Тысячелетиями люди умели манипулировать металлами. В наше время мы узнали, как сделать их более устойчивыми к воздействию окружающей среды.
Можно было бы предположить, что в космическом вакууме металлам будет лучше, если они не будут ржаветь или разлагаться, но в вакууме есть и другие проблемы. Опасения, которые могут иметь очень серьезные последствия для космических миссий.
С тех пор, как люди начали использовать металлы, мы соединяли их сваркой. Этот процесс требует высоких температур, плавления одного или обоих металлов, их сплавления и охлаждения. Конечно, сейчас существуют и другие методы сварки металлов. Химические вещества, давление и более молекулярные подходы могут обеспечить соединение рассматриваемых металлов. Но есть и подход, который может произойти в космическом вакууме. Речь идет о холодной сварке.
При холодной сварке, как следует из этого термина, вам не нужно сплавлять металлы, чтобы соединить их. Но по ходу процесса есть некоторые требования. Металлы должны быть одного типа. Они должны быть чистыми, плоскими и находиться в вакууме. По мере приближения металлов силы Ван-дер-Ваальса между атомами становятся сильнее. Эти силы не так сильны, как химическая связь, но могут помочь сблизить металлы.
Как только поверхности соприкасаются, система сваривается. Возьмем, к примеру, две золотые пластины. Они собраны в вакууме, между ними нет ничего. Атомы золота на поверхности одного соприкоснутся с атомами золота на другом. Эти атомы будут чувствовать взаимодействие с другой пластиной так же, как они чувствуют взаимодействие с атомами золота, расположенными глубже в их «собственной» пластине. Они не могут отличить первую пластину от второй и поэтому соединяются металлической связью.
Во многих случаях, на макроуровне, вы не можете просто соприкоснуться с металлами и вуаля, холодная сварка. Реальность более грязная и трудная, чем теория. Для осуществления холодной сварки необходимо определенное давление. Но на наномасштабах вы можете выполнить довольно последовательную сварку золотых нанопроволок, которая будет почти идеальной — трудно поверить, что раньше это были разные куски одного и того же металла.
Но мы не должны предполагать, что только потому, что макроскопическая холодная сварка сложна, она не происходит или не может произойти в реальных сценариях. В руководстве Европейского космического агентства сообщается о довольно серьезном случае.
Космический корабль «Галилео» , посетивший миссию «Юпитер» в 90-х годах, не смог развернуть свою антенну с высоким коэффициентом усиления из-за холодной сварки. Раздражение между ребрами антенны, зафиксировавшимися при запуске, привело к их сварке. У миссии была еще одна антенна с меньшей скоростью, так что все было хорошо, но это могло означать конец важнейшей миссии по исследованию Солнечной системы.
