太空焊接金属会有什么后果

『壹』 如果两块金属在太空中接触，就会熔接在一起，为什么

两块表面洁净的金属，在高真空度的条件下紧密贴在一起，时间久了以后就会粘合到一起，这叫做“冷焊现象”。

物理学告诉我们，原子的微观热运动，在宏观层面就是温度；热力学和量子力学都告诉我们，绝对零度不可达到，微观层面的热运困弊磨动始终存在。

固体金属的原子之间由化学键连接，两块金属在高真空状态下接触，由于它们之间没有其他物质的阻碍，两侧金属的原子在热运动提供的动能下，会发生随机的漂移，然后在表面层缓慢地相互渗透和扩散，最终导致两块金属粘在一起，这就是冷焊现象。

非金属物质，不同的金属之间，也可能发生冷焊现象，主要看材料本身的延展性，以及两侧材料的相容性，接触压力等等。

在空气中的两块金属很难发生冷焊现象，这是因为空气中的金属很容易在表面生成氧化物，阻碍了金属原子的相互渗透，另外接触时由于表面不可能绝对光滑，空气中的气体分子也会阻碍金属原子的相互渗透，但是在真空中，冷焊现象将会很明显。

冷焊现象对人类有好处也有坏处，比如在1989年，美国NASA发射了伽利略号木星探测器，在离开地球时发现飞船的主天线无法完全打开，主天线一共18根，有3根无法打开，好在备用天线能用。

这导致飞船与地球之间的传输效率大打折扣，本来主天线完全打开能以每秒134K的速度向地球传送信息的，现在每秒只能传输大约1K的数据，正是因为该故障，伽利略号木星探测器不得不放弃几个预先安排好的任务，比如对木卫一的探测等等。

经过研究发现，伽利略号主天线无法完全打开的原因正是“冷焊现象”，伽利略号本定于1986年发射的，后来因为挑战号失事发射时间被推迟，经地面的多次改造和长时间的储存，折叠主天线由于冷焊现象粘在一起，导致升空汪斗后无法正常打开，经此教训之后，以后的航天器都会对可能发生冷焊的地方进行特殊处理。

现在，人们根据冷焊发生的原理，发明了各种各样的冷焊机，比如手钳冷焊机无需使用电能也能焊接，原理是施加压力把金属（铝、铜、铂、锡等等）表面积扩大，使原来阻碍焊接的保护膜破裂，然后在负载的作用下，让洁净的金属基质紧密接触并融合，实现原子层面的连接。

这种现象是存在的，在学术和技术上称为“冷焊”，虽然还不清楚人类有没有在太空中做过这样的实验，但是这样的事情却在太空中发生过。美国人发射的一架探测器曾经发生过这样的事情，这架探测器本来是要去探测几大行星的，在探测完金星水星之后，其天线旋转轴就被冷焊焊住了，没办法只好启用了备用天线，但是效率只有主天线的百分之一。

那么为什么会发生这种现象呢？其实道理也很简单，就是两块相同的金属在太空真空环境下接触的时候，其两个接触面表层的原子之间没有任何阻挡，那么在接触的时候两个表层上的原子就会相互抓住对方，使之成为一体，冷焊现象就是这样发生的。美国人的探测器之所以出现那种状况，就是因为其旋转轴的金属连接处处理的太简单，探测器的进入太空之后，经过一段时间的使用，上面的氧化层被磨掉了，在暂停使用的时候，冷焊现象就发生了。

那么这地球上为什么很少看到这种现象呢？其实主要有两个原因，首先就是金属的裸露面会迅速氧化，形成一个氧化层，这样两块金属在一块的时候，会因为氧化层的阻隔而无法发生冷焊现象，还有一个原因就是地球上空气的存在会使两块金属之间有所阻挡，所以两块金属的金属原子难以直接相连，那么冷焊现象当然就不容易发生了。

但是地球上也并不是绝对不会发生这种现象，如果两块金属的表层不氧化，并且之间没有空气等东西隔开的话，把它们放到一起挤压一下，使其接触面的原子充分的接触，也是会发生冷焊现象的。

这个现象在太空 探索 中非常重要，其实科学上有一个专有名词来形容这种现象，“冷焊”。传统的焊接需卜顷要高温将两块等待焊接的金属融化，熔融状态下的金属相互扩散、融合到一起，降温之后固化连接到一起。

冷焊则是指在常温甚至低温状态下，两块金属碰到一起后融为一体的现象。对于这种现象，费曼曾经开玩笑地形容说：因为两块金属中的原子搞不清楚自己到底属于哪一块金属，于是干脆融合到了一起。

这自然是玩笑话，原子不会有意识，但金属原子的扩散确实真实发生的。通常情况下我们观察不到这种现象，是因为地球表面充满了大气，将两块金属放到一起，他们之间还是会有隔层，例如氧化层或者空气层。这些隔层组织了金属原子的自由扩散，使得通常情况下两块金属无法自动合为一体。但在太空之中，没有氧化层和气体层的阻隔，两块金属的原子可以自由扩散，无缝衔接到一起后，于是就会发生“冷焊”现象。

这种现象对太空 探索 影响很大。例如上世纪美国发射的伽利略号木星探测器，就是由于发生了冷焊现象，造成天线无法按计划打开，信号传导大受影响。因此为了防止这种现象发生，折叠装置、传动装置之间都会使用油类或其他物质相互隔开，避免两块分离的金属靠在一起时融合到一起，影响正常功能。

『贰』 太空中两块金属为什么会焊到一起呢

在地球上，金属之间想要牢固连接在一块，需要焊接到一起才行，金属只要不通过焊接，相互之间碰撞也不会走到一起，但这种情况要是到了太空中，那可就不一样了。

太空中，两块金属要是碰到一起，那想分开可就难了，太空中的两块金属一旦相吻，那就会牢牢焊接到一块不分开，这种情况，在学术和技术上，有一名词叫冷焊。我们地球上的冷焊技术是利用压力来焊接一些金属，不需要用电，用气，也无需加热，也不需用填料和焊剂，焊接起来的电线结实牢固，常用于发动机漆包线的焊接。

不过随着太空科技的不断进步，未来太空中发生这种冷焊现象的可能性会越来越少，主要是材料不同。想要在太空中立足，就必须要研制适合太空生存的新型材料，地球上能使用的普通金属是不行的，需要一种特殊的金属，现在我们的飞行器还是使用的一些普通金属。这并不能适应未来太空的探索，尤其是未来载人探索的宇宙飞船的所用材料，必须要用更加强硬安全，适合太空环境的新型材料

『叁』 如果两块金属在太空中接触，就会熔接在一起为什么

压力和温度作用下，原子做扩散运动，粒子之间作用力对粒子的束缚变小，那么反过来太空环境下压力和温度低那么作用力对粒子的束缚就会增强。同种金属光滑表面接触，此时粒子之间距离可以迹脊达到很近足够粒子间作用力发挥作用，自然就会束缚在一起，绝友宏观上就表现为所谓的冷焊

看来不光火是运动，各种物质之所以能组织在一起以及它们各自表现出来的各种特性，都是原子层面运动的体现，固液气、可塑不可塑都是运动程度的表现，如果不运动了，恐怕就是一片微尘了。

在太空中,由于物体之间没有空气的阻挡,当两块相同的金属碰到一起时,接触面的原子就会开始扩散,两块金属的原子慢慢地融合在一起,不分彼此,于是就发生了“冷焊”现象。

『肆』 如果两块金属在太空中接触，将会发生什么

这种现象不称为冷焊接，已广泛用于工业生产。虽然它被称为冷焊接，但它不是因为空间太冷，并且两种金属被冷冻在一起。由于这种现象探索空间，人类已经课程。 NASA于1989年推出了Galieron Jupiter探测器。发射前的所有检查都是正常的。但是，在检测器进入空间后，发现主天线不能完全打开。有一个备用天线很好，否则整个任务只能声明结尾。

当空间是高真空环境时，当两个平滑的金属接触时，接触表面没有氧化物层。由于没有空气阻碍，它将非常接近，基于扩散现象，接触表面的原子将更有可能连接在一起，最终导致两个块金属粘在一起，所以冷焊接现象发生。而且，空间是一种有氧环境，即使氧化物层研磨，金属表面也不会被氧化，这加剧了冷焊接现象的发生概率。在地球上不容易发生冷焊接现象，即，因为金属暴露在液告空气中，大部分存在氧化物层，并纯闷且通常在两个接触面之间存在空气层。

伽利略木星探测器的折叠天线具有冷焊，因为在可移动界面处处理不当，加上后造成的摩擦力，导致冷焊接现象。冷焊接使得可能发生故障，例如加速轴承磨损，导致难以拉伸太阳能电池翅膀。为了响应空间场中的这种危险，可以在接触表面或润滑剂上选择无自由空间配偶和电镀膜，或者可以减少金属之间的摩擦力，有效地降低冷焊接现象的概率。虽然冷焊接现象是有害的，但也有一个好的一面。由于在焊接过程中高温加热的需要，该材料具有很少的收缩，因此焊接口不易产生小裂缝，因此焊接后的强度高，不容易破裂。

『伍』 如果两块金属在太空中接触，就会熔接在一起，为什么

没那么邪门，要不然载人航天中飞船怎么分离?这种现象是所谓的“冷焊”，多发生于光洁、无氧化层隔离的金属面之间，需要一定的外力压迫，才能使两块金属结合在一起。

在地球上这种现象也会发生，中学物理中有个实验，就是将一块铅金属一分为二，然后将切面对在一起，用东西夹起来，过一段时间两者又会结合在一起。其实是由于微观层面物质的扩散有关，铅这种重金属的熔点并不是特别高，而重金属的氧化较为困难，表面没有氧化膜，铅金属块的切面就十分平整光滑，铅原子的自由扩散会向着对方渗透，于是在切面上又出现新的结晶，最终连结在一起。这并不是什么特别神秘的现象，和常见的焊接不通过，常见的焊接是直接利用高温使金属熔化，同时焊条中也有金属材料，于是在焊接处形成新的金属团，将两个构件连接起来。

而冷焊的优点也使得冷焊在航天中可能也有一定的应用，冷焊并不需要特别地加热，是在常温下进行，同时由于是金属原子自由扩散引发，所以接头的应力能比较均匀地分布在全部胶面上，金属的抗疲劳能力更强，对于承受频繁压力、震荡的金属构件，对金属的抗疲劳能力考验比较大，此时就需要一体化的铸件或者是冷焊形成的强度高稳定性强的铸件。

如今航天活动已经比较常规，但主要还是大国的玩具，太空中预防冷焊也做的很到位，现代很少因为此问题导致卫星发射失败，发射失败主要还是火箭制造问题或者是入轨时的测控问题。

『陆』 如果两块金属在太空中接触，就会熔接在一起，为什么

类似的问题我以前详细回答过，这里就简单说几句。

首先，太空中两块金属如果只是接触，不会发生“熔接在一起”的现象。

太空中没有氧气，不会使金属表面产生氧化膜，有人就以为必然发生冷焊，其实不然，氧化膜不是金属粘接的唯一阻碍因素。困兄

金属是晶体（你不要觉得奇怪），原子之间按照晶格相互链接在一起形成整体，这个晶格对其它原子的加入是排斥的。

为了让晶格接受新的原子，需要额外给它能量。比如加压、加热、通电或者摩擦。

所以，冷焊的发生需要外部条件，不是挨在一起就能完成的。单纯自由电子的漂移并不能促成原子牵手。

之前美国发射的伽利略号探测器就发生过一起冷焊事故，它的主天线表面镀了金，金在发射的过程中由于振动相互摩擦造成冷焊，天线在发射入轨后无法展开，地面操作人员想了很多办法都以失败告终，最后不得不用一个小天线来代替主天线，传输效率大打折扣。请注意，黄金是最容易发生冷焊的金属，它也需要摩擦才能粘在一起。

黄金的表面没有氧化层，你有听说过金库里的金条都粘在一起分不开的吗？没有吧！

这种现象是存在的，在学术和技术上称为“冷焊”，虽然还不清楚人类有没有在太空中做过这样的实早缺验，但是这样的事情却在太空中发生过。美国人发射的一架探测器曾经发生过这样的事情，这架探测器本来是要去探测几大行星的，在探测完金星水星之后，其天线旋转轴就被冷焊焊住了，没办法只好启用了备用天线，但是效率只有主天线的百分之一。

那么为什么会发生这种现象呢？其实道理也很简单，就是两块相同的金属在太空真空环境下接触的时候，其两个接触面表层的原子之间没有任何阻挡，那么在接触的时候两个表层上的原子就会相互抓住对方，使之成为一体，冷焊现象就是这样发生的。美国人的探测器之所以出现那种状况，就是因为其旋转轴的金属连接处处理的太简单，探测器的进入太空之后，经过一段时间的使用，上面的氧化层被磨掉了，在暂停使用的时候，冷焊现象就发生了。

那么这地球上为什么很少看到这种现象呢？其实主要有两个原因，首先就是金属的裸露面会迅速氧化，形成一个氧化层，这样两块金属在一块的时候，会因为氧化层的阻隔而无法发生冷焊现象，还有一个原因就是地球上空气的存在会使两块金属之间有所阻挡，所以两块金属的金属原子难以直接相连，那么冷焊现象当然就不容易发生了。

但是地球上也并不是绝对不会发生这种现象，如果两块金属的表层不氧化，并且之间没有空气等东西隔开的话，把它们放到一起挤压一下，使其接触面的原子充分的接触，也是会发生冷焊现象的。

这个现象在太空 探索 中非常重要，其实科学上有一个专有名词来形容这种现象，“冷焊”。传统的焊接需要高温将两块等待焊接的金属融化，熔融状态下的金属相互扩散、融合到一起，降温之后固化连接到一起。

冷焊则是指在常温甚至低温状态下，两块金属碰到一起后融为一体的现象。对于这种现象，费曼曾经开玩笑地形容说：因为两块金属中的原子搞不清楚自己到底属于哪一块金属，于是干脆融合到了一起。

这自然是玩笑话，原子不会有意识，但金属原子的扩散确实真实发生的。通常情况下我们观察不到这种现象，是因为地球表面充满了大气，将两块金属放到一起，他们之间还是会有隔层，例如氧化层或者空气层。这些隔层组织了金属原子的自由扩散，使得通常情况下两块金属无法自动合为一体。但在太空之中，没陆尺辩有氧化层和气体层的阻隔，两块金属的原子可以自由扩散，无缝衔接到一起后，于是就会发生“冷焊”现象。

这种现象对太空 探索 影响很大。例如上世纪美国发射的伽利略号木星探测器，就是由于发生了冷焊现象，造成天线无法按计划打开，信号传导大受影响。因此为了防止这种现象发生，折叠装置、传动装置之间都会使用油类或其他物质相互隔开，避免两块分离的金属靠在一起时融合到一起，影响正常功能。

『柒』 两块金属在太空中接触，会直接熔接到一起，为什么会这样呢

这个情况确实超出了一部分人的认知，看起来非常神奇。如果两块相同类型的金属在空间中接触，它们将粘合并永久地粘在一起，这种神奇的效果被称为冷焊。

1991年的时候，有航天器出现了冷焊造成的故障，当时伽利略号航天器的天线被锁住了，但这个天线从未打开使用过。后来发现，伞形天线在航天器离开地球后被冷焊效应黏连了，造成天线在航天器起飞后无法正常打开使用腔亏早。因此，设计人员必须在设计这些航天器的同时牢记冷焊效应以防止将来出现问题。在空间站外的空间真空中使用的金属器件需要空盯涂有塑料或用塑料覆盖，以防止它们粘在一起。降低意外冷焊风险的最简单方法就是减少活动部件的数量。相邻的零件防止使用类似的金属制成，如果是必须的活动部件，例如舱门，一般都带有密封圈，防止金属粘合而无法打开。