¿Funcionarían los fuegos artificiales de la Tierra en la Luna o en Marte?

Los fuegos artificiales han tenido una historia muy larga y se han convertido en dispositivos de alta ingeniería con un rendimiento y una fiabilidad excelentes al mismo tiempo . Incluso los pequeños ajustes requieren investigación, pruebas y, a menudo, están patentados .

Si la gente en una base de la Luna o Marte buscara entretenerse organizando una exhibición de fuegos artificiales en la superficie visible a través de una ventana, ¿podrían usar la tecnología actual de fuegos artificiales de la Tierra, ya sea contrabandeando sus dispositivos de energía almacenados desde la Tierra o tratando de reproducir diseños en sus " laboratorio"?

¿Cuáles serían los problemas técnicos que enfrentarían en la Luna o en Marte?

Si bien creo que muchos de nosotros tenemos un poco de experiencia personal jugando con fuegos artificiales "de venta libre", los dispositivos serios están en una clase separada y su tecnología es extensa. Intente evitar las "respuestas conjeturas" o la pura especulación. Pero si algo puede respaldarse usando matemáticas y física reproducibles o citando fuentes, ¡genial!

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Un ejemplo de ello es el proyectil de fuegos artificiales US562733 que tiene una configuración de capa distinta presentada por Walt Disney Co.

Dado que la Luna y Marte no tienen oxígeno atmosférico, la clave sería tener detonación/ignición eléctrica y un oxidante apropiado en un formato apropiado que permitiera la combustión durante la fase de expansión, después de la explosión inicial en altura.
@Fred así que primero zap, un gran "oooo!!!" pero nada de "aaaahhhh" :-(
Para obtener el aaahhh, creo que la sustancia de esta pregunta tendría que estar aliada a una pregunta similar sobre las bengalas de rescate: ¿Qué se necesitaría hacer para rescatar las bengalas para que pudieran usarse en la Luna o Marte? Con especial preocupación por la longevidad de la fase de producción de luz de tales bengalas. Resuelva ese problema y si eso se puede aplicar a los fuegos artificiales, entonces tal vez habría un aaahhh con los fuegos artificiales. :-)
@Fred Mars ciertamente tiene oxígeno atmosférico. Simplemente... ¡no mucho!

Respuestas (5)

La gran mayoría de los efectos de los fuegos artificiales implican la incorporación de combustibles y oxidantes. Los morteros y cohetes funcionarían bien para propulsar los proyectiles, las cargas explosivas harían su trabajo, las estrellas arderían y brillarían.

Sin embargo, algunos efectos dependen de una atmósfera:

  • Obviamente, no escuchará ningún informe o silbido.
  • Los productos de la combustión se comportarán de manera drásticamente diferente, expandiéndose rápidamente en el vacío en lugar de dejar un rastro o una nube: mire las imágenes de los lanzamientos del Falcon 9 cerca del amanecer o el anochecer para tener una idea de cómo la presión atmosférica afecta esto. Las llamas visibles pueden ser mucho más grandes y tenues.
  • Algunos efectos se basan en la resistencia del aire que proporciona una velocidad terminal baja... los paracaídas no van a funcionar, las estrellas pequeñas y ligeras van a caer precisamente al mismo ritmo que sus vecinas grandes y pesadas.
  • Los palos, las aletas y otras características destinadas a estabilizar, orientar o girar usando fuerzas aerodinámicas no van a hacer su trabajo.
  • Algunos efectos dependen del oxígeno atmosférico para la combustión. Los chorros de finas brasas o chispas de metal en llamas habría que imitarlos con pequeñas estrellas.

El manejo de los fuegos artificiales será más peligroso. Las cargas estáticas se acumulan en el vacío incluso más que en los días más secos de la Tierra, y no hay aire para disipar el calor de la fricción o la luz solar. Las composiciones pirotécnicas también pueden volverse más peligrosas o simplemente desintegrarse físicamente si se les permite perder su humedad en el vacío.

El clima sería al menos predecible, y no hay nada que le impida hacer exhibiciones durante el día, solo proteja las ventanas del sol y del paisaje iluminado por el sol.

Marte sería un poco diferente, excepto que el cielo estará iluminado durante el día, por lo que querrás esperar a la noche real (que al menos será cuestión de horas, no semanas) y el clima será un problema mayor. La atmósfera marciana no va a confinar notablemente los gases de escape y el humo, apoyar la combustión o hacer que cosas como las aletas sean útiles. Técnicamente transportará sonido, pero probablemente no escuchará mucho, especialmente desde el interior de un hábitat. Los micrófonos externos pueden captar algo reconocible y transmitirlo a los altavoces interiores.

¿Esta respuesta es solo sobre la luna o la atmósfera de Marte es tan delgada que habría pequeñas diferencias entre los dos?
Las diferencias serían bastante menores. La atmósfera marciana no limitará notablemente los gases de escape y el humo ni favorecerá la combustión. El clima será un problema mayor y tendrás que esperar la noche, pero al menos Marte tiene un período de rotación similar al de la Tierra.
@ChristopherJamesHuff Pero, ¿se escucharán los fuegos artificiales en Marte? Estoy de acuerdo con eps, esta respuesta parece ignorar la mitad de la pregunta de Marte: considere editar lo suficiente para que la respuesta también sea completa para Marte.
@nanoman Básicamente sería inaudible. En teoría hay una atmósfera, por lo que transmitirá ondas sonoras. Sin embargo, dado que la presión es inferior al 1% de la atmósfera de la Tierra, tendría una caída de volumen de 20dB o 40dB (no recuerdo si la presión y el SPL tienen una relación lineal o cuadrática). Dado lo fuerte que queremos que sean los fuegos artificiales, ¡serían muy silenciosos!
@CortAmmon sin mencionar todas las cosas que habrá entre tú y los fuegos artificiales.
@eps Para todos los efectos, la atmósfera de Marte debe considerarse un mal vacío espacial, en lugar de una atmósfera más delgada. Por ejemplo, aunque el 'aire' de Marte es CO2 casi puro, hay menos CO2 por litro que en el aire de la Tierra.
Podría valer la pena agregar que, en la Luna, la falta absoluta de resistencia atmosférica significaría que los desechos de la explosión avanzarían a velocidad constante, sin desaceleración, en una trayectoria parabólica. Si ese camino se cruzara con la visera de su traje espacial, podría ser desagradable...
Marte tiene una gravedad más alta que la luna, por lo que presumiblemente no volarían tan alto allí, independientemente de la atmósfera. Aunque todavía sería más alto que en la Tierra en cualquier caso.
@CortAmmon Linear según otro control de calidad de Stack Exchange , por lo que la atenuación es de 20 dB. El oído humano es tan maravillosamente sensible que aún debería poder escuchar los fuegos artificiales marcianos claramente, aunque en voz baja.

El laboratorio de Cody del canal de youtube ha probado unos pequeños fuegos artificiales en una cámara de vacío. Fuegos artificiales al vacío , algo de pirotecnia y pólvora .

Si bien en principio los fuegos artificiales llevan el oxidante y no dependen del aire, en la práctica no funcionaron muy bien, ya que los gases escapan demasiado rápido para sostener la combustión.

Así que los fuegos artificiales normales probablemente no funcionarían muy bien.

Tal vez si fueran más grandes, o si estuvieran más unidos entre sí, o si contuvieran más oxidante, o si tuvieran algún recipiente de contención, donde la mezcla puede acumular presión.

En uno de los videos Cody intenta encender el material pirotécnico con un láser. Esto también resulta ser difícil o imposible. El material reacciona un poco, los gases expulsan inmediatamente el material, por lo que es imposible un frente de llama autosostenible.

Si bien la pregunta señala "Si bien creo que muchos de nosotros tenemos un poco de experiencia personal jugando con fuegos artificiales 'de venta libre', los dispositivos serios están en una clase separada y su tecnología es extensa". No puedo resistirme a un buen video de "explotar cosas en una cámara de vacío". +1:-) Dicho esto, no entiendo la explicación del primer video de por qué el poder negro se quema en nitrógeno líquido pero no en el vacío "porque no hay presión". Un fusible consiste en polvo negro ya comprimido en un cordón.
No veo cómo la presión atmosférica tiene un efecto de compresión adicional a menos que el fusible tenga un vacío en su interior.
Yo estaba muy sorprendido de mi esto mismo. En el video de la pólvora con el láser, parece como si el material fuera volado por los gases que se produjeron. Creo que la pólvora viene en granos pequeños (no expertos en la materia) que se pueden mover fácilmente. ¿O tal vez es porque el oxígeno necesita pasar del nitrato en descomposición al carbono, y eso lleva un tiempo?
Obviamente, los cohetes sólidos funcionan bien en el espacio, pero qué sucedería si la presión de la cámara se redujera repentinamente a cero (es decir, mediante el uso del sistema de terminación de vuelo en un SRB). ¿Seguirían ardiendo los trozos de propulsor?
El problema parece que los gases calientes se escapan antes de que puedan calentar el material sólido restante hasta el punto de ignición. La presión atmosférica los confina a la vecindad de la composición pirotécnica en llamas. Una pila de pólvora no es representativa de su comportamiento en un tubo o caparazón cerrado, aunque es posible que el caparazón deba ser más resistente para permitir que la combustión progrese más antes de que estalle. Es posible que las estrellas deban mezclarse para que se quemen más rápido y quizás sean más grandes o tengan una geometría más compleja (los agujeros podrían ayudar).

Los fuegos artificiales necesitan tres cosas para funcionar: calor, combustible y oxígeno*. Afortunadamente para la idea de los fuegos artificiales en la Luna o Marte, muchos fuegos artificiales utilizan una composición pirotécnica que suministra su propio oxígeno, por lo que los dispositivos funcionan bajo el agua o en un entorno inerte. Cualquier fuego artificial que opere en el espacio, en la Luna o en Marte necesitaría algunos cambios leves con respecto a los fuegos artificiales terrestres, como agregar más oxidantes y agregar un fósforo eléctrico para la ignición. Estoy enumerando algunos efectos diferentes que ya operan en el espacio para mostrar cómo no solo la idea es plausible, sino que ya estamos haciendo algo similar hoy.

Cohetes

2500 cohetes lanzados por gwally en Winterblast

Un buen ejemplo de un fuego artificial que opera en el espacio es el cohete. Los cohetes en el mundo de los fuegos artificiales usan un motor hecho de combustible sólido con una combinación de polvo negro, un oxidante con polvos metálicos como titanio, hierro u otros polvos metálicos para crear las chispas que salen del cohete. Los pirotécnicos llaman al efecto cola. La foto de arriba fue tomada en el festival de fuegos artificiales llamado Western Winterblast en 2014 cuando lancé 2500 cohetes a la vez.. El ejemplo más cercano en el mundo de los cohetes serían los cohetes de combustible sólido como el Space Shuttle Solid Rocket Booster, que funcionan con perclorato de amonio (oxidante) y polvo de aluminio atomizado. La separación entre el transbordador y los propulsores ocurre a unos 146 000 pies y se elevan a unos 220 000 pies, lo que significa que los cohetes operan en el espacio.

Tan hermosa como se vería una cola gigante proveniente de cualquier cohete, agregar un polvo metálico al combustible agregaría peso y disminuiría el empuje y una serie de otros problemas, que no estoy preparado para enumerar.

Foto de Mike Woolson

El mismo efecto podría lograrse con cohetes líquidos. La foto de arriba de Mike Woolson es de un espectáculo de fuegos artificiales en Burning Man 2009 donde un grupo llamado Black Rock FX realizó un lanzamiento simulado de un cohete de estilo retro construido por un grupo conocido como Five Ton Crane . El efecto de una bola de fuego translúcida se llama mina fantasma, que consiste en metanol, una carga de elevación, con polvos metálicos o productos químicos agregados para colorear la llama. El problema es que los combustibles como el RP1 son difíciles de teñir debido a que la presencia de sodio en el combustible crearía llamas amarillas, que hemos descubierto supera a cualquier otro colorante. Los rojos, verdes y azules se vuelven mucho más difíciles de producir.

minas

Minas por Spirit of 76 fuegos artificiales en Winterblast

Otro fuego artificial que ya está en el espacio es el mío. En el mundo de los fuegos artificiales, una mina es un efecto de suelo con una carga de elevación diseñada para levantar una composición pirotécnica en el aire. Por lo general, la composición se llama estrella, que son una composición de polvo negro, un oxidante, productos químicos para colores o metales. La foto fue tomada en Western Winterblast y presenta minas de los fuegos artificiales Spirit of 76. En el espacio, se utiliza el mismo concepto para separar objetos como un cohete impulsor del cohete principal en una explosión dirigida. La diferencia es la falta de químicos y metales para dar color a la detonación. Sin embargo, el efecto podría reutilizarse para crear una pantalla a color.

cometas

Otro efecto disparado por un tubo de mortero se llama cometa. Es un efecto ascendente, lo que significa que no tiene ese clásico estallido en el cielo. En cambio, una carga de elevación se enciende y crea una cola de chispas en el aire. A veces, estos están unidos a una granada de mortero que se rompe en el cielo. El mejor ejemplo es el proyectil disparado con una pistola de bengalas. Estos definitivamente podrían diseñarse para ser disparados en la Luna o Marte y crear colas de color en el cielo.

Meteoros artificiales

ALE cubesat lanzará un espectáculo de meteoritos de fuegos artificiales

Los fuegos artificiales en el espacio no son un concepto radical. Una de las razones por las que no se ha hecho es que tenemos una cantidad limitada de visitas a la Luna y ninguna a Marte. Sin embargo, los fuegos artificiales en el espacio es una idea que se presentó para los Juegos Olímpicos de Tokio 2020. Una empresa japonesa ALE (Astro Live Experiences - ver foto arriba) planeaba pintar el cielo sobre los Juegos Olímpicos de Tokio con meteoritos artificiales para las Ceremonias de Apertura. Debido a que se pospusieron los Juegos Olímpicos, es posible que esto no suceda hasta 2023. Todo el concepto utiliza pequeñas bolas de metal para crear diferentes colores a medida que ingresan a la atmósfera durante el evento.

Si alguno de ustedes está planeando lanzar un cubesat al espacio, espero que pueda encontrar una manera de agregar una pequeña carga útil para hacer su propia pirotecnia en el espacio.

Buena suerte.

  • Mencioné que necesitas tres cosas para crear fuego, pero técnicamente hay cuatro. También puede producir fuego a través de una reacción química. Un buen ejemplo sería el combustible de hidracina.
¡Gracias por una respuesta autorizada! ¿Puedes dar crédito a las fuentes de la imagen? Me alegro de que hayas mencionado las lluvias de meteoritos artificiales para cuerpos con al menos algo de atmósfera. Uno puede leer más: ¿ Cuánto cuestan las lluvias de meteoritos artificiales bajo demanda en estos días? y ¿ Por qué una caja llena de bolas de 1 cm lanzadas en LEO sería tan aterrador para un ingeniero que apoya a la ISS? - (Actualizado) y Artificial Shooting Stars: ¿cómo podría funcionar esto (económicamente/tecnológicamente)?
Hola @uhoh, había acreditado las fotos en las etiquetas alt. Agregué más fotos y las acredité en el texto. Cubro, un poco, cómo colorear el escape del cohete. El problema sería que los combustibles como el RP1 tienen suficiente sodio como para que los colores, además del amarillo, sean realmente duros. Participé en la producción de muchas de estas fotos, pero no estoy tratando de promocionarme.
Sodio en RP-1, interesante! Ciertamente es omnipresente. El sodio se mencionó en los comentarios debajo de mi respuesta aquí. En este caso, se propone que el sodio adicional que causa el cambio de color proviene del suelo levantado cuando la tolva se acerca al suelo. También puede disfrutar leyendo o citando ¿Por qué el humidificador hace que la llama de una estufa sea naranja?
Tus cometas no funcionarán en la luna. Usted dice que se disparan con mortero, eso significa que no hay cambio de velocidad: las chispas que salen no se reducirán por el arrastre y, por lo tanto, permanecerán con la parte principal. Obtendrás una nube de chispas, no un rastro de chispas.
@LorenPechtel Un crge de elevación los impulsaría fuera del tubo de mortero.
@gwally Ese no es el problema. El problema es que las chispas tendrán el mismo impulso que el padre, sin arrastre las chispas se quedarán con el padre.

El Apolo 16 lanzó tres granadas propulsadas por cohetes a la luna

Dos vuelos de Apolo llevaron cada uno 4 granadas lanzadas desde un mortero, como parte del Experimento Sísmico Activo del Paquete de Equipo de Superficie Lunar Apolo (ALSEP). El Apolo 14 colocó su mortero demasiado cerca de la estación central, por lo que nunca fueron disparados. Tres de los cuatro colocados por el Apolo 16 fueron despedidos. Debido a que el sensor de paso del mortero se rompió y se cumplieron los objetivos científicos, la granada final del Apolo 16 no se disparó.

Las cuatro granadas son similares, solo difieren en la cantidad de propulsor y alto explosivo. Cada uno consta de una carcasa delgada de fibra de vidrio con una sección transversal cuadrada de 2,7 pulgadas y de cuatro a seis pulgadas de largo. La carcasa contiene el motor del cohete, la placa de deslizamiento seguro, la carga de alto explosivo, los dispositivos de ignición y detonación, la batería térmica y un transmisor de 30 MHz. La línea de rango está unida al extremo de salida del transmisor y sirve como una antena de alimentación de extremo de media onda.

Manual de familiarización con el sistema de vuelo ALSEP , p. 2-164

Aunque estos fueron construidos especialmente en lugar de fuegos artificiales producidos comercialmente, ambos tipos se lanzan desde un tubo de mortero, tienen un motor de cohete sólido y tienen una carga explosiva. Las granadas ALSEP no tenían colores ni otros efectos visuales o sonoros; esos se discuten en la respuesta de Christopher James Huff .

Además, el vehículo de lanzamiento Saturn utilizó varios pequeños motores de cohetes sólidos en el vacío del espacio para la separación entre etapas y para una quema de vacío antes de iniciar la tercera etapa . Así que lanzar fuegos artificiales es definitivamente plausible.

Como han dicho las otras respuestas, es probable que los fuegos artificiales reales hagan al menos algo , pero no han mencionado un obstáculo. Es muy poco probable que funcionen los métodos de encendido habituales. Los punks, los encendedores de cigarrillos y los fósforos no traen su propio oxidante (bueno, los fósforos generalmente lo hacen para la ignición inicial pero no para la quema continua).

Los fósforos eléctricos se usan ampliamente incluso aquí en la Tierra.
Estoy de acuerdo con @ChristopherJamesHuff. Omití mencionar el encendido por brevedad. La mayoría de los fuegos artificiales modernos en los espectáculos de exhibición se encienden con un alambre de nicromo con una composición explosiva adjunta. Esto proporciona la chispa y el calor para encender la pólvora negra. Es posible que deba reformularse, pero ya se usa algo similar en los vuelos espaciales.
¿Funcionarían los fuegos artificiales de la Tierra en la Luna o en Marte?
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