当前位置: 液体金属 >> 液体金属市场 >> 怎样将两块金属合二为一在宇宙中,只需将它
年,伽利略的木星探测器从亚特兰蒂斯号航天飞机上发射升空,踏上了前往木星的旅程。
整个行程历时6年,直到年底,伽利略号木星探测器才抵达木星轨道。在最初的长期飞行过程中,伽利略上的通信天线默认是折叠的,但在飞行一年后,当科学家们想打开天线进行数据传输时,意想不到的事情发生了,天线无法打开,原因是天线粘在一起了。其实说“黏”不太合适。更像是我们通常所说的焊接。这是怎么回事?
如果想让两块金属合二为一,应该怎么做?在地球上,我们能想到的最好的方法恐怕就是焊接了。焊接简单地说就是加热两块金属即将接触的部分。在高温的作用下,金属分子的运动速度加剧,金属熔化成熔融状态,两块金属的分子迅速相互扩散,最终结合在一起。
在宇宙中,如果想让两块金属合二为一,不需要像在地球上那么麻烦。我们不需要暖气。我们只需要把两块金属放在一起,互相接触,它们就能自然地融合成一块。这种现象被称为冷焊。
这种冷焊现象就是伽利略木星探测器天线无法正常打开的原因。什么是冷焊现象?为什么两块金属能结合在一起?我们来谈谈金属内部的情况。在一块金属的表面上,它似乎是一个静止的整体,但实际上,它内部的原子无时无刻不在运动。温度的本质是运动。当一个物体处于绝对静止状态时,它的温度会达到绝对零度,而即使在空无一物的宇宙中,它的平均温度也只有-.15摄氏度,离-.15的绝对零度还很远,所以没有什么是绝对静止的。
金属中原子的运动不同于气体和液体中的运动。在理想状态下,金属原子的排列是规则有序的,原子之间多余的部分不足以容纳一个原子。
但是,理想状态只存在于理想中。现实中,金属材料总会存在微观缺陷,会让一些本该有原子的位置空出来。由于空位的存在,周围的原子会向空位移动,移动会产生新的空位,形成金属内部原子的不规则扩散运动。了解了金属内部的世界,我们就可以谈论冷焊现象了。宇宙接近真空。在星系中,平均每立方厘米只有大约一个粒子,而在星系之间更空旷的空间中,平均每立方厘米可能只有一个粒子。
在接近真空的环境下,当我们把两块金属放在一起时,由于中间没有空气、灰尘等其他杂质,它们会亲密地贴在一起。
这时两种金属边界上的原子就有些混乱了。一边是和自己一样的金属原子,一边是和自己一样的金属原子。那么“我”到底是哪一边呢?还是我们都在一起?所以金属内部原子的随机扩散不再局限于自身金属,两种金属开始互相扩散,于是合二为一,这就是冷焊。冷焊有很多优点,整个粘接过程非常快,不会出现变形,强度与金属本身的强度一致,但是冷焊对环境要求非常高。在地球上,没有绝对的真空环境。在两个看似紧密相连的金属之间有大量的气体分子、灰尘和氧化层。要屏蔽的东西太多了,原子也不是傻子。当然,它们能分辨出自己是哪边的,所以自然不会隔着很多障碍传到另一边的金属上。
那么我们能否在地球上创造一个真空环境来实现冷焊呢?可以,但是和我们平时存放衣服食物的时候抽真空不是一回事。我们这种抽真空跟真空差一千里。
创造超真空环境,需要密封性能极高的腔体,然后使用机械泵、离子泵、分子泵等。这不是一件容易的事。即使在这里,也只能达到10-9帕斯卡,而月球的真空环境约为10-10帕斯卡,其平均每立方厘米的粒子数约为8万个,与银河系每立方厘米一个粒子的真空环境相差甚远。
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