В условиях космического вакуума два металлических объекта, прижатых друг к другу, способны самопроизвольно соединяться без нагрева. Это явление связано с отсутствием кислорода, из-за чего защитный оксидный слой на поверхности металлов разрушается, и свободные электроны мгновенно перемещаются между деталями, объединяя их в единое целое.

Механизм холодной сварки в космосе

На Земле металлические поверхности покрыты тончайшей пленкой оксида, которая формируется при контакте с кислородом и служит изолирующим барьером. В космосе, где воздуха нет, этот слой не восстанавливается, а экстремальные условия способствуют разрушению оставшейся пленки. На микроскопическом уровне поверхность металлов напоминает миниатюрные горные хребты. При сжатии или вибрации детали соприкасаются, их микроскопические выступы деформируются, полностью разрушая защитный слой. Дополнительно солнечная и ионная радиация на орбите удаляет остатки оксидов, оставляя атомы металлов открытыми для соединения.

Особую склонность к такому сцеплению проявляют золото и платина, которые практически не образуют оксидной пленки даже на Земле. Мягкость золота позволяет ему идеально повторять форму любой поверхности и быстро прилипать к ней.

Влияние на космическую технику

Для инженеров космической отрасли холодная сварка представляет серьезную проблему, способную привести к заклиниванию люков, блокировке развертываемых конструкций или фиксации крепежных элементов. Примером последствий этого явления стал космический аппарат Galileo, запущенный к Юпитеру в 1989 году. Вибрации при старте и потеря смазки привели к разрушению защитного слоя на деталях антенны, что вызвало их сваривание в вакууме и не позволило антенне полностью раскрыться в 1991 году.

Методы предотвращения холодной сварки

Для защиты оборудования от самопроизвольного соединения применяются различные методы:

• Анодирование для создания прочного искусственного оксидного слоя.
• Использование сухих смазок, таких как дисульфид молибдена, на движущихся частях.
• Сочетание разнородных металлов с различной кристаллической структурой, что препятствует легкому перемещению электронов между ними.

Перед запуском все оборудование проходит испытания на вибростендах и в вакуумных камерах, поскольку сильное трение может вызвать холодную сварку даже в лабораторных условиях на Земле.