4 luglio nello spazio: come funzionano i fuochi d'artificio su Marte?

Non è chiaro quali siano le alleanze dei coloni marziani del futuro, ma se celebreranno il 4 luglio (http://www.inverse.com/topic/july-4th) o qualche altro giorno di indipendenza, puoi scegliere molti marziani vorranno festeggiare qualcosa. E per quello, probabilmente vorranno vedere le cose esplodere in una fiamma colorata e infuocata nel cielo.

Per oltre mille anni, gli umani hanno usato i fuochi d'artificio come parte integrante di molte festività. Mentre ci sono molte cose che la specie dovrà vivere senza quando si espanderà in altri mondi, i fuochi d'artificio probabilmente non andranno in silenzio.

Tuttavia, non funzioneranno allo stesso modo. Abbiamo passato secoli a perfezionare la progettazione di fuochi d'artificio qui sulla Terra in modo che abbiano il massimo del botto. Sono specificamente progettati per Terra. Il pianeta rosso, nel caso tu non abbia ancora imparato, è un posto molto diverso da questo qui il marmo blu. Per capire come un fuoco d'artificio potrebbe operare su Marte, dobbiamo prima capire perché funziona qui sulla Terra.

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Non è davvero un progetto difficile da capire. Un fuoco d'artificio è fondamentalmente un intruglio di altri due tipi di pirotecnica: lo sparkler e il petardo Un sparkler è un dispositivo che, beh, fa proprio questo: scintilla, emettendo un flusso in streaming di luce luminosa e scoppiettante. Un petardo, d'altra parte, esplode, grazie alla polvere nera (a.k.a. polvere da sparo) o polvere flash. Queste due polveri hanno diverse composizioni chimiche, ma il risultato è fondamentalmente una cosa che va boom e emette un bagliore e un botto.

Gli ingredienti chiave per un sparkler sono:

• un carburante che può essere acceso (la polvere nera o polvere flash)
• un ossidante, che un combustibile richiede per bruciare
• un metallo che fornirà il bagliore colorato (ad esempio il rame brucia verde, il litio brucia rosso, ecc.)

Un petardo punta fondamentalmente su una carica esplosiva ben confezionata (la cosa che fa andare tutto ka-blooey) e una miccia per questo progetto. Quando unisci questi due concetti insieme a una carica di sollevamento che lo manda a volare nel cielo, ottieni i tuoi fuochi d'artificio aerei: un'esplosione di luce vivida e scintillante, iniziata da un'eruzione istantanea e che dura alcuni secondi prima di dissolversi in il buio.

Ci sono varie modifiche a questo disegno che spiegano il motivo per cui alcuni fuochi d'artificio operano in modo diverso - la shell può essere progettata per spezzare più volte, creando più esplosioni di luce. Ma nel complesso, questo è ciò che assomiglia a un fuoco d'artificio standard.

Quindi come funzionerebbe su Marte. Bene, ci sono due differenze critiche. Il primo deve fare con la gravità marziana - ad un terzo della massa della Terra, Marte non terrà gli oggetti giù così duramente come potrebbe il nostro pianeta. Se prendi un solo fuoco d'artificio e lo lanci in aria sia sul pianeta blu che sul pianeta rosso, andrà tanto più in alto su Marte.

Questo è utile perché consente alle persone di usare meno materiale di propulsione per lanciare i fuochi d'artificio verso l'alto - risparmiando risorse - ma significa anche che devi affinare il processo in modo che un fuoco d'artificio non vada troppo in alto. Tuttavia, questo è un problema minore da affrontare rispetto al prossimo ostacolo.

Perché il fattore più limitante per i fuochi d'artificio su Marte sarà la presenza di un ossidante. Su questo pianeta, il singolo miglior ossidante che aiuta a bruciare il carburante è - potreste aver indovinato - ossigeno. L'atmosfera terrestre è composta per il 20,95% di ossigeno. Su Marte, quella percentuale è sparata a solo 0,146 percento.

Non avremo questa lussuosa abbondanza di ossigeno su Marte, quindi avremo bisogno di altri ossidanti per mescolare con il carburante. Ciò significa favorire la polvere flash sulla polvere nera. La polvere flash può essere illuminata da un forte ossidante come il clorato di potassio. Ci sono anche molte altre miscele di combustori-ossidanti da scegliere, ma il punto è che devi allontanarti dal fare affidamento sull'ossigeno.

C'è solo un altro problema: le temperature su Marte. A temperatura ambiente, ad esempio il clorato di potassio appare come una polvere o un cristallo bianco, ma le temperature su Marte vanno da -153 gradi Celsius a 20 gradi Celsius. Inoltre, se ricordi i tuoi corsi di chimica e fisica, ricorderai che anche la pressione influisce sulle temperature.

Chiunque stia sviluppando fuochi d'artificio su Marte dovrà tenere conto di tutto ciò e capire meglio che tipo di combinazioni di ossidante per carburante utilizzare per far esplodere un fuoco d'artificio come dovrebbe nei cieli di Marte. È dubbio che si possa fare affidamento sull'atmosfera stessa come un buon ossidante, quindi si tratta anche di progettare un fuoco d'artificio che sia in grado di mescolare un ossidante solido con una fonte di combustibile nel mezzo del cielo come dovrebbe.

Come dovrebbe essere? Bene, con gli ingegneri che lavorano nel complesso, sai, arrivare su Marte prima il problema, questa è probabilmente l'ultima cosa nella mente di nessuno. Facciamo un altro paio di decenni prima di iniziare a stimolare le nostre migliori e più brillanti menti a darci un fuoco d'artificio marziano.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato il 27 giugno 2017.