两块金属在太空冻住,是否真有这么冷(太空冷焊)
在太空中,两块同种金属会冻结在一起并牢牢粘在一起?不,科学家把这种现象叫做太空冷焊!冷焊是一项关键的焊接技术。那我们的科学家是怎么发现的呢?恐怕要从木星探测器说起。
1989年10月18日,美国宇航局用亚特兰蒂斯号航天飞机发射伽利略木星探测器,这是人类历史上第一次发射专门的航天器探测木星。伽利略号于1995年12月正式进入绕木星轨道。在伽利略号发射前,工程师们多次检查,所有设备都正常,状态良好。但当探测器进入太空时,发现伽利略的主天线--高增益天线出现故障,无法打开。
高增益天线作为伽利略与地球的主要通信工具,如果不能开启将会造成严重后果。好在工程师们有备用方案:当主天线无法开启时,侧面的备用天线可以作为替代品工作,否则整个探测任务只能失败。
但这种备用天线的功率太低,大大降低了光传输的效率。伽利略应该每隔几分钟就能把一张照片传回地球,但失败后变成了几周。为此,伽利略木星探测器不得不放弃几项预定的探测任务,比如对木卫一的探测。
那么有源天线不能正常打开的原因是什么呢?科学家通过模拟还原了当时的场景,发现探测器折叠的主天线因冷焊部分粘在一起,导致升空后主天线不能完全打开!“当航天器处于超高真空环境中时,航天器运动部件表面处于原子清洁无污染状态,清洁无污染的金属接触面之间原子键合产生的键合现象,以及金属运动部件之间摩擦过大而产生的凸点处的局部焊接,导致金属撕开转移,并进一步增加接触面的粗糙度,这就是冷焊效应。”-
这件事发生后,来自世界各地的航天器将经过特殊处理,以应对太空中的冷焊现象。那么,我们不禁要问,什么是焊接,为什么会发生冷焊?通常我们把焊接理解为通过加热、高温或高压将金属粘接的制造过程和技术,也叫焊接。就是加热两个接触的物体,然后把它们融合在一起。然而,冷焊是指不需要加热就可以把物体焊接在一起。冷焊的发生是以扩散现象为基础的。
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