中国航天发展史大事件,航天技术是第几次工业革命，中国航天发展史大事件

纪·

“伽利略号”在太空中曾遇到冷焊的麻烦“伽利略”在Tai 空遇到了冷焊的麻烦。

说到焊接，你第一个想到的一定是火花四溅的场景。通过加热或加压打破金属原有的原子键，冷却后再形成新的原子键，从而实现两种金属材料的连接，这是最常见的焊接方法。但这种方法不仅危险，焊接过程中产生的辐射和烟雾对人体和环境非常不友好，而且焊接材料还会出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，缩短材料寿命。

长期以来，人们想了许多方法来克服这些缺陷，包括向焊接熔池中充入惰性气体，用聚焦激光束作为热源轰击焊件等。，但是这些方法并不能避免所有的问题。直到近几年，一种新的焊接技术——摩擦焊的兴起，才终于解决了上述问题，而这种技术的出现，或许可以归结为航空航天史上的一次失败。陷入困境的“伽利略”

伽利略是美国宇航局制造的木星探测器。它的工作使人类获得了木星大气的第一手资料，极大地增进了人们对木星的了解。可以算是NASA发射的最成功的探测器之一。但“伽利略”从诞生到退役经历了种种磨难，包括技术、资金、舆论的压力，甚至一度有项目流产的风险。

1989年，“伽利略”终于发射升空，但又一次意外的失败让伽利略差点没能完成使命。1991年，“伽利略”借助金星的动力完成了第一次加速过程。在第二次返回地球的途中，研究人员发出了部署高增益天线的指令，该天线使探测器能够在遥远的木星上将数据传回地球。为了防止天线在阳光下受损，飞船发射时天线像伞一样折叠起来，接到指令后再展开。完全展开后，向地面发送了一个确认信号，但科学家们从未等到这个信号。

为了弄清楚远处的伽利略到底发生了什么，科学家们利用伽利略发回的飞行姿态等有限数据，在地球上进行分析和模拟。在排除了各种可能性之后，科学家们终于发现天线无法完全展开，因为三根杆子粘在一起，使得天线看起来像一把无法完全展开的破伞。

科学家们使用了几种方法试图分离天线。第一招是热胀冷缩。他们通过远程指令旋转探测器，将天线长时间暴露在阳光下，然后将其放在保护罩的阴影中冷却。希望温差产生的应力能把天线分开，但是失败了。第二招是影响。工程师们试图旋转伽利略的另一个更小的天线来冲击高增益天线，希望由此产生的振动可以使骨架弹开。不幸的是，它在六次撞击后失败了。第二次尝试失败后，工程师们使用了最后一种方法:反复重启。他们以特定频率反复开启用于打开天线的驱动器，以增加展开动作的力量，希望一举“开伞”。

可惜这些方法都无效。无奈之下，科学家只能让另一套用于短距离通信的低增益天线先行，接收传输速度慢、清晰度低的数据。后来随着地面接收技术和信息压缩技术的进步，科学家得到了足够的探测数据。冷焊效应及反冷焊方法

为什么高增益天线的骨架被卡得那么牢，以至于绞尽脑汁的科学家都束手无策？进一步的研究表明，这些金属天线完全融合在一起，就像被焊接在一起一样。我们自然不能指望一个小小的外力就能轻易把他们分开。

在极端低温低压的真空空环境中，怎么会出现“焊接”这样的现象？科学家称这种现象为冷焊效应。当飞船处于超高真空空环境时，飞船金属部件表面只有单一类型的原子，没有其他东西将它们分开。这些原子会相互扩散，甚至不同程度地相互粘连，直到进一步粘连成一个整体，出现类似焊接的现象。

伽利略的高增益天线之所以是冷焊的，是因为伽利略在发射L 空之前，已经在地面进行了多次运输和测试。在这些过程中，覆盖在几个骨骼上的润滑物质和氧化层会因摩擦而磨损。再加上超高真空、同一金属材质、一定压力等几个冷焊条件的满足，最终导致了冷焊的发生。

自然了，在航天工作中一旦发生这样的情况是非常不利的，轻则像“伽利略号”这样影响科研工作的完成程度，重则甚至可能报废天价的人造航天器。那么，该怎么避免真空冷焊现象呢？中国科学院兰州化物所的科学家自20世纪80年代初就结合“风云一号”气象卫星开始进行空间环境的润滑与防冷焊技术的研究，目前已经积累了相当多的研究成果。

冷焊技术使焊接更简单自然，航天工作一旦发生这样的情况，是非常不利的，小到“伽利略”号，大到科研完成程度，甚至有报废天价人造飞船的可能。那么，如何避免真空冷焊现象呢？从上世纪80年代初开始，中科院兰州化工研究所的科学家结合风云一号气象卫星，开始研究空环境的润滑和防冷焊技术。目前，已经积累了相当多的研究成果。冷焊技术使焊接更容易。

用于冷焊的工字钢/铝棒用于冷焊的工字钢/铝棒

冷焊预防的研究通常从冷焊的发生条件入手，分析环境压力(真空度)、材料接触面压力、材料表面光洁度等主要影响因素。科研人员在利用卫星进行Tai 空空之间冷焊试验的同时，在地球上进行了大量的地面模拟试验。试验结果表明，在金属材料表面涂覆氧化层是防止冷焊最经济有效的方法。根据研究成果，兰州化工学院科研人员利用高性能固体润滑涂层技术和长寿命润滑膜技术，有效解决了天宫二号空站零部件的润滑和防冷焊问题，保障了神舟十一号飞船与天宫二号的成功对接。冷焊技术与现代工业

冷焊在航空航天研究中并不流行，但在地面工业领域却显示出巨大的威力。冷焊，工业上称为摩擦焊，是美国焊接学会于1991年发明的一种焊接新技术。其原理与冷焊的效果完全一致。在低温低压条件下，两种相同的金属通过剧烈的搅拌、摩擦和结合处的压力，可以迅速结合在一起。

与其他焊接技术相比，摩擦焊技术的优势是明显的。首先，摩擦焊接的全过程是在材料的塑性状态下实现的，无需高温熔化和冷却凝固，使得焊缝一致性高，无热裂纹、夹渣、气孔等焊接缺陷。，以及优异的机械性能；另外，摩擦焊接时不需要填充剂和保护气体，大大简化了焊接工艺；最重要的是，摩擦焊接不需要额外的燃料、激光等热源，焊接过程不会排放废气，更加节能环保。

目前，摩擦焊技术在航空制造业已经达到了产业化应用的阶段，波音、洛克希德·马丁等航空巨头都采用了这项技术。在汽车工业中，越来越多的零件是通过摩擦焊生产的。我们知道，铝、镁合金等轻合金在焊接中存在一些缺点，如接头软化严重，容易形成氧化膜，容易产生气孔和热裂纹，焊接变形严重。摩擦焊接可以解决这样的问题。2005年，福特公司使用这种技术焊接镁铝合金。可以说摩擦焊是最适合镁铝合金的焊接工艺之一。近年来，摩擦焊接也被用于制造地铁机车。2010年，广州地铁3号线城轨车辆车体广泛采用摩擦焊。所以，摩擦焊在未来真的很有前途。

航天史上的一个小故障引起行业如此大的变化，你没想到吗？