
在地球上,想要把两块金属牢牢接在一起,我们需要电焊、铆钉或者胶水。可是到了太空,一件很神奇的事情就会发生:两块打磨干净的同种金属,只要紧紧贴在一起,不需要焊枪,不需要高温,它们自己就焊成一块了。这种现象叫做冷焊。
(配图1:太空舱外,两块金属接触发生冷焊的科普示意图)
很多人第一反应会觉得这是谣言,可冷焊是真实存在的物理现象,历史上还真给航天器带来过麻烦。美国早期发射的“水手4号”火星探测器,就曾经因为金属部件发生冷焊,导致它的一个天线卡住,没能正常展开,差点任务失败。
为什么地球上不会轻易出现冷焊,到了太空就会发生呢?
(配图2:地球与太空金属表面对比原理图)
答案就在空气里。
我们地球上的金属暴露在空气中,表面会立刻生成一层极薄的氧化膜。这层氧化膜就像一层隔离层,把两块金属隔开,就算贴在一起,金属本体也碰不到,自然不会粘牢。
但是在宇宙真空环境下,没有氧气,干净的金属表面不会形成氧化膜。当两块金属紧紧贴合,原子之间没有东西阻隔,它们分不清“这块原子是我的,那块原子是别人的”,原子互相扩散渗透,两块金属就粘合到了一起,实现了无火、无热源的自动焊接。
并不是所有金属随便一碰就会冷焊。有两个前提:第一,金属表面要足够洁净,没有油污、灰尘、氧化层;第二,需要一定压力让两个表面紧密贴合。
(配图3:航天器零件防冷焊处理的科普插图)
知道了这个原理,航天工程师在制造飞船、空间站部件的时候就格外小心。他们会在金属零件表面喷涂涂层,或者使用不同种类的金属互相搭配,用来避免冷焊故障,防止部件卡死。
一个有趣的冷知识:冷焊只能在高真空环境完美上演。只要有空气、水汽、油污,这个神奇现象就很难发生。所以我们在地面上,无论怎么按压两块铁块,都不会自动焊在一起。
浩瀚宇宙总有很多反常识的奇妙规律。一件在地面不可能发生的事,放到太空就真实上演。宇宙的趣味,就藏在这些不起眼的物理现象之中。
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编辑:陈方
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