hochgeschwindigkeitsstück Kies ein kleines Ärgernis auf der Erde. In einem Druckanzug kann es dich töten.
Die Detonationsgeschwindigkeit einiger Sprengstoffe ist viel schneller als die Mondfluchtgeschwindigkeit. Wenn Splitter mit diesen Geschwindigkeiten fortgeschleudert werden, könnten sie sogar eine Gefahr für Raumfahrzeuge darstellen, die den Mond umkreisen oder sich ihm nähern.
@Adwaenyth Vielleicht geht das über die Kommentare hier hinaus, aber Meteoroiden werden jetzt von Amateurastronomen beobachtet, wenn sie den Mond treffen. Hat das eine gefährliche Trümmerwolke im Mondorbit erzeugt?
@LocalFluff unwahrscheinlich. Sonst hätten wir wahrscheinlich nach Milliarden von Jahren des Meteoritenbombardements eine dichte Trümmerwolke um den Mond gefunden. Es ist wahrscheinlich, dass der größte Teil davon entweder auf die Mondoberfläche zurückfällt oder jetzt weit genug entfernt ist, um keine Gefahr mehr darzustellen.
@LocalFluff: Orbitalmechanik: Die Umlaufbahn muss durch den Punkt des letzten Manövers verlaufen (nennen wir „explosiven Auswurf“ ein Manöver). Daher entweicht alles, was von der Oberfläche ausgestoßen wurde, entweder in die Erd- oder Sonnenumlaufbahn oder kehrt zur Mondoberfläche zurück. Es werden keine Trümmer in der Mondumlaufbahn zurückbleiben.

Wir haben einige Daten in Form von Hochgeschwindigkeitstrümmern des Abstiegsmotors von Apollo LM :

... Staubpartikel, die durch den Auspuff einer Rakete beschleunigt werden, könnten theoretisch den ganzen Weg um den Mond herum reisen!

Metzgers Team hat analysiert, wie sich die Einschlagskrater auf Surveyor 3 gebildet haben, und festgestellt, dass die Partikel mindestens 400 bis 1.000 Meter pro Sekunde gewandert sein müssen. „Tatsächlich waren sie möglicherweise so schnell unterwegs wie die Abgase der Mondlandefähre – also mit 1 oder 2 Kilometern pro Sekunde.“

Teilchen, die horizontal mit 1,7 Kilometern pro Sekunde rasen, werden buchstäblich die Hälfte des Mondes umrunden. Steigern Sie diese Geschwindigkeit auf 2 Kilometer pro Sekunde, und die Projektile können den Mond vollständig umkreisen. Wenn keine Berge im Weg wären, könnte Sand, der durch eine Raketenlandung beschleunigt wird, vollständig um den Mond schwirren „und wieder zu den Füßen der Rakete landen“, sagt Metzger.

Dies ist kein großes Problem, wenn Sie alleine auf dem Mond sind, aber wenn ernsthafte Kolonisierungsbemühungen im Gange sind, müssen Sie Vorkehrungen treffen, um nicht jeden Lebensraum in der gesamten Hemisphäre zu durchbohren. Die Detonationsgeschwindigkeit moderner Sprengstoffe überschreitet leicht 2 km/s.

Einige Sprengstoffe sind für den Einsatz auf dem Mond ungeeignet. Dynamit zum Beispiel schwitzt sogar auf der Erde (Nitroglycerin wandert an die Außenseite des Sticks und würde im Vakuum verdampfen).

Das ist im Bereich der Fluchtgeschwindigkeit – huch!
Ich denke, die Verdunstung ist eine Funktion des Partialdrucks , nicht des Gesamtdrucks. Die Verdunstungsrate von Wasser hängt vom Partialdruck des Wassers in der Luft (Luftfeuchtigkeit) ab: Der Druck von N2 oder O2 ist in erster Linie egal. Ich glaube also nicht, dass die Verdunstung im Weltraumvakuum anders wäre als die Verdunstung in der Luft. Die Temperatur könnte es jedoch sicherlich beschleunigen.
Aufgrund der geringeren Schwerkraft würde ich denken, dass das Oberflächenmaterial des Mondes (das Asteroiden- und Auswurfmaterial in Dutzenden von Metern Tiefe ist) weniger Sprengkraft benötigt, um die gleiche Ausgrabung wie auf der Erde durchzuführen. Würden Trümmer auf dem Mond wirklich viel weiter fliegen als auf der Erde, wenn Sie den gleich großen Krater graben? Und natürlich werden auch auf der Erde immer wieder Sprengmatten verwendet. Vielleicht nur eine Schicht Mylar oder so etwas und Regolith darauf legen.
Die Sprengkraft, um losen Schutt aus einem Loch zu entfernen, ist geringer, aber die Kraft, die zum Aufbrechen von festem Gestein erforderlich ist, bleibt gleich.
@LocalFluff Nehmen wir an, es gibt Ausrüstung zum Bewegen von Trümmern - Mondbulldozer. Der Zweck des Sprengstoffs besteht darin, festes Gestein in Stücke zu brechen, nicht, es zu bewegen.
Und die Geschwindigkeit des Auswurfs scheint eine Funktion der Stoßwellengeschwindigkeit zu sein, sodass eine kleine Explosion immer noch Trümmer mit hoher Geschwindigkeit erzeugen könnte.
Der erste Einsatz von Sprengstoff auf dem Mond oder dem Mars wäre ein Ersatz für Bohrer, die schwer sind und komplexe Operationen erfordern. Also geformte Ladungen, um tiefe Löcher zu graben. Das Militär scheint seit geraumer Zeit etwas darüber zu wissen. Und es erzeugt nicht viel Schmutz.
@uhoh Hmm, dein Partialdruckpunkt ist interessant und ich weiß die Antwort darauf nicht wirklich. Aber Wasser kocht im Vakuum bei viel niedrigeren Temperaturen, daher würde ich erwarten, dass es auch viel schneller verdunstet (weil beim Kochen viel Wasserdampf erzeugt wird).
@Hobbes Hat der Mond genug Atmosphäre, damit so etwas wie eine "Stoßwelle" sinnvoll existieren kann?
@jpa hmm ... guter Punkt! Ich sagte "Verdampfungsrate" und das scheint jetzt nicht das Richtige zu sein. Die Gesamtverdampfungsrate in einem geschlossenen Behälter hört auf, wenn der Partialdruck den Dampfdruck erreicht, aber bis zu diesem Punkt sagt es nichts über die Verdampfungsrate aus. OK, ich gehe los und gehe dem auf den Grund. Wenn ich die Wahl habe, produktiv zu sein oder meinen Naturwissenschaftsunterricht an der High School zu wiederholen, werde ich mich immer für Letzteres entscheiden. :-)

Dies belebt einige lange schlafende Gehirnzellen wieder ...

Elektrische Zünder können aufgrund elektrischer Streuströme unerwartet explodieren. Außerdem können sie sogar empfindlich auf bestimmte Frequenzen von Funkwellen reagieren. Aus diesem Grund werden elektrische Zünder in Metallkisten/Kisten transportiert. Nicht elektrische Zünder werden in Holzkisten transportiert.

Die Verwendung bestimmter Arten von Kunststoffen, insbesondere herkömmlichem Polyethylen, ist bei elektrischen Zündern verboten, da sich möglicherweise statische Elektrizität entwickelt und einen Zünder auslöst. Polyethylen mit niedriger statischer Aufladung kann verwendet werden.

Da Zünder, aus welchen Gründen auch immer, explodieren können, werden Zünder und Sprengstoff niemals in denselben Fahrzeugen transportiert, noch in Fahrzeugen, die sich in unmittelbarer Nähe zueinander befinden. Ebenso werden sie niemals im gleichen Magazin oder in nahe beieinander liegenden Magazinen gelagert, falls die Sprengstoffe durch die von den Detonatoren erzeugte Stoßwelle gezündet werden.

Sie würden kein Dynamit oder andere Sprengstoffe auf Nitroglycerinbasis verwenden, da sie stoßempfindlich sind. Die Empfindlichkeit erhöht sich, wenn der Dynamitstab schwitzt – es bilden sich an der Außenseite des Stabs Nitroglyzerinperlen. Die Empfindlichkeit erhöht sich weiter, wenn die Nitroglycerinkügelchen kristallisieren.

Sprengstoffe auf Nitroglyzerin-Basis werden aus diesen Gründen nicht mehr so ​​häufig verwendet wie früher. Sie wurden durch andere Arten von Sprengstoffen ersetzt. Leider kennen die meisten Menschen Dynamit und TNT nur aus Filmen und alten Zeichentrickfilmen. Andere Arten von Sprengstoff sind ihnen nicht bekannt.

Da jeder, der auf dem Mond mit Sprengstoff umgeht, Handschuhe tragen würde, wäre dies auf dem Mond unwahrscheinlich, aber der Umgang mit Nitroglycerin-Sprengstoff und das anschließende Abwischen der Stirn kann zu Nitroglycerin-Kopfschmerzen führen, die sehr unangenehm sind.

Das Sprengen mit elektrischen Zündern kann fummelig sein. Die Zünder müssen korrekt verdrahtet sein, dürfen keine Erdschlüsse/Kurzschlüsse (in diesem Fall Mond) aufweisen und der gesamte Schaltkreis der Zünder muss vorher mit einem speziellen Tester, ähnlich einem Widerstandsmessgerät, auf Kurzschlüsse getestet werden bis zur Sprengung.

Das hört sich nicht nach viel Spaß an! Hoffentlich gibt es oder wird es mehr weltraumtaugliche Materialien als TNT geben. Danke für die tolle Antwort!
@uhoh Monotreibstoffe werden im Weltraum eingesetzt und sind explosiv.
Es gibt einen besseren Sprengstoff als TNT: "Hexanitrostilben, ein vakuumstabiler Sprengstoff, der im ALSEP verwendet wird" en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Lunar_Surface_Experiments_Package Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) en.wikipedia.org/wiki/Hexanitrostilbene . Aber Hexanitrostilbene ist ein Derivat von TNT.