В космосе с металлом происходит что-то очень странное: почему это плохо

Фото: NASA

В течение тысяч лет люди научились управлять металлами. Сейчас ученые знают, как их сделать более устойчивыми к воздействию окружающей среды. Можно подумать, что в космосе металлы чувствуют себя лучше, если не ржавеют и не разрушаются, но в вакууме есть и другие проблемы. Они могут иметь очень серьезные последствия для космических аппаратов, пишет IFLScience.

С тех пор, как люди начали использовать металлы, они научились их соединять с помощью сварки. Этот процесс включает в себя нагревание металлов, плавление одного или двух из них, соединение металлов и их охлаждение. Конечно, сейчас существуют и другие методы сварки металлов. Химические вещества, давление и вмешательство на молекулярном уровне могут обеспечить соединение металлов. Но есть и метод, который осуществляется в вакууме и это холодная сварка.

При холодной сварке не нужно плавить металлы, чтобы их соединить. Но они должны быть одного типа. Металлы должны быть чистыми, плоскими и находиться в вакууме. По мере приближения металлов силы Ван-дер-Ваальса между атомами становятся сильнее. Эти силы не такие мощные, как химическая связь, но могут помочь сблизить металлы.

Как только поверхности металлов соприкасаются, то происходит их сварка. Для примера можно рассмотреть две пластины из золота. Они соединены в вакууме и между ними нет ничего. Атомы золота на поверхности одной пластины соприкоснутся с атомами золота на другой. Эти атомы будут ощущать взаимодействие с атомами другой пластины так же, как они ощущают взаимодействие с атомами, расположенными глубже в их "собственной" пластине. Они не могут отличить первую пластину от второй и поэтому соединяются металлической связью.

Во многих случаях на макроуровне невозможно просто соединить металлы и сразу произойдет холодная сварка. Реальность более трудная, чем теория. Для осуществления холодной сварки необходимо определенное давление. Но на наноуровне можно выполнить последовательную сварку золотых нанопроволок и трудно будет поверить, что раньше это были отдельные части одного и того же металла.

Но не нужно думать, что только потому, что на макроуровне холодная сварка является сложным процессом, она не происходит или не может произойти в реальности. Например, у NASA был довольно серьезный случай с их исследовательским зондом.

Космический аппарат "Галилео", который в 90-х годах прошлого века изучал Юпитер и его спутники, не смог развернуть свою антенну с высоким коэффициентом усиления из-за холодной сварки. Трение между ребрами антенны, которые зафиксировались при запуске, привело к их сварке. У аппарата была еще одна антенна с меньшей мощностью, так что связь была установлена. Если бы этого не произошло, то дорогостоящая миссия не смогла бы выполнить поставленные научные задачи.

Стоит сказать, что зонд "Галилео" был первым, который начал вращаться на орбите вокруг Юпитера. За 8 лет работы возле газового гиганта зонду удалось собрать очень много ценной информации о его атмосфере.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист AOinform