Under markförhållanden, under inverkan av syre, oxiderar metall, vilket resulterar i rost. Trots att människor har lärt sig att hantera detta problem finns det fortfarande och är till exempel välkänt för många bilägare, eftersom karosserna på vissa bilar snabbt ruttnar. Man skulle anta att det inte borde vara några problem med metallprodukter i rymden, eftersom det inte finns något oxidationsmedel. Men forskare har stött på andra problem som inte finns på jorden. Dessutom kan de få allvarliga konsekvenser för rymduppdrag.
I rymden beter sig metaller annorlunda än på jorden
Vad är kallsvetsning
Ända sedan människor bemästrade smältningen av metaller uppstod behovet av att koppla ihop olika metalldelar med varandra. För dessa ändamål användes en mängd olika tekniker, men svetsning visade sig vara den mest pålitliga och praktiska lösningen. Denna procedur involverar sammansmältning av två metaller som ett resultat av exponering för höga temperaturer.
På 40-talet av förra seklet upptäckte forskare att metallsvetsning kan utföras även utan höga temperaturer och smältning. Denna sammanfogningsmetod blev känd som “kallsvetsning”. För att sammanfoga metaller på detta sätt krävs vissa villkor: förekomsten av ett vakuum måste ytorna som ska svetsas vara plana och rena.
Svetsning av metaller kan inte bara vara varmt utan också kallt (utan att de sammanfogade ytorna smälter)
Varför händer det här? Det är faktiskt väldigt enkelt – när två metallytor vidrör varandra i ett vakuum finns det inget mellan dem. Det betyder att atomerna på de två metallytorna börjar beröra varandra och samverkar på samma sätt som de interagerar med sina närliggande atomer som finns djupare i metallen. Enkelt uttryckt kommunicerar de med varandra.
Kallsvetsning låter dig ansluta inte bara samma typ av metaller, utan också olika typer av metaller. Det är sant att det i praktiken är mycket svårare att använda än det ser ut i teorin. Det vill säga, det är omöjligt att helt enkelt placera två delar i ett luftlöst utrymme och ansluta dem så att de svetsas till varandra. För att utföra denna process under markförhållanden är det nödvändigt att rengöra ytorna perfekt och ge ett visst tryck.
Men på nanoskala är kallsvetsning ganska lätt. Till exempel, om du tar två separata bitar av guld nanotråd och kopplar ihop dem, kommer de att svetsa till varandra. Dessutom kommer anslutningen att vara av hög kvalitet – det kommer att vara svårt att tro att dessa en gång var två separata delar av tråd gjorda av samma metall. Därför används kallsvetsning ofta vid sammanfogning av små element.
I rymden skulle stålplåtar svetsas till varandra på deras egen< /p>
Vad händer med metall i rymden
Som du säkert redan gissat är problemet som forskare har stött på i rymden kallsvetsning. Alla metall-till-metall-kontakter på en rymdfarkost löper stor risk för kallsvetsning. Därför måste det tas i beaktande av ingenjörer som designar rymdfarkoster.
Kallsvetsning kan skada föremål som HDRM (Hold and Release Mechanisms), tvinnade ledningar, mekaniska ändstopp, kugghjul, lager och många andra delar. Dessutom har incidenter orsakade av denna process redan inträffat i rymden. Till exempel, 1991, misslyckades rymdfarkosten Galileo på Jupiter-uppdraget att sätta in en högförstärkningsantenn. Enligt European Space Agency var dess revben i kontakt med varandra när de var hopfällda, vilket ledde till att de svetsades i rymden.
Uppdraget misslyckades dock inte, eftersom rymdfarkosten hade en annan antenn som inte hade sådana problem. Men om den inte fanns där skulle ett misslyckande med en sådan nod innebära slutet på det viktigaste uppdraget att utforska solsystemet.
«Galileo» kunde inte öppna antennerna på grund av kallsvetsning. Bildkälla: wikimedia.org
I praktiken upptäcks potentiella problem i samband med kallsvetsning vanligtvis sent i utvecklingen av rymdfarkoster under de första testerna i vakuum. Detta ökar avsevärt kostnaden och ansträngningen för att åtgärda problemet.
Kan kallsvetsning störa rymdfärder
För närvarande, förutom Galileos antennincident, har inga allvarliga problem förknippade med kallsvetsning ännu uppstått i rymden. De skulle dock teoretiskt sett kunna uppstå under långvariga rymdflygningar. Till exempel kan svetsning av två element uppstå som ett resultat av skador på beläggningen, vilket förhindrar att de två metallelementen rör vid varandra.
Glöm inte att prenumerera på våra Zen- och Telegram-kanaler så att du tar på dig Missa inte de mest intressanta och otroliga vetenskapliga upptäckterna!
Men i rättvisans namn noterar vi att kallsvetsning för närvarande är långt ifrån det allvarligaste problemet som stör långvariga rymdflygningar. Det viktigaste är att människokroppen ännu inte är redo för dem. Till exempel upptäckte forskare för inte så länge sedan att i noll gravitation förstörs blod och DNA muterar snabbt. Att lösa problem som uppstår med människokroppen är mycket svårare än med metallmekanismer.