Würden Erdfeuerwerke auf dem Mond oder auf dem Mars funktionieren?

Feuerwerkskörper haben eine sehr lange Geschichte und haben sich zu hochtechnisierten Geräten mit gleichzeitig hervorragender Leistung und Zuverlässigkeit entwickelt . Selbst kleine Optimierungen erfordern Forschung, Tests und werden oft patentiert .

Wenn Leute in einer Mond- oder Marsbasis versuchen, sich zu unterhalten, indem sie ein Feuerwerk auf der Oberfläche inszenieren, das durch ein Fenster sichtbar ist, könnten sie dann die aktuelle Feuerwerkstechnologie der Erde verwenden, indem sie entweder ihre Geräte mit gespeicherter Energie von der Erde schmuggeln oder versuchen, Designs in ihrem " Labor"?

Welche technischen Probleme würden sie auf dem Mond oder auf dem Mars haben?

Während ich denke, dass viele von uns ein wenig persönliche Erfahrung mit Feuerwerkskörpern im Freiverkehr haben, sind die seriösen Geräte in einer separaten Klasse und ihre Technologie ist umfangreich. Bitte versuchen Sie, "Antworten erraten" oder reine Spekulationen zu vermeiden. Aber wenn etwas durch reproduzierbare Mathematik und Physik oder durch Quellenangabe gestützt werden kann, großartig!

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Ein solches Beispiel ist das von Walt Disney Co.

Angesichts der Tatsache, dass der Mond und der Mars keinen atmosphärischen Sauerstoff haben, wäre der Schlüssel eine elektrische Detonation/Zündung und ein geeignetes Oxidationsmittel in einem geeigneten Format, das eine Verbrennung während der Expansionsphase nach der anfänglichen Explosion in der Höhe ermöglichen würde.
@Fred also zuerst zap, ein großes "oooo!!!" aber kein "aaaahhhh" :-(
Um das Aaahhh zu verstehen, müsste die Substanz dieser Frage meiner Meinung nach mit einer ähnlichen Frage zu Rettungsfackeln in Verbindung gebracht werden: Was müsste getan werden, um Fackeln zu retten, damit sie auf dem Mond oder Mars eingesetzt werden können? Mit besonderer Besorgnis über die Langlebigkeit der Lichterzeugungsphase solcher Fackeln. Löse dieses Problem und wenn das auf Feuerwerkskörper angewendet werden kann, dann gäbe es vielleicht ein Aaahhh mit Feuerwerkskörpern. :-)
@Fred Mars hat sicherlich Luftsauerstoff. Nur .... nicht viel davon!

Antworten (5)

Die große Mehrheit der Feuerwerkseffekte beinhaltet Brennstoffe und Oxidationsmittel, die zusammen eingearbeitet werden. Die Mörser und Raketen würden gut funktionieren, um die Granaten anzutreiben, die Sprengladungen würden ihre Arbeit tun, die Sterne würden brennen und glühen.

Einige Effekte sind jedoch auf eine Atmosphäre angewiesen:

  • Offensichtlich werden Sie keine Berichte oder Pfeifen hören.
  • Die Verbrennungsprodukte verhalten sich drastisch anders und dehnen sich schnell ins Vakuum aus, anstatt eine Spur oder Wolke zu hinterlassen: Schauen Sie sich die Bilder von Falcon 9-Starts in der Nähe der Morgen- oder Abenddämmerung an, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie sich der atmosphärische Druck darauf auswirkt. Sichtbare Flammen können viel größer und dunkler sein.
  • Einige Effekte beruhen auf dem Luftwiderstand, der für eine niedrige Endgeschwindigkeit sorgt ... Fallschirme werden nicht funktionieren, kleine leichte Sterne werden mit genau der gleichen Geschwindigkeit fallen wie ihre großen, schweren Nachbarn.
  • Stöcke, Flossen und andere Merkmale, die dazu bestimmt sind, aerodynamische Kräfte zu stabilisieren, zu orientieren oder zu drehen, werden ihre Aufgaben nicht erfüllen.
  • Einige Effekte sind für die Verbrennung auf atmosphärischen Sauerstoff angewiesen. Sprühnebel feiner Glut oder Funken brennenden Metalls müssten mit kleinen Sternen nachgeahmt werden.

Der Umgang mit Feuerwerkskörpern wird gefährlicher. Statische Aufladungen bauen sich im Vakuum noch mehr auf als an den trockensten Tagen der Erde, und es gibt keine Luft, um Wärme durch Reibung oder Sonnenlicht abzuleiten. Pyrotechnische Zusammensetzungen können auch gefährlicher werden oder einfach physikalisch zerfallen, wenn sie ihre Feuchtigkeit im Vakuum verlieren.

Das Wetter wäre zumindest vorhersehbar, und nichts hindert Sie daran, tagsüber Ausstellungen zu machen. Schützen Sie einfach die Fenster vor der Sonne und der sonnenbeschienenen Landschaft.

Mars wäre etwas anders, außer dass der Himmel tagsüber beleuchtet wird, also sollten Sie auf die tatsächliche Nacht warten (die zumindest nur eine Frage von Stunden, nicht Wochen sein wird) und das Wetter wird ein größeres Problem sein. Die Marsatmosphäre wird Abgase und Rauch nicht merklich einschränken, die Verbrennung unterstützen oder Dinge wie Flossen nützlich machen. Technisch gesehen wird es Ton übertragen, aber Sie werden wahrscheinlich nicht viel hören, insbesondere aus einem Lebensraum. Externe Mikrofone nehmen möglicherweise etwas Erkennbares auf und leiten es an interne Lautsprecher weiter.

Bezieht sich diese Antwort nur auf den Mond oder ist die Marsatmosphäre so dünn, dass es kaum Unterschiede zwischen den beiden geben würde?
Die Unterschiede wären ziemlich gering. Die Marsatmosphäre wird Abgase und Rauch nicht merklich einschränken oder die Verbrennung unterstützen. Das Wetter wird ein größeres Problem sein und Sie müssen auf die Nacht warten, aber zumindest hat der Mars eine erdähnliche Rotationsperiode.
@ChristopherJamesHuff Aber wird Feuerwerk auf dem Mars hörbar sein? Ich stimme eps zu, diese Antwort scheint die Mars-Hälfte der Frage zu ignorieren - erwägen Sie, sie ausreichend zu bearbeiten, um die Antwort auch für den Mars vollständig zu machen.
@nanoman Es wäre im Grunde unhörbar. Theoretisch gibt es eine Atmosphäre, also überträgt sie Schallwellen. Da der Druck jedoch weniger als 1% der Erdatmosphäre beträgt, hätten Sie einen Lautstärkeabfall von etwa 20 dB oder 40 dB (ich kann mich nicht erinnern, ob Druck und Schalldruck linear oder quadratisch sind). Wenn man bedenkt, wie laut Feuerwerk sein soll, wären sie verdammt leise!
@CortAmmon, ganz zu schweigen von all dem Zeug, das zwischen dir und dem Feuerwerk stehen wird.
@eps In jeder Hinsicht sollte die Marsatmosphäre eher als schlechtes Weltraumvakuum als als dünnere Atmosphäre betrachtet werden. Obwohl zum Beispiel die „Luft“ des Mars fast reines CO2 ist, gibt es weniger CO2 pro Liter davon als in der Luft der Erde.
Es wäre erwähnenswert, dass auf dem Mond der absolute Mangel an atmosphärischem Widerstand bedeuten würde, dass die Trümmer der Explosion mit konstanter Geschwindigkeit ohne Verzögerung auf einer parabolischen Bahn fortschreiten würden. Wenn dieser Pfad zufällig Ihr Raumanzug-Visier schneidet, könnte es unangenehm sein ...
Der Mars hat eine höhere Schwerkraft als der Mond, daher würden sie dort vermutlich unabhängig von der Atmosphäre nicht so hoch fliegen. Allerdings wäre sie in beiden Fällen immer noch höher als auf der Erde.
@CortAmmon Linear nach einem anderen Stack Exchange QA , also 20 dB Dämpfung. Das menschliche Gehör ist so wunderbar empfindlich, dass Sie immer noch in der Lage sein sollten, das Marsfeuerwerk deutlich, wenn auch leise, zu hören.

Der YouTube-Kanal Cody's Lab hat einige kleine Feuerwerkskörper in einer Vakuumkammer getestet. Feuerwerk im Vakuum , etwas Pyrotechnik und Schießpulver .

Während das Feuerwerk im Prinzip das Oxidationsmittel trägt und nicht auf Luft angewiesen ist, funktionierten sie in der Praxis nicht sehr gut, da die Gase zu schnell entweichen, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten.

Normales Feuerwerk würde also wahrscheinlich nicht sehr gut funktionieren.

Vielleicht, wenn sie größer wären oder enger miteinander verbunden wären oder mehr Oxidationsmittel enthalten würden oder einen Sicherheitsbehälter hätten, in dem die Mischung Druck aufbauen kann.

In einem der Videos versucht Cody, das pyrotechnische Material mit einem Laser zu zünden. Auch dies erweist sich als schwierig bis unmöglich. Das Material reagiert etwas, die Gase treiben das Material dann sofort aus, eine sich selbst erhaltende Flammenfront ist somit ausgeschlossen.

Während die Frage darauf hinweist: "Obwohl ich denke, dass viele von uns ein wenig persönliche Erfahrung mit 'Over the Counter'-Feuerwerk haben, sind die ernsthaften Geräte in einer separaten Klasse und ihre Technologie ist umfangreich." Ich kann einem guten Video "Zeug in einer Vakuumkammer aufblasen" nicht widerstehen. +1:-) Allerdings verstehe ich die Erklärung des ersten Videos nicht, warum Schwarzkraft in flüssigem Stickstoff brennt, aber nicht im Vakuum, "weil kein Druck vorhanden ist". Eine Sicherung besteht aus bereits zu einer Schnur gepresstem Schwarzpulver.
Ich sehe nicht, wie der atmosphärische Druck einen zusätzlichen Kompressionseffekt hat, es sei denn, die Sicherung enthält ein Vakuum.
Ich war selbst sehr überrascht. Im Schießpulver-Video mit dem Laser sieht es so aus, als würde das Material durch die entstehenden Gase auseinander gesprengt. Ich denke, Schießpulver kommt in kleinen Körnern (kein Experte auf diesem Gebiet), die sich leicht bewegen können. Oder liegt es vielleicht daran, dass der Sauerstoff vom sich zersetzenden Nitrat zum Kohlenstoff gelangen muss, und das dauert eine Weile?
Offensichtlich funktionieren Feststoffraketen gut im Weltraum, aber das würde passieren, wenn der Kammerdruck plötzlich auf Null reduziert würde (dh durch Verwendung des Flugbeendigungssystems auf einem SRB). Würden die Treibmittelbrocken weiter brennen?
Das Problem sieht so aus, als ob die heißen Gase entweichen, bevor sie das verbleibende feste Material bis zum Zündpunkt erhitzen können. Der atmosphärische Druck beschränkt sie auf die Nähe des brennenden pyrotechnischen Satzes. Ein Haufen Schießpulver ist nicht repräsentativ für sein Verhalten in einem geschlossenen Rohr oder einer Hülle, obwohl die Hülle möglicherweise härter sein muss, damit die Verbrennung weiter voranschreiten kann, bevor sie platzt. Sterne müssen möglicherweise gemischt werden, um schneller zu brennen, und möglicherweise größer sein / eine komplexere Geometrie haben (Löcher könnten hilfreich sein).

Feuerwerk benötigt drei Dinge, um zu funktionieren: Wärme, Brennstoff und Sauerstoff*. Zum Glück für die Idee von Feuerwerken auf dem Mond oder Mars verwenden viele Feuerwerkskörper eine pyrotechnische Zusammensetzung, die ihren eigenen Sauerstoff liefert, weshalb die Geräte unter Wasser oder in einer inerten Umgebung funktionieren. Jedes Feuerwerk, das im Weltraum, auf dem Mond oder auf dem Mars betrieben wird, würde einige geringfügige Änderungen gegenüber dem Erdfeuerwerk erfordern, wie das Hinzufügen von mehr Oxidationsmitteln und das Hinzufügen eines elektrischen Streichholzes zum Zünden. Ich liste einige verschiedene Effekte auf, die bereits im Weltraum wirken, um zu zeigen, dass die Idee nicht nur plausibel ist, sondern dass wir bereits heute etwas Ähnliches tun.

Raketen

2500 Raketen, die von Gwally bei Winterblast abgefeuert wurden

Ein gutes Beispiel für ein Feuerwerk im Weltraum ist die Rakete. Raketen in der Feuerwerkswelt verwenden einen Motor aus Festtreibstoff mit einer Kombination aus Schwarzpulver, einem Oxidationsmittel mit Metallpulvern wie Titan, Eisen oder anderen Metallpulvern, um die Funken zu erzeugen, die die Rakete verlassen. Pyrotechniker nennen den Effekt Schweif. Das obige Foto wurde beim Feuerwerksfestival namens Western Winterblast im Jahr 2014 aufgenommen, als ich 2500 Raketen auf einmal abfeuerte. Das nächste Beispiel in der Welt der Raketentechnik wären Festbrennstoffraketen wie der Space Shuttle Solid Rocket Booster, die mit Ammoniumperchlorat (Oxidationsmittel) und zerstäubtem Aluminiumpulver betrieben werden. Die Trennung zwischen dem Shuttle und den Boostern erfolgt bei etwa 146.000 Fuß und sie steigen auf etwa 220.000 Fuß, was bedeutet, dass die Raketen im Weltraum operieren.

So schön ein riesiger Schweif aus jeder Rakete aussehen würde, das Hinzufügen eines Metallpulvers zum Treibstoff würde das Gewicht erhöhen und den Schub verringern und eine Reihe anderer Probleme, die ich nicht aufzählen möchte.

Foto von Mike Woolson

Der gleiche Effekt könnte mit Flüssigkeitsraketen erzielt werden. Das obige Foto von Mike Woolson stammt von einer Feuerwerksshow beim Burning Man 2009, wo eine Gruppe namens Black Rock FX einen simulierten Start einer Rakete im Retro-Stil inszenierte, die von einer Gruppe namens Five Ton Crane gebaut wurde . Die Wirkung eines durchscheinenden Feuerballs wird als Geistermine bezeichnet, die aus Methanol, einer Auftriebsladung, mit Metallpulvern oder Chemikalien besteht, die hinzugefügt werden, um die Flamme zu färben. Das Problem ist, dass Kraftstoffe wie RP1 schwer zu färben sind, da das Vorhandensein von Natrium im Kraftstoff gelbe Flammen erzeugen würde, von denen wir festgestellt haben, dass sie alle anderen Farbstoffe überwältigen. Rot-, Grün- und Blautöne werden viel schwieriger zu produzieren.

Minen

Minen von Spirit of 76 Feuerwerk bei Winterblast

Ein weiteres Feuerwerk, das sich bereits im Weltraum befindet, ist die Mine. In der Feuerwerkswelt ist eine Mine ein Bodeneffekt mit einer Auftriebsladung, die dazu bestimmt ist, eine pyrotechnische Zusammensetzung in die Luft zu heben. Normalerweise wird die Zusammensetzung als Stern bezeichnet, bei dem es sich um eine Zusammensetzung aus Schwarzpulver, einem Oxidationsmittel, Chemikalien für Farben oder Metalle handelt. Das Foto wurde in Western Winterblast aufgenommen und zeigt Minen von Spirit of 76-Feuerwerkskörpern. Im Weltraum wird das gleiche Konzept verwendet, um Objekte wie eine Trägerrakete in einer gerichteten Explosion von der Hauptrakete zu trennen. Der Unterschied ist das Fehlen von Chemikalien und Metallen, um der Detonation Farbe zu verleihen. Der Effekt könnte jedoch umfunktioniert werden, um eine Farbanzeige zu erzeugen.

Kometen

Ein weiterer Effekt, der von einem Mörserrohr abgefeuert wird, wird als Komet bezeichnet. Es ist ein aufsteigender Effekt, was bedeutet, dass es nicht diesen klassischen Ausbruch am Himmel gibt. Stattdessen zündet eine Auftriebsladung und erzeugt einen Funkenschweif in der Luft. Manchmal sind diese an einer Mörsergranate befestigt, die am Himmel zerbricht. Das beste Beispiel ist die Granate, die von einer Leuchtpistole abgefeuert wird. Diese könnten definitiv so konstruiert werden, dass sie auf den Mond oder Mars abgefeuert werden und Farbschwänze in den Himmel zaubern.

Künstliche Meteore

ALE cubesat, um eine Feuerwerks-Meteorshow zu starten

Feuerwerk im Weltraum ist kein radikales Konzept. Einer der Gründe, warum dies nicht geschehen ist, ist, dass wir nur eine begrenzte Anzahl von Besuchen zum Mond und keine zum Mars haben. Feuerwerk im Weltraum ist jedoch eine Idee, die für die Olympischen Spiele 2020 in Tokio vorgestellt wurde. Ein japanisches Unternehmen ALE (Astro Live Experiences – siehe Foto oben) plante, den Himmel über den Olympischen Spielen in Tokio für die Eröffnungszeremonie mit künstlichen Meteoren zu bemalen. Aufgrund der Verschiebung der Olympischen Spiele wird dies möglicherweise erst 2023 geschehen. Das gesamte Konzept besteht darin, kleine Metallkugeln zu verwenden, um verschiedene Farben zu erzeugen, wenn sie während der Veranstaltung in die Atmosphäre gelangen.

Wenn einer von Ihnen plant, einen CubeSat in den Weltraum zu bringen, hoffe ich, dass Sie einen Weg finden, eine kleine Nutzlast hinzuzufügen, um Ihre eigene Pyrotechnik im Weltraum zu machen.

Viel Glück.

  • Ich habe erwähnt, dass Sie drei Dinge brauchen, um Feuer zu erzeugen, aber technisch gesehen sind es vier. Sie können Feuer auch durch chemische Reaktion erzeugen. Ein gutes Beispiel wäre Hydrazinkraftstoff.
Danke für eine verbindliche Antwort! Können Sie Bildquellen nennen? Ich bin froh, dass Sie künstliche Meteoritenschauer für Körper mit zumindest etwas Atmosphäre erwähnt haben. Man kann weiterlesen: Wie viel kosten bedarfsgesteuerte, künstliche Meteorschauer heutzutage? und Warum sollte eine Kiste voller 1-cm-Kugeln, die in LEO freigesetzt werden, für einen Ingenieur, der die ISS unterstützt, so beängstigend sein? - (Aktualisiert) und künstliche Sternschnuppen - wie könnte das (wirtschaftlich/technisch) funktionieren?
Sie können möglicherweise auch Antworten zu Ist es möglich, verschiedene Farben im Raketenabgas zu erstellen?
Hi @uhoh, ich hatte die Fotos in den Alt-Tags gutgeschrieben. Ich habe weitere Fotos hinzugefügt und im Text gutgeschrieben. Ich behandle ein wenig, wie man Raketenabgase einfärbt. Das Problem wäre, dass Kraftstoffe wie RP1 genug Natrium haben, dass Farben außer Gelb wirklich hart sind. Ich war an der Produktion vieler dieser Fotos beteiligt, aber ich versuche nicht, mich selbst zu promoten.
Natrium in RP-1, interessant! Es ist sicherlich allgegenwärtig. Natrium wurde in den Kommentaren unter meiner Antwort hier erwähnt . In diesem Fall wird vorgeschlagen, dass das zusätzliche Natrium, das die Farbänderung verursacht, aus dem Boden stammt, der hochgeschleudert wird, wenn sich der Trichter dem Boden nähert. Vielleicht haben Sie auch Spaß daran, zu lesen oder zu zitieren, warum der Luftbefeuchter die Flamme eines Ofens orange macht?
Deine Kometen werden auf dem Mond nicht funktionieren. Sie sagen, sie werden mit Mörsern abgefeuert, das heißt, es gibt keine Geschwindigkeitsänderung - die Funken, die ausgehen, werden nicht durch Luftwiderstand verlangsamt und bleiben daher beim Hauptteil. Sie erhalten eine Funkenwolke, keine Funkenspur.
@LorenPechtel Eine Hebevorrichtung würde sie aus dem Mörserrohr treiben.
@gwally Das ist nicht das Problem. Das Problem ist, dass die Funken den gleichen Impuls wie der Elternteil haben, ohne Widerstand bleiben die Funken beim Elternteil.

Apollo 16 hat drei raketengetriebene Granaten auf den Mond abgefeuert

Zwei Apollo-Flüge beförderten im Rahmen des Active Seismic Experiment of the Apollo Lunar Surface Equipment Package (ALSEP) jeweils 4 Granaten , die von einem Mörser abgefeuert wurden. Apollo 14 platzierte ihren Mörser zu nahe am Hauptbahnhof, sodass sie nie abgefeuert wurden. Drei von vier von Apollo 16 platzierten wurden gefeuert. Da der Mörserneigungssensor kaputt ging und die wissenschaftlichen Ziele erreicht wurden, wurde die letzte Apollo-16-Granate nicht abgefeuert.

Die vier Granaten sind ähnlich und unterscheiden sich nur in der Menge an Treibmittel und Sprengstoff. Jedes besteht aus einem dünnen Glasfasergehäuse mit einem quadratischen Querschnitt von 2,7 Zoll und einer Länge von vier bis sechs Zoll. Das Gehäuse enthält den Raketenmotor, die Safeslide-Platte, die hochexplosive Ladung, die Zünd- und Detonationsvorrichtungen, die thermische Batterie und einen 30-MHz-Sender. Die Reichweitenleitung ist am Senderausgangsende angebracht und dient als Halbwellenende-Speiseantenne.

ALSEP Handbuch zur Einarbeitung in das Flugsystem , p. 2-164

Obwohl es sich um speziell angefertigte und nicht um kommerziell hergestellte Feuerwerkskörper handelte, werden beide Typen aus einem Mörserrohr abgefeuert, haben einen Feststoffraketenmotor und eine Sprengladung. Die ALSEP-Granaten hatten keine Farben oder andere visuelle oder hörbare Effekte; diese werden in Christopher James Huffs Antwort besprochen .

Darüber hinaus verwendete die Saturn-Trägerrakete mehrere kleine Feststoffraketenmotoren im Vakuum des Weltraums, um die Trennung zwischen den Stufen und für eine Leerraumverbrennung vor dem Start der dritten Stufe durchzuführen . Das Abfeuern von Feuerwerkskörpern ist also durchaus plausibel.

Wie die anderen Antworten gesagt haben, wird das eigentliche Feuerwerk wahrscheinlich zumindest etwas bewirken , aber sie haben einen Stolperstein nicht erwähnt. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass die üblichen Zündmethoden funktionieren. Punks, Feuerzeuge und Streichhölzer bringen kein eigenes Oxidationsmittel mit (naja, Streichhölzer reichen im Allgemeinen für die anfängliche Zündung, aber nicht für das Weiterbrennen).

Elektrische Streichhölzer sind sogar hier auf der Erde weit verbreitet.
Ich würde @ChristopherJamesHuff zustimmen. Ich habe der Kürze halber weggelassen, die Zündung zu erwähnen. Die meisten modernen Feuerwerkskörper bei Ausstellungen werden mit einem Nichrom-Draht gezündet, an dem eine explosive Zusammensetzung befestigt ist. Dies liefert den Funken und die Hitze, um Schwarzpulver zu entzünden. Es muss möglicherweise umformuliert werden, aber etwas Ähnliches wird bereits in der Raumfahrt verwendet.