如果两块金属在太空中接触，就会熔接在一起，为什么？

在太空中，如果两个同类的金属相互接触，很容易就会粘在一起，产生这种现象的原因就是因为金属之间发生了冷焊。

目前太空中焊接的方法有:变形焊、钎焊、冷焊、电子束焊、等离子焊弧、熔化极气体保护焊、空心阴极真空电弧焊等。

但这些焊接方法还不够成熟,现在的国际空间站还在进行“太空焊接”的研究和探索。

在太空中，如果未受保护的两块金属片相互接触，它们会永久地粘在一起。

这在地球上不会发生，因为我们大气中的氧气在每个暴露的表面上形成一层极薄的氧化金属膜。

氧化层充当屏障，有效地防止金属块粘附在其他金属块上。

然而，在真空空间中，没有氧化层。

如果两块金属物体的原子相互接触，你即将拥有的是一块‬连续完整的金属体。

这‬两块金属直接在太空中接触，它们可能会永久地粘在一起，它们之间绝对没有任何东西，这被称为“冷焊”。

在我们的大气中，氧分子覆盖金属表面，防止直接接触。

但在太空的真空中，摩擦可以刮掉这层氧气涂层。

这允许发生冷焊接，并可能导致空间探测器仪器出现故障。

1989年NASA发射了一颗用于观测木星及其卫星的伽利略号探测器，其带有价值370万美元、5公尺宽的高功率传输天线，平时处于收起状态。

在超高真空的太空中飞行了一年多后，91年4月地面控制中心打算控制伽利略号打开天线传输数据，却发现天线无法打开。

为什么呢？

排查后发现，原来天线中的3根骨架因为润滑物质以及氧化物在真空环境中磨损殆尽，使骨架与其他金属部件发生了冷焊现象，粘结在了一起，导致天线无法打开！理查德·费曼（Richard Feynman）是这样解释的：对于冷焊现象，在关于摩擦（冷焊属于摩擦磨损的一种）的讲座中，曾做过一个生动的比喻：在真空中，处在接触面两边的金属原子之间没有任何物质将他们隔开，所以这些金属原子无法知道它们其实是属于两块独立的金属的。

当接触区有其他原子，比如氧气或者其他复杂成分的杂质层，原子就会意识到它们是来自不同的部分。

这是空间站上的一个问题，在太空中使用的金属工具必须涂覆塑料或其他不会粘附的材料。

如果你把宇宙看作一个整体，那么金属物体在太空掉落时粘在一起是常态。

只有在像地球这样特殊的地方，在我们高度腐蚀性富氧的大气层中，我们才能随身携带裸露的金属碎片来相互撞击，而不必担心它们粘在一起导致使用不方便。

虽然这种效果是真实的，但它对于中国航天和NASA等来说可能不是问题。

如果你把一个金属工具带到太空中，它会保留它在地球上的保护性氧化层，除非你花了很多精力来移除它，否则你的使用不会有任何问题。

但是该过程中的冷焊工艺用于工业应用是极好的。

焊接如何在空间中工作 ？

在地球上，如果你想让两种金属融合，你必须将它们加热到熔点以上，但在太空中 ，情况就不同了。

1965年6月3日，宇航员埃德·怀特（Ed White）在双子座4号上进行了有史以来第一次美国太空行走，该太空行走通过一根长金管拴住。

他通过从手持枪中射出加压氧气将自己推进到胶囊外。

他非常喜欢它，以至于飞行控制部门不得不命令他回到宇宙飞船上。

回到宇宙飞船上，他评论说：“这是他一生中最悲伤的时刻。

他几乎不知道宇航舱内部接下来会发生什么，宇航员面临着一个问题，舱口在大约一个小时内会不会关闭，双子座4号没有任何消息。

ED White尝试与飞行控制部门通信，但是实际上他已经超出了与地面的通信范围，但是经过很多痛苦和努力，他们强行关闭了舱门，一切都很好。

最初的任务要求再次减压，在那里他们会打开舱门，扔掉笨重的装备，这些东西只适合太空行走。

飞行员麦克迪维特用无线电说，在任何情况下，他们都不会再次打开舱门。

飞行认为这是因为宇航员想保留EVA服和气枪作为纪念品。

宇航员最终安全返回地球，将额外的装备塞进他们狭窄的飞船的脚部。

那么是什么原因导致舱口粘连呢？

当时的NASA工程师发现，这次故障是由于一种叫做冷焊的东西。

在太空中 ，如果两种金属接触，它们实际上可以融合在一起，而不需要加热或熔化任何一块。

其原因是由于金属的基本结构 ，它有点像焦糖和花生糖棒 ，因为它们含有带正电的离子的晶格，就像花生嵌入在像焦糖这样自由移动的负电子海洋中一样。

现在，在地球上， 金属的表面层与大气中的氧气反应 ，形成保护性氧化层，这实际上阻止了两块金属连接在一起。

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但是在太空中 ，这个氧化层可以被磨损，就像两块金属不像铰链那样相互滑动 ，然后裸露的金属片，实际上可以受到一点力或冲击融合在一起，使一块金属的电子可以流入另一块金属。

正如理查德·费恩曼（Richard Feinmann）所说，在这个行业中，原子无法知道它们处于不同的部分。

这显然对国际空间站等航天器的建造和维护具有巨大的影响。

那么，我们为什么没有听说太空中一直在发生更多这样的灾难呢？

为什么国际空间站不是已经是一团糟？

事实是，冷焊并不像科学家最初认为的那样是一个大问题。

在真空室和太空中的地面实验表明， 在没有大气的情况下将完全清洁的金属表面压在一起时，会焊接在一起。

但事实是， 航天器中使用的金属从来都不是那么干净，它们上面有那些氧化物层，更不用说其他污染物，污垢和油脂了，并且需要很长时间 才能消除所有这些东西，以便裸露的金属在太空中接触。

所以，双子座4号舱口的问题其实并不是冷焊造成的，它只是一扇粘糊糊的门。

但这并不是说冷焊永远不会发生。

例如，1991年，伽利略号宇宙飞船正在前往木星的途中。

现在，当科学家试图展开它的高增益天线时，它本来可以像雨伞一样打开，但它被卡住了。

天线的18根肋骨中有三根拒绝打开，这部分是 由于它们是冷焊的，销钉卡在原位，科学家无能为力，无法打开它，所以 最终它们必须争先恐后地寻找一种方法来使用低增益天线从木星发回数据，这是它从未预料到的事情。

在航天器中，必须摩擦在一起的部件可以涂上一层薄薄的二硫化钨，其结构类似于石墨，并在润滑真空接触时防止粘附。

冷焊的发生是由于金属的晶体结构。

当两个足够平坦的表面在适当的情况下直接接触时，相邻的化学键会像两个失散已久的恋人营的共同拥抱一样结合在一起，形成一个更大的晶格。

航天机构为防止它所做的是，不是那么多。

在实践中，这是相当困难的，当任何金属暴露在地球上的空气中时立即形成的氧化层将使其无法实现。

在太空中发生冷焊的唯一时间是在两个表面连续滑动而不进行任何润滑的条件下。

在这种情况下，如果它们足够移动以相互抛光足够光滑并侵蚀氧化层，但随后静止不动的时间足够长，则可能发生冷焊接。

解决方案很简单就是润滑表面。

当时，双子座早期一次飞行的笨拙舱口被归咎于冷焊，但随后几年的更好理解导致了共识，情况可能并非如此，这是一个简单的热机械堵塞。

欧洲航天局2009年的一份报告，建议了降低冷焊风险的三种主要方法：1.尽可能使用塑料或陶瓷，以避免金属在金属触点上滑动；2.如果你必须使用金属，试着使用两种不同的金属，也许是两种不同的金属合金，因为这可以降低这些金属焊接在一起的风险；3.使用耐磨的耐用涂层，以避免裸露的金属与金属接触。

冷焊并不总是一件坏事。

科学家们实际上发现它在制造纳米技术方面非常有用。

冷焊将两块金属连接成一块。

如果你能在不撕裂材料的情况下将其拉开，那么它就不是冷焊的。

如果你在网上搜索“冷焊”，你会拉出各种各样的图像，这些东西都不是那种东西。

它不会那么容易发生。

但是你说的叫做冷焊。

像金属一样的固体粘合在一起。

它与化学键略有不同。

这些金属实际上让围绕原子运行的电子聚集在金属中，所以它不再是围绕单个亚当斯的电子，现在把它想象成一片被水淹没的森林，水在树桩中循环。

这就是赋予金属导电性，光泽度和保持能力的原因。

当你破解一些固体材料时，我不是在谈论像巧克力棒一条面包，像一块石头，你用锤子砸碎它，你可能会得到一个短暂的火药气味，你闻到的是破碎的纽带，你实际上是在断裂岩石能够分离一些较弱的纽带，在短暂的一瞬间，这些悬垂的纽带正在寻找附着的东西当它们上升到你的鼻子时，你会闻到它尖锐的气味，但很快空气中的氧气就会粘附在岩石的开放面上，气味就会消失。

如果你在几分钟内切开一个苹果，空气就会转动切面，苹果棕色的氧气非常具有侵略性，并且结合得非常快。

如果你尝试抛光一块铝或铜管，你可能有10分钟的时间让它再次变钝！现在想象一下，拿一根粘合在自己的钢筋上，用钢锯把它切成两半，但我们想要一个像望远镜镜子一样精确的切割，但只是死平的超精确切割，如此干净，当你把切割的末端压在一起时，它看起来仍然像一块。

但它并没有团结在一起，为什么结构没有改变呢？

因为当你切开金属棒时，特别是在这个过程中产生热量，空气中的氧气都围绕在切割面上，对你来说它可能看起来并不生锈，但金属原子上所有悬垂的键现在都被氧气的存在所封盖。

但是，如果你能在真空或惰性气氛中做到这一点，当你切割钢时，它必须是一个非常干净的切割，并且键不能找到粘合的东西，你可以将两块金属推回一起，键将重整，金属条将像从未被切割过一样连接在一起。

如果您运行普通焊工并且不打开保护气体，氧气将进入您的焊缝，并通过氧气结合和防止焊缝形成黑色结渣。

通常，焊丝将具有助焊剂，或者使用保护气体。

通过使用类似的技术，已经有几次成功的尝试在大气中生产冷焊，有一些公司正在研究一种切割机，可以切割屏蔽它的钢壁，并在开口处做一个Coldwell接头燕麦。

现在在太空中，冷焊接可能发生在你不希望的地方，例如你在船上打开舱门一段时间，当它在地球上时，氧气会沾到金属接头上，但在真空中空间的强烈照明下，你可以对金属进行脱气，导致氧气被驱走，所以在太空中总是有一点问题，你必须确保你不要不小心创造了一个干净的无氧金属接头，然后关闭舱口，发现自己永远焊接在船上。

2种金属将自己焊接在一起的唯一条件是亲密接触。

这通常不会在地球上发生，因为氧化表面和空气在两种金属之间，阻止了亲密接触。

所有焊接工艺都旨在使两种基材紧密接触。

热量越高越好，因为它增加了连接速率。

如果充分加热2种金属的界面，界面将熔化，凝固后立即发生粘合。

惯性焊接和其他摩擦焊接工艺等工艺使材料相互移动，以分解表面氧化物和表面上的任何其他物质，从而使纯金属与纯金属亲密接触。

或者，如果您采用2种相似的材料并创建非常光滑的表面，然后将这些表面紧密接触，则原子将倾向于扩散到边界上，从而产生所谓的扩散焊缝或扩散键。

这就是你所指的。

这在太空计划开始时是一个大问题。

为了能够关闭门并使由此产生的密封密封，他们设计了金属对金属密封。

当航天器进入太空，所有的空气都从门外被带走时，门对航天器的壁力会导致扩散键的形成。

写在最后现如今，太空冷焊现象已经得到人类的开发，人类现在已经拥有了真空钎焊技术，也就是人为制造一个真空环境，在内部进行加热焊接。

这种焊接方法能够生产出工艺水平极高的产品，尤其在一些容易氧化的金属焊接领域，拥有广阔的应用前景，比如航空工业、原子能工业等！冷焊虽然不利于太空探索，但也有好的一面，应用在各项行业中。