И из-за этого можно потерять связь с дорогущими космическими зондами.
Тысячелетиями люди умело управлялись с металлами. В наше время мы научились делать их устойчивыми к капризам окружающей среды. Казалось бы, в безвоздушном пространстве космоса металлам ничто не грозит — ни коррозия, ни, как результат, ржавчина. Но вакуум таит в себе другие опасности, которые могут иметь серьезные последствия для космических миссий.
Соединять металлы — жизненная необходимость. С тех пор как люди начали использовать металлы, они научились сваривать их. Этот процесс требует высоких температур: один или оба металла плавятся, сливаются воедино и остывают. Конечно, сейчас существуют и другие методы сварки. Химикаты, давление и более тонкие молекулярные подходы — всё это может объединить металлы. Но в вакууме космоса работает еще один метод. Это холодная сварка.
Как следует из названия, при холодной сварке не нужно плавить металлы, чтобы соединить их. Но и у этого процесса есть свои требования. Металлы должны быть одного типа, чистыми, плоскими и находиться в вакууме. По мере сближения металлов силы Ван-дер-Ваальса между атомами усиливаются. Эти силы не так сильны, как химические связи, но могут помочь сблизить металлы.
Как только поверхности соприкасаются, происходит сварка. Возьмем, к примеру, две золотые пластины. Они помещаются в вакуум, между ними ничего нет. Атомы золота на поверхности одной пластины соприкасаются с атомами золота на другой. Эти атомы будут взаимодействовать с другой пластиной так же, как они взаимодействуют с атомами золота, находящимися глубже в их «собственной» пластине. Говоря простым языком, они не могут отличить одну пластину от другой и поэтому соединяются металлической связью.
В большинстве случаев в макромасштабе просто соединить металлы и ждать чуда холодной сварки не получится. Реальность намного сложнее и капризнее теории. Нужно определенное давление, чтобы холодная сварка произошла. Но в наномасштабе можно добиться почти идеальной сварки золотых нанопроволок — сложно поверить, что когда-то это были разные кусочки одного и того же металла.
Но не стоит думать, что из-за сложности макроскопической холодной сварки она не происходит или не может произойти в реальных условиях. В руководстве Европейского космического агентства описан довольно серьезный случай.
Космический аппарат «Галилео», отправленный к Юпитеру в 90-х годах, не смог развернуть свою антенну с высоким коэффициентом усиления из-за холодной сварки. Ребра антенны, зафиксированные во время запуска, соприкасались друг с другом и в итоге сварились. К счастью, у аппарата была другая антенна, с меньшей скоростью передачи данных, и миссия, ставшая ключевой в исследовании Солнечной системы, была спасена.
Читайте также: НАСА показало новую “золотую пластинку”, которая будет отправлена к Юпитеру на зонде Europa Clipper
