4 juli i rymden: Hur skulle fyrverkerier arbeta på Mars?

Det är oklart vilka påståenden som framtida martiankolonister kommer att hålla, men om de firar den fjärde juli) eller någon annan dag av självständighet, kan du söta mycket martians kommer att vilja fira något. Och för det kommer de förmodligen att vilja se saker explodera i en färgstark, eldig flamma i himlen.

I över tusen år har människor använt fyrverkerier som en integrerad del av många festligheter. Medan det finns många saker måste arten leva utan när det börjar expandera till andra världar, kommer fyrverkerierna förmodligen inte att gå tyst.

De kommer dock inte att fungera på samma sätt. Vi har tillbringat århundraden som perfektar designen av fyrverkerier här på jorden så att de har det bästa för pengarna. De är speciellt utformade för Jord. Den röda planeten, om du inte har lärt dig än, är en mycket annorlunda plats än här här blå marmor. För att förstå hur ett fyrverkeri kunde fungera på Mars måste vi först förstå varför det fungerar här på jorden.

Du kanske också gillar: (Kemin bakom varför blå fyrverkerier är den svåraste färgen att göra)

Det är inte riktigt svårt att förstå. Ett fyrverkeri är i grund och botten en sammansättning av två andra typer av pyroteknik: gnistaren och brandmanen En gnist är en anordning som gör det bra, gnistrar, ger av strömmen av ljus, sprickande ljus. En eldbrytare å andra sidan exploderar tack vare svart pulver (bland annat krut) eller blixtpulver. Dessa två pulver har olika kemiska kompositioner, men resultatet är i grunden en sak som går bom, och avger en blixt och ett slag.

De viktigaste ingredienserna för en sparkler är:

• ett bränsle som kan tändas (det svarta pulvret eller blixtpulveret)
• en oxidator, som ett bränsle kräver för att bränna
• en metall som kommer att ge den färgstarka glöden (t ex kopparbrännor grön, litiumbränner röda etc.)

En firecracker tackar i grunden på en snyggt packad sprängladdning (det som gör allt går ka-blooey) och en säkring till denna design. När du kombinerar dessa två begrepp tillsammans med en lyftladdning som skickar den i luften, får du ditt fyrverkeri - en explosiv visning av ett levande, skimrande ljus som initieras av en ögonblicklig utbrott och varar några sekunder innan du bleknar i mörkret.

Det finns olika modifieringar av denna design som förklarar varför vissa fyrverkerier fungerar olika - skalet kan vara utformat för att bryta flera gånger och skapa flera ljusstrålar. Men totalt sett ser det ut som ett standard fyrverkeri ser ut.

Så hur skulle detta fungera på Mars. Tja, det finns två kritiska skillnader. Den första måste göra med den tyska gravitationen - vid en tredjedel jordens massa kommer Mars inte att hålla föremål ner så hårda som vår egen planet kan. Om du tar ett enda fyrverkeri och startar det i luften på både den blå planet och den röda planeten, kommer den att gå mycket högre upp på Mars.

Det här är användbart eftersom det tillåter att människor använder mindre framdrivningsmaterial för att starta upp eldningsbesparingarna - men det innebär också att du måste finjustera processen så att ett fyrverkeri inte går alltför högt. Ändå är detta mindre problem att strida mot jämfört med nästa hinder.

Eftersom den mest begränsande faktorn för fyrverkerier på Mars kommer att vara närvaron av en oxidator. På den här planet är det enklaste oxidationsmedel som hjälper till att bränna upp bränslet upp - du kanske har gissat - syre. Jordens atmosfär är gjord av 20,95 procent syre. På Mars, den procentdelen sköt till bara 0,146 procent.

Vi kommer inte att ha det lyxiga överflödet av syre på Mars, så vi behöver andra oxidationsmedel att blanda med bränslet. Detta innebär att man stöder blixtpulver över svart pulver. Blixtpulver kan tändas genom en stark oxidator som kaliumklorat. Det finns också många andra bränsleoxiderande blandningar att välja på, men poängen är att du måste flytta dig från att förlita sig på syre.

Det finns bara ett annat problem: temperaturerna på Mars. Vid rumstemperatur visas till exempel kaliumklorat som ett pulver eller en vit kristall, men temperaturen på Mars driver mellan -153 grader Celsius och 20 grader Celsius. Dessutom, om du kommer ihåg dina kemi och fysik kurser, kommer du ihåg att tryck påverkar temperaturer också.

Alla som utvecklar fyrverkerier på Mars kommer att behöva ta hänsyn till allt detta och bättre förstå vilken typ av bränsleoxiderande kombinationer som ska användas för att få ett fyrverkeri att explodera som det borde vara i marshimmelen. Det är tveksamt att man kan lita på atmosfären själv som en bra oxidator, så det kommer också att utforma ett fyrverkeri som kan blanda en fast oxidator med en bränslekälla i mitten av himlen som det borde.

Vad ska det se ut? Tja, med ingenjörer som arbetar på det hela, vet du, kommer till Mars problemet först, det är förmodligen det sista på någons sinnen. Låt oss ge det ytterligare ett par årtionden innan vi börjar producera våra bästa och ljusaste sinnen för att ge oss ett Martian fyrverkeri.

Denna artikel publicerades ursprungligen den 27 juni 2017.