太空焊接金屬會有什麼後果

『壹』 如果兩塊金屬在太空中接觸，就會熔接在一起，為什麼

兩塊表面潔凈的金屬，在高真空度的條件下緊密貼在一起，時間久了以後就會粘合到一起，這叫做「冷焊現象」。

物理學告訴我們，原子的微觀熱運動，在宏觀層面就是溫度；熱力學和量子力學都告訴我們，絕對零度不可達到，微觀層面的熱運困弊磨動始終存在。

固體金屬的原子之間由化學鍵連接，兩塊金屬在高真空狀態下接觸，由於它們之間沒有其他物質的阻礙，兩側金屬的原子在熱運動提供的動能下，會發生隨機的漂移，然後在表面層緩慢地相互滲透和擴散，最終導致兩塊金屬粘在一起，這就是冷焊現象。

非金屬物質，不同的金屬之間，也可能發生冷焊現象，主要看材料本身的延展性，以及兩側材料的相容性，接觸壓力等等。

在空氣中的兩塊金屬很難發生冷焊現象，這是因為空氣中的金屬很容易在表面生成氧化物，阻礙了金屬原子的相互滲透，另外接觸時由於表面不可能絕對光滑，空氣中的氣體分子也會阻礙金屬原子的相互滲透，但是在真空中，冷焊現象將會很明顯。

冷焊現象對人類有好處也有壞處，比如在1989年，美國NASA發射了伽利略號木星探測器，在離開地球時發現飛船的主天線無法完全打開，主天線一共18根，有3根無法打開，好在備用天線能用。

這導致飛船與地球之間的傳輸效率大打折扣，本來主天線完全打開能以每秒134K的速度向地球傳送信息的，現在每秒只能傳輸大約1K的數據，正是因為該故障，伽利略號木星探測器不得不放棄幾個預先安排好的任務，比如對木衛一的探測等等。

經過研究發現，伽利略號主天線無法完全打開的原因正是「冷焊現象」，伽利略號本定於1986年發射的，後來因為挑戰號失事發射時間被推遲，經地面的多次改造和長時間的儲存，折疊主天線由於冷焊現象粘在一起，導致升空汪斗後無法正常打開，經此教訓之後，以後的航天器都會對可能發生冷焊的地方進行特殊處理。

現在，人們根據冷焊發生的原理，發明了各種各樣的冷焊機，比如手鉗冷焊機無需使用電能也能焊接，原理是施加壓力把金屬（鋁、銅、鉑、錫等等）表面積擴大，使原來阻礙焊接的保護膜破裂，然後在負載的作用下，讓潔凈的金屬基質緊密接觸並融合，實現原子層面的連接。

這種現象是存在的，在學術和技術上稱為「冷焊」，雖然還不清楚人類有沒有在太空中做過這樣的實驗，但是這樣的事情卻在太空中發生過。美國人發射的一架探測器曾經發生過這樣的事情，這架探測器本來是要去探測幾大行星的，在探測完金星水星之後，其天線旋轉軸就被冷焊焊住了，沒辦法只好啟用了備用天線，但是效率只有主天線的百分之一。

那麼為什麼會發生這種現象呢？其實道理也很簡單，就是兩塊相同的金屬在太空真空環境下接觸的時候，其兩個接觸面表層的原子之間沒有任何阻擋，那麼在接觸的時候兩個表層上的原子就會相互抓住對方，使之成為一體，冷焊現象就是這樣發生的。美國人的探測器之所以出現那種狀況，就是因為其旋轉軸的金屬連接處處理的太簡單，探測器的進入太空之後，經過一段時間的使用，上面的氧化層被磨掉了，在暫停使用的時候，冷焊現象就發生了。

那麼這地球上為什麼很少看到這種現象呢？其實主要有兩個原因，首先就是金屬的裸露面會迅速氧化，形成一個氧化層，這樣兩塊金屬在一塊的時候，會因為氧化層的阻隔而無法發生冷焊現象，還有一個原因就是地球上空氣的存在會使兩塊金屬之間有所阻擋，所以兩塊金屬的金屬原子難以直接相連，那麼冷焊現象當然就不容易發生了。

但是地球上也並不是絕對不會發生這種現象，如果兩塊金屬的表層不氧化，並且之間沒有空氣等東西隔開的話，把它們放到一起擠壓一下，使其接觸面的原子充分的接觸，也是會發生冷焊現象的。

這個現象在太空 探索 中非常重要，其實科學上有一個專有名詞來形容這種現象，「冷焊」。傳統的焊接需卜頃要高溫將兩塊等待焊接的金屬融化，熔融狀態下的金屬相互擴散、融合到一起，降溫之後固化連接到一起。

冷焊則是指在常溫甚至低溫狀態下，兩塊金屬碰到一起後融為一體的現象。對於這種現象，費曼曾經開玩笑地形容說：因為兩塊金屬中的原子搞不清楚自己到底屬於哪一塊金屬，於是乾脆融合到了一起。

這自然是玩笑話，原子不會有意識，但金屬原子的擴散確實真實發生的。通常情況下我們觀察不到這種現象，是因為地球表面充滿了大氣，將兩塊金屬放到一起，他們之間還是會有隔層，例如氧化層或者空氣層。這些隔層組織了金屬原子的自由擴散，使得通常情況下兩塊金屬無法自動合為一體。但在太空之中，沒有氧化層和氣體層的阻隔，兩塊金屬的原子可以自由擴散，無縫銜接到一起後，於是就會發生「冷焊」現象。

這種現象對太空 探索 影響很大。例如上世紀美國發射的伽利略號木星探測器，就是由於發生了冷焊現象，造成天線無法按計劃打開，信號傳導大受影響。因此為了防止這種現象發生，折疊裝置、傳動裝置之間都會使用油類或其他物質相互隔開，避免兩塊分離的金屬靠在一起時融合到一起，影響正常功能。

『貳』 太空中兩塊金屬為什麼會焊到一起呢

在地球上，金屬之間想要牢固連接在一塊，需要焊接到一起才行，金屬只要不通過焊接，相互之間碰撞也不會走到一起，但這種情況要是到了太空中，那可就不一樣了。

太空中，兩塊金屬要是碰到一起，那想分開可就難了，太空中的兩塊金屬一旦相吻，那就會牢牢焊接到一塊不分開，這種情況，在學術和技術上，有一名詞叫冷焊。我們地球上的冷焊技術是利用壓力來焊接一些金屬，不需要用電，用氣，也無需加熱，也不需用填料和焊劑，焊接起來的電線結實牢固，常用於發動機漆包線的焊接。

不過隨著太空科技的不斷進步，未來太空中發生這種冷焊現象的可能性會越來越少，主要是材料不同。想要在太空中立足，就必須要研製適合太空生存的新型材料，地球上能使用的普通金屬是不行的，需要一種特殊的金屬，現在我們的飛行器還是使用的一些普通金屬。這並不能適應未來太空的探索，尤其是未來載人探索的宇宙飛船的所用材料，必須要用更加強硬安全，適合太空環境的新型材料

『叄』 如果兩塊金屬在太空中接觸，就會熔接在一起為什麼

壓力和溫度作用下，原子做擴散運動，粒子之間作用力對粒子的束縛變小，那麼反過來太空環境下壓力和溫度低那麼作用力對粒子的束縛就會增強。同種金屬光滑表面接觸，此時粒子之間距離可以跡脊達到很近足夠粒子間作用力發揮作用，自然就會束縛在一起，絕友宏觀上就表現為所謂的冷焊

看來不光火是運動，各種物質之所以能組織在一起以及它們各自表現出來的各種特性，都是原子層面運動的體現，固液氣、可塑不可塑都是運動程度的表現，如果不運動了，恐怕就是一片微塵了。

在太空中,由於物體之間沒有空氣的阻擋,當兩塊相同的金屬碰到一起時,接觸面的原子就會開始擴散,兩塊金屬的原子慢慢地融合在一起,不分彼此,於是就發生了「冷焊」現象。

『肆』 如果兩塊金屬在太空中接觸，將會發生什麼

這種現象不稱為冷焊接，已廣泛用於工業生產。雖然它被稱為冷焊接，但它不是因為空間太冷，並且兩種金屬被冷凍在一起。由於這種現象探索空間，人類已經課程。 NASA於1989年推出了Galieron Jupiter探測器。發射前的所有檢查都是正常的。但是，在檢測器進入空間後，發現主天線不能完全打開。有一個備用天線很好，否則整個任務只能聲明結尾。

當空間是高真空環境時，當兩個平滑的金屬接觸時，接觸表面沒有氧化物層。由於沒有空氣阻礙，它將非常接近，基於擴散現象，接觸表面的原子將更有可能連接在一起，最終導致兩個塊金屬粘在一起，所以冷焊接現象發生。而且，空間是一種有氧環境，即使氧化物層研磨，金屬表面也不會被氧化，這加劇了冷焊接現象的發生概率。在地球上不容易發生冷焊接現象，即，因為金屬暴露在液告空氣中，大部分存在氧化物層，並純悶且通常在兩個接觸面之間存在空氣層。

伽利略木星探測器的折疊天線具有冷焊，因為在可移動界面處處理不當，加上後造成的摩擦力，導致冷焊接現象。冷焊接使得可能發生故障，例如加速軸承磨損，導致難以拉伸太陽能電池翅膀。為了響應空間場中的這種危險，可以在接觸表面或潤滑劑上選擇無自由空間配偶和電鍍膜，或者可以減少金屬之間的摩擦力，有效地降低冷焊接現象的概率。雖然冷焊接現象是有害的，但也有一個好的一面。由於在焊接過程中高溫加熱的需要，該材料具有很少的收縮，因此焊介面不易產生小裂縫，因此焊接後的強度高，不容易破裂。

『伍』 如果兩塊金屬在太空中接觸，就會熔接在一起，為什麼

沒那麼邪門，要不然載人航天中飛船怎麼分離?這種現象是所謂的「冷焊」，多發生於光潔、無氧化層隔離的金屬面之間，需要一定的外力壓迫，才能使兩塊金屬結合在一起。

在地球上這種現象也會發生，中學物理中有個實驗，就是將一塊鉛金屬一分為二，然後將切面對在一起，用東西夾起來，過一段時間兩者又會結合在一起。其實是由於微觀層面物質的擴散有關，鉛這種重金屬的熔點並不是特別高，而重金屬的氧化較為困難，表面沒有氧化膜，鉛金屬塊的切面就十分平整光滑，鉛原子的自由擴散會向著對方滲透，於是在切面上又出現新的結晶，最終連結在一起。這並不是什麼特別神秘的現象，和常見的焊接不通過，常見的焊接是直接利用高溫使金屬熔化，同時焊條中也有金屬材料，於是在焊接處形成新的金屬團，將兩個構件連接起來。

而冷焊的優點也使得冷焊在航天中可能也有一定的應用，冷焊並不需要特別地加熱，是在常溫下進行，同時由於是金屬原子自由擴散引發，所以接頭的應力能比較均勻地分布在全部膠面上，金屬的抗疲勞能力更強，對於承受頻繁壓力、震盪的金屬構件，對金屬的抗疲勞能力考驗比較大，此時就需要一體化的鑄件或者是冷焊形成的強度高穩定性強的鑄件。

如今航天活動已經比較常規，但主要還是大國的玩具，太空中預防冷焊也做的很到位，現代很少因為此問題導致衛星發射失敗，發射失敗主要還是火箭製造問題或者是入軌時的測控問題。

『陸』 如果兩塊金屬在太空中接觸，就會熔接在一起，為什麼

類似的問題我以前詳細回答過，這里就簡單說幾句。

首先，太空中兩塊金屬如果只是接觸，不會發生「熔接在一起」的現象。

太空中沒有氧氣，不會使金屬表面產生氧化膜，有人就以為必然發生冷焊，其實不然，氧化膜不是金屬粘接的唯一阻礙因素。困兄

金屬是晶體（你不要覺得奇怪），原子之間按照晶格相互鏈接在一起形成整體，這個晶格對其它原子的加入是排斥的。

為了讓晶格接受新的原子，需要額外給它能量。比如加壓、加熱、通電或者摩擦。

所以，冷焊的發生需要外部條件，不是挨在一起就能完成的。單純自由電子的漂移並不能促成原子牽手。

之前美國發射的伽利略號探測器就發生過一起冷焊事故，它的主天線表面鍍了金，金在發射的過程中由於振動相互摩擦造成冷焊，天線在發射入軌後無法展開，地面操作人員想了很多辦法都以失敗告終，最後不得不用一個小天線來代替主天線，傳輸效率大打折扣。請注意，黃金是最容易發生冷焊的金屬，它也需要摩擦才能粘在一起。

黃金的表面沒有氧化層，你有聽說過金庫里的金條都粘在一起分不開的嗎？沒有吧！

這種現象是存在的，在學術和技術上稱為「冷焊」，雖然還不清楚人類有沒有在太空中做過這樣的實早缺驗，但是這樣的事情卻在太空中發生過。美國人發射的一架探測器曾經發生過這樣的事情，這架探測器本來是要去探測幾大行星的，在探測完金星水星之後，其天線旋轉軸就被冷焊焊住了，沒辦法只好啟用了備用天線，但是效率只有主天線的百分之一。

那麼為什麼會發生這種現象呢？其實道理也很簡單，就是兩塊相同的金屬在太空真空環境下接觸的時候，其兩個接觸面表層的原子之間沒有任何阻擋，那麼在接觸的時候兩個表層上的原子就會相互抓住對方，使之成為一體，冷焊現象就是這樣發生的。美國人的探測器之所以出現那種狀況，就是因為其旋轉軸的金屬連接處處理的太簡單，探測器的進入太空之後，經過一段時間的使用，上面的氧化層被磨掉了，在暫停使用的時候，冷焊現象就發生了。

那麼這地球上為什麼很少看到這種現象呢？其實主要有兩個原因，首先就是金屬的裸露面會迅速氧化，形成一個氧化層，這樣兩塊金屬在一塊的時候，會因為氧化層的阻隔而無法發生冷焊現象，還有一個原因就是地球上空氣的存在會使兩塊金屬之間有所阻擋，所以兩塊金屬的金屬原子難以直接相連，那麼冷焊現象當然就不容易發生了。

但是地球上也並不是絕對不會發生這種現象，如果兩塊金屬的表層不氧化，並且之間沒有空氣等東西隔開的話，把它們放到一起擠壓一下，使其接觸面的原子充分的接觸，也是會發生冷焊現象的。

這個現象在太空 探索 中非常重要，其實科學上有一個專有名詞來形容這種現象，「冷焊」。傳統的焊接需要高溫將兩塊等待焊接的金屬融化，熔融狀態下的金屬相互擴散、融合到一起，降溫之後固化連接到一起。

冷焊則是指在常溫甚至低溫狀態下，兩塊金屬碰到一起後融為一體的現象。對於這種現象，費曼曾經開玩笑地形容說：因為兩塊金屬中的原子搞不清楚自己到底屬於哪一塊金屬，於是乾脆融合到了一起。

這自然是玩笑話，原子不會有意識，但金屬原子的擴散確實真實發生的。通常情況下我們觀察不到這種現象，是因為地球表面充滿了大氣，將兩塊金屬放到一起，他們之間還是會有隔層，例如氧化層或者空氣層。這些隔層組織了金屬原子的自由擴散，使得通常情況下兩塊金屬無法自動合為一體。但在太空之中，沒陸尺辯有氧化層和氣體層的阻隔，兩塊金屬的原子可以自由擴散，無縫銜接到一起後，於是就會發生「冷焊」現象。

這種現象對太空 探索 影響很大。例如上世紀美國發射的伽利略號木星探測器，就是由於發生了冷焊現象，造成天線無法按計劃打開，信號傳導大受影響。因此為了防止這種現象發生，折疊裝置、傳動裝置之間都會使用油類或其他物質相互隔開，避免兩塊分離的金屬靠在一起時融合到一起，影響正常功能。

『柒』 兩塊金屬在太空中接觸，會直接熔接到一起，為什麼會這樣呢

這個情況確實超出了一部分人的認知，看起來非常神奇。如果兩塊相同類型的金屬在空間中接觸，它們將粘合並永久地粘在一起，這種神奇的效果被稱為冷焊。

1991年的時候，有航天器出現了冷焊造成的故障，當時伽利略號航天器的天線被鎖住了，但這個天線從未打開使用過。後來發現，傘形天線在航天器離開地球後被冷焊效應黏連了，造成天線在航天器起飛後無法正常打開使用腔虧早。因此，設計人員必須在設計這些航天器的同時牢記冷焊效應以防止將來出現問題。在空間站外的空間真空中使用的金屬器件需要空盯塗有塑料或用塑料覆蓋，以防止它們粘在一起。降低意外冷焊風險的最簡單方法就是減少活動部件的數量。相鄰的零件防止使用類似的金屬製成，如果是必須的活動部件，例如艙門，一般都帶有密封圈，防止金屬粘合而無法打開。