Сварка в космосе: почему металлы сами прилипают друг к другу?

Одним из таких феноменов является холодная сварка — металлы внезапно спаиваются между собой без всяких видимых причин.

Если на Земле, чтобы создать сварное соединение нужно специальное оборудование, электроды, проволока, температура и энергия, то в космосе оно может образоваться само собой.

И создать множество проблем для астронавтов и исследователей.

Что представляет собой холодная космическая сварка?

Какие трудности из-за нее возникают?

Можно ли предотвратить образование спонтанного сварного соединения в космосе?

Закрой за мной дверь…

30 лет назад НАСА запустило в сторону Юпитера зонд Галилео. Но при подлете к объекту 3 из 18 ребер специальной антенны для передачи данных отказались раскрываться.

Ничего не помогло. Исследователям на Земле пришлось задействовать малую запасную антенну и довольствоваться худшим качеством данных.

В 1965 году первый американский астронавт вышел в открытый космос. Когда его работа снаружи была завершена, он не смог закрыть изнутри люк, использованный для выхода. А это создавало угрозу жизни. Пришлось подключиться всему экипажу. Только объединенными силами, с большим трудом им удалось закрыть люк.

Через некоторое время по плану астронавты должны были выкинуть из корабля ненужное оборудование. Но они попросту не рискнули больше открывать коварный люк.

Причиной этих и других подобных случаев в космосе считают спонтанную холодную сварку.

Но что заставляет металлы внезапно спаиваться между собой?

Свободные электроны

Металлы имеют кристаллическую атомную структуру. По углам решетки находятся положительно заряженные ионы. А вот электроны находятся в свободном движении, перемещаясь по куску вещества.

В земных условиях их выход за пределы металла ограничен, так как вокруг находятся частицы газов атмосферного воздуха. Особую роль играет кислород. Из-за него на поверхности многих металлов постоянно присутствует тончайшая окислившаяся пленка — оксид.

Еще в XVIII веке исследователи предположили, что если убрать слой газа и предотвратить окисление, то частицы из одного куска металла смогут проникнуть в другой. И наоборот. Таким образом, создастся необыкновенно прочная молекулярная связь — холодная сварка.

В XX веке ряд экспериментов подтвердил эти предположения. Сварку в вакууме стали использовать в ряде отраслей промышленности.

А вот в космосе она иногда создает проблемы со внезапным образованием ненужного соединения.

Там роль играет не только естественный вакуум, но и высокая чистота поверхности металла.

Все решаемо!

Осознание проблемы помогло начать искать пути ее решения.

При проектировании подвижных металлических объектов и деталей космического корабля или зонда используют материалы, не склонные к спонтанной сварке между собой. Для дополнительной защиты металлы покрывают специальными составами смазками, предотвращающими взаимообмен электронами.