Почему металлы прилипают друг к другу в космосе?

Если на Земле прижать две металлические пластины друг к другу, ничего не произойдет. Но если взять те же пластины и прижать их в пространстве, они вполне могут стать одним фрагментом металла в результате холодной сварки. Порталlivescience.com объяснил, почему это происходит на атомном уровне и почему в космосе.

Тонкий слой оксида действует как изолирующая оболочка. Без него свободные электроны на поверхности одного металла перестают распознавать, какому атому они принадлежат. А в космосе, где нет кислорода, оксидный слой, если его удалить, не восстанавливается – обычно он стирается холодом и постоянными бомбардировками космического излучения.

По этой причине любой металл в космосе подвержен холодной сварке. В космосе они очищаются от поверхностного слоя оксида, тем самым оставляя атомы готовыми к образованию новых связей.

Кроме того, стоит помнить, что металлические поверхности никогда не бывают идеально гладкими. На микроскопическом уровне они зубчатые и больше похожи на крошечные горные хребты, чем на плоские равнины. Если сжать две поверхности вместе, особенно без скольжения и вибрации, слои оксидов на них могут стереться, создав металлургическую связь.

Холодная сварка в космосе уже давно является головной болью многих инженеров. Там, где возможна холодная сварка, всегда существует вероятность того, что две металлические детали могут просто склеиться. Какой-то механизм может намертво заклинить, дверь перестанет открываться или подвижная часть перестанет двигаться. Например, если в металлическую дверь вкрутить простой саморез, то через некоторое время его будет невозможно выкрутить – он буквально станет частью двери.

Нечто подобное произошло с зондом НАСА «Галилео» в 1989 году. Потеря смазки и вибрация при запуске аппарата, по мнению экспертов, удалили оксидный слой на определенных частях сложенной антенны. Инженеры пытались развернуть его в 1991 году, но полностью он так и не был развернут. Кроме того, есть металлы, которые более подвержены таким проблемам. Так, золото и платина вообще не образуют оксидного слоя даже на Земле, поэтому они особенно известны своей склонностью к холодной сварке.

Чтобы предотвратить сварку металлических компонентов на орбите, инженеры используют ряд уловок. Один из них – анодирование; процесс, при котором поверхность металла покрывается искусственным оксидом. Другой метод — покрыть движущиеся части сухой смазкой, например дисульфидом молибдена, чтобы физически предотвратить соприкосновение поверхностей.

Наконец, третий вариант — это сочетание непохожих друг на друга металлов. Например, золото и молибден. Они совершенно разные, поэтому их атомные структуры не так легко сочетаются друг с другом, как у других металлов.