航空器上两块金属,在没人干预的情况下,居然“黏”在了一起?
客机、战斗机和航空器的区别是什么?简单来说 , 是它们所面临的场景不同 。 卫星、探测器等航空器需要在地球大气层外工作 , 将面临真空、低温、失重等等情况 。 随着我们对太空探索的不断加深 , 我们逐渐克服了这些问题 。
【航空器上两块金属,在没人干预的情况下,居然“黏”在了一起?】但在最初探索太空的时候 , 一些现象可是让人疑惑万分的 。 比如在太空中 , 两块金属板在没有人为干预的情况下 , 居然连接在了一起 。 这导致许多人在一段时间内畏惧太空 , 认为那里是人类的禁区 。
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科学家费尽千辛万苦终于将这个问题研究清楚 , 才让大家重新拾起了信心探索太空 。 并且还新开发了一门学科 , 让人类科技更加辉煌 。 那究竟是什么问题呢?
航空器上的奇怪现象
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1989年 , 美国航空航天局NASA , 发射了一颗名为伽利略的木星探测器 。 它上面携带了价值数百万的高功率传输天线 , 负责和地球的数据传输 , 在飞行过程中一般是处于收起状态 。
按理说在外壳的保护下 , 它应该不会出现问题 , 但是经历了一年左右到超高空飞行之后 , 1991年4月的时候 , 地面控制中心想指挥伽利略号打开天线传输数据 , 结果指令无法进行 。
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最后发现 , 原来是天线的骨架和其它金属部件“黏”在了一起 , 也就是我们所说的“冷焊”现象 , 这才导致了这次事故 。
除此之外 , 人类发射过许多的卫星上天 , 在设计之初都是按照10年以上的使用年限设置的 。 但在此期间 , 这些卫星的太阳能电池板经常出现故障 , 其根本原因 , 还是因为太阳能伸缩板与其它金属部件发生了自动冷焊现象 。
冷焊不奇怪 , 但没有人类参与的冷焊现象就很令人困惑了 , 这究竟是怎么回事呢?其实这都是环境造成的 。
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自动冷焊
在弄清楚太空中的金属为什么会合在一起 , 我们要先搞清楚地球上的冷焊是怎么回事 。 想要将两个金属板合在一起 , 传统的焊接办法 , 是将它们的连接处加热到熔融状态 。
材质相近的两种金属就会开始融合 , 冷却后就是成为一个整体 , 这个方法古人在千年前铸剑时就已经运用了 。
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可见 , 在金属溶化状态下 , 金属之间是没有排斥性的 , 只要条件达到了 , 就可以相互融合 , 请记住 , 传统焊接是需要高温等条件才能实现的 。
而我们所说的“冷焊” , 是一种能在常温下进行的焊接方式 。 其原理跟原子运动有关 , 在初中化学我们知道 , 两块金属融合 , 就是原子层面的粒子混合 。 因为原子永远在做无规则的运动(除非绝对零度情况下) , 而原子之间是有间隙的 。
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只要两块金属无限接近(碰在一起) , 它们之间的性质只要是相近的 , 就能发生熔接 。 因为金属原子之间的性质是一样的 , 两边的原子在没有“认清”对方的时候 , 就开始相互交流了起来 。
冷焊是可以自己进行的 , 就像两块光滑的铅平面 , 将它们紧贴在一起 , 进过一段时间它们就会结合在一起 。 不过这个过程时间比较长 , 并且不适合所有金属 , 有些特殊金属需要特殊的条件才能进行冷焊 。
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大部分冷焊在自然条件下是不可能实现的 , 当两块金属碰到一起 , 空气和金属表面氧化层是会“提醒”金属原子“你们两个是两个个体” 。 所以冷焊需要机器创造出“特定的环境” , 才能在地球上实现 。
而航空器在外太空是处于真空环境、失重等环境 , 刚好符合了一下金属的冷焊条件 , 于是就出现了最开始的航空器冷焊现象 。
不过 , 在如今的航天科学家们 , 早已解决了这个问题 。
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克服冷焊问题
在太空中待久了 , 就会出现像伽利略号探测器和其它卫星一样的问题 , 轻则扰乱航空器的正常工作 , 重则器毁人亡 。 所以太空冷焊现象 , 一直是航空大国必须解决的问题之一 。
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