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木星探测器在太空尝试开天线失败上万次,原因是没有涂抹润滑脂!

2020-11-30 28 11/30

两块表面粗糙度比较细的铁块表面都会有部分粘滞的效果,当然这并不是一个整体,只是表示在足够平整时分子间的作用力(范德华力)会将两个表面紧紧贴在一起,但这与一个整体的距离还相距遥远,因为此时两者之间的“粘合力”仍然只是物体之间的相互作用力范畴内!

做过钳工的朋友应该对这种现象记忆犹新,因为两个加工极为平整的铁块表面贴合时会有一种粘滞的感觉!但无论再平整,在大气环境下,两个表面是难以长到一起的!不过这是一种叫做冷焊的现象,这种现象在大气中是有条件实现的,一般可以应用机械力、电力或者分子力使焊材扩散到对象表面的一种方式!但在真空中两块平整表面却比较容易发生冷焊现象,因为没有了氧化层的干扰,金属原子间通过原子扩散交换也能达到类似焊接的目的,而且这种焊接没有热应力的干扰,只要时间足够久,焊接质量是相当不错的!

当然也并不是所有的金属都容易冷焊,超薄金纳米线的接触以及扩散与最终合成一体的过程,中间并无加热过程,而是原子扩散的结果!

上图是首先使纳米线断裂后在电子束的照射下表面露出,再在纳米片段相互靠近观测到了发生表面扩散,最后完全融合到了一起,材料缺陷消失!

当然现在已经这种方式已经成了修复金属表面微损的重要方式,现实操作中明显难以存在真空等这样的条件,而是使用机械力或者电流等条件配合,实现表面修复过程或者焊接等!不过这种在地球上用来修复表面的手段却曾经造成重大事故,这就是伽利略号木星探测器高增益天线无法打开的原因,因为镀金表面的天线反射伞状骨架在高真空的轨道上发生了冷焊,粘接在了一起!地面人员尝试13000多次后都无法打开,最终放弃转而使用通信速率比较低的天线通讯!造成事故的原因很明显是冷焊,但真正的原因是操作人员没有按要求涂抹润滑油脂,否则天线就不会在太空中发生冷焊现象了!

可怜的伽利略木星探测器,左图是完全打开时的样子,右图是冷焊后半开的状态,当然伽利略仍然使用低增益天线完成了木星探测的关键任务,但如果能完全打开的话,相信它的成果会更丰富!

上图是伽利略木星探测器的详细结构,请注意顶部伞状高增益天线,在顶部的顶部是低增益天线(高增益天线信号发射速率为134 千比特/秒,低增益天线的发射速率仅为8至16比特/秒),但也就是这个低增益天线,居然在伽利略14年的探测生涯中从配角直接成为主角,也许连NASA的科学家都是未曾考虑到的!

上图这张经典的木卫二(欧罗巴)的照片就是伽利略探测器的杰作,当然它的功绩远不止此,有兴趣的朋友可以搜索下,相信会令您大开眼界

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