Нещо странно се случва с металите в космоса: това може да попречи на полетите

В земни условия металът се окислява под въздействието на кислорода, което води до ръждясване. Въпреки че хората са се научили да се борят с този проблем, той все още съществува и например е познат на много собственици на автомобили, тъй като купетата на някои автомобили ръждясват твърде бързо. Човек би предположил, че не би трябвало да има проблем с металните изделия в космоса, тъй като там няма окислител. Въпреки това учените са се сблъскали с други проблеми, които не съществуват на Земята. И те могат да имат сериозни последици за космическите мисии.

Какво представлява студеното заваряване

Откакто хората са се научили да разтопяват металите, е имало нужда да се съединяват различни метални части. За тази цел са използвани различни технологии, но най-надеждното и практично решение е заваряването. Тази процедура включва сливане на два метала в резултат на излагане на висока температура.

През 40-те години на миналия век учените откриват, че заваряването на метали може да се извършва дори без високи температури и разтопяване. Този метод на съединяване става известен като „студено заваряване“. За да се съединят металите по този начин, са необходими определени условия: наличие на вакуум, заваряваните повърхности трябва да са плоски и чисти.

Защо се случва това? Всъщност е много просто – когато две метални повърхности се допират във вакуум, между тях няма нищо. Това означава, че атомите на двете метални повърхности започват да се допират един до друг и да си взаимодействат по същия начин, по който си взаимодействат със съседните атоми по-надълбоко в метала. Казано по-просто, те се свързват помежду си.

Студеното заваряване дава възможност за свързване не само на един и същи вид, но и на различни видове метали. Вярно е, че на практика тази технология е много по-трудна за използване, отколкото изглежда на теория. Това означава, че е невъзможно просто да поставите две части в безвъздушното пространство и да ги свържете така, че да се заварят една към друга. За да се осъществи този процес в земни условия, е необходимо повърхностите да бъдат идеално почистени и да се осигури определено налягане.

Само че в наномащаб студеното заваряване става съвсем лесно. Така например, ако вземете две отделни парчета от златни нановлакна и ги допрете, те ще се заварят едно към друго. И връзката ще бъде с високо качество – ще бъде трудно да се повярва, че някога са били две отделни парчета тел, направени от един и същ метал. Ето защо студеното заваряване често се използва за свързване на сравнително малки елементи.

Какво се случва с метала в космоса

Както вероятно вече сте се досетили, проблемът, с който учените се сблъскват в космоса, е студеното заваряване. Всички контакти между металите в космическия кораб са изложени на висок риск от студено заваряване. Ето защо това трябва да се вземе предвид от инженерите, които проектират космически кораби.

Студеното заваряване може да извади от строя компоненти като HDRM (механизмите за задържане и освобождаване), многожичните проводници, механичните крайни ограничители, зъбите на зъбните колела, лагерите и много други части. Освен това инциденти, причинени от този процес, вече са се случвали в космоса. Така например през 1991 г. космическият апарат „Галилео“ на мисията до Юпитер не успя да разгърне своята антена с голям коефициент на усилване. Според Европейската космическа агенция при сгъването й ребрата са влезли в контакт едно с друго, което ги е накарало да се заварят в космоса.

Действително, мисията не се провали, защото космическият кораб имаше друга антена, която нямаше тези проблеми. Но ако тази антена я нямаше, повредата на подобна сглобка щеше да означава край на една изключително важна мисия за изследване на Слънчевата система.

На практика потенциалните проблеми, свързани със студеното заваряване, обикновено се откриват в края на фазата на разработване на космическия кораб по време на първите вакуумни тестове. Това значително увеличава разходите и усилията за отстраняване на проблема.

Може ли студеното заваряване да попречи на пътуването в космоса

Понастоящем, с изключение на инцидента с антената на космическия кораб „Галилео“, досега в космоса не са възниквали сериозни проблеми със студената заварка. Теоретично обаче те биха могли да възникнат по време на продължителните космически полети. Така например заваряването на два елемента би могло да се случи в резултат на повреда на покритието, което не позволява на двата метални елемента да се допират един до друг.

Но за да бъдем справедливи, трябва да отбележим, че студеното заваряване понастоящем далеч не е най-сериозният проблем, който пречи на дългите космически полети. Най-важното е, че човешкото тяло все още не е готово за тях. Така например не толкова отдавна учените откриха, че в условията на безтегловност кръвта се разрушава, а ДНК мутира много бързо. Много по-трудно е да се решат проблемите, възникващи с човешкия организъм, отколкото с металните механизми.