Pokročilé vesmírne materiály. Zaujímavé fakty a užitočné rady

„Použitie kovov“ – Ortuť sa používa na plnenie teplomerov. V súčasnosti je veľa predmetov, ktoré v živote používame, vyrobených z kovov. Marcus Aurelius. Šijacie doplnky sú tiež vyrobené z ocele. Dobrý vodič tepla a elektriny (druhý po striebre). Oceľ sa používa na výrobu domácich potrieb. Kovy v našom živote.

„Lekcia kovov“ - kovy. Farebné 10%. Integrácia chémie s inými predmetmi. Nadbytočné železo mení človeka na agresívneho tvora s krutým, sebeckým charakterom. Chemické prvky, ktoré tvoria ľudské telo. Ukázalo sa, že zhovorčiví ľudia milujú hovoriť kvôli... množstvu ortuti v tele. V tele ješitných, arogantných ľudí prevláda zlato.

„Kovové prvky“ - Cín (lat. Cín poznal človek už v 4. tisícročí pred Kristom. Doba bronzová. Anničkov most v Petrohrade. Odlievanie železa. Sodík. Cárske delo. Zlato má mimoriadne vysokú tepelnú vodivosť a nízky elektrický odpor. Ihlice na šitie železné Discobolus Natrium, mäkký alkalický kov striebristo bielej farby.

„Kovová korózia“ - Všeobecné vlastnosti a výroba. Deštrukcia kovov a zliatin vplyvom prostredia sa nazýva korózia. Korózia kovov. Korózia kovov Spôsoby získavania kovov. Čo sa naučíte (tematický študijný plán). Kovové spojenie. Kovy v našom živote. Z dvoch kovov ten aktívnejší koroduje.

„Charakteristiky kovov“ - Železo. Hrdza a korózia kovov. Dobrá elektrická vodivosť. Kovy tvoria približne 70 % všetkých chemických prvkov. Kovy tvoria jeden zo základov civilizácie na planéte Zem. Všeobecné charakteristiky. Veľké množstvo sodíka a horčíka sa nachádza v morskej vode: - 1,05 %, - 0,12 %. Rôzne kovy.

"Neželezné kovy" - Kimberlitová rúra "Mir", priemer 1500 m, hĺbka 500 m hlinikáreň Sayan. Hliník cín meď volfrám nikel molybdén horčík striebro. Neželezné kovy sú odolné voči teplu, dobre vedú elektrický prúd a nehrdzavejú. Titán zlatá meď volfrám zinok olovený hliníkový cín. Ľahké neželezné kovy.

O mesiac uplynie presne polstoročie od prvého štartu rakety R-7, ku ktorému došlo 15. mája 1957. Táto raketa, ktorá stále nesie všetkých našich kozmonautov, je bezpodmienečným triumfom dizajnérskeho nápadu nad konštrukčným materiálom. Zaujímavosťou je, že presne 30 rokov po štarte, 15. mája 1987, sa uskutočnil prvý štart rakety Energia, ktorá, naopak, využívala množstvo exotických materiálov, ktoré boli pred 30 rokmi nedostupné.

Keď Stalin zadal Koroljovovi úlohu skopírovať V-2, mnohé z jeho materiálov boli pre vtedajší sovietsky priemysel novinkou, no v roku 1955 už zmizli problémy, ktoré mohli konštruktérom brániť v realizácii nápadov. Ktovie, materiály použité na vytvorenie rakety R-7 sa ešte ani v roku 1955 svojou novotou nerozlišovali - veď pri hromadnej výrobe rakety bolo treba počítať s nákladmi času a peňazí. Preto základom jeho konštrukcie boli dlho vyvíjané hliníkové zliatiny.

Predtým bolo v móde nazývať hliník „okrídlený kov“, pričom sa zdôrazňovalo, že ak konštrukcia nejazdí po zemi alebo po koľajniciach, ale lieta, musí byť vyrobená z hliníka. V skutočnosti existuje veľa okrídlených kovov a táto definícia už dávno vyšla z módy. Niet pochýb o tom, že hliník je dobrý, celkom lacný, jeho zliatiny sú pomerne pevné, ľahko sa spracováva atď. Lietadlo však nemôžete postaviť len z hliníka A v piestovom lietadle sa drevo ukázalo ako celkom vhodné (dokonca aj raketa R-7 má v prístrojovom priestore preglejkové priečky!). Hliník bol zdedený z letectva a raketová technológia začala tento kov využívať. Ale práve tu sa ukázala obmedzenosť jeho schopností.

hliník

"Okrídlený kov", obľúbený u leteckých dizajnérov. Čistý hliník je trikrát ľahší ako oceľ, veľmi tvárny, ale nie veľmi pevný.

Aby sa stal dobrým konštrukčným materiálom, musia sa z neho vyrábať zliatiny. Historicky prvý bol dural (dural, dural, ako ho najčastejšie nazývame) - tento názov dala zliatine nemecká spoločnosť, ktorá ho prvýkrát navrhla v roku 1909 (z názvu mesta Duren). Táto zliatina okrem hliníka obsahuje malé množstvo medi a mangánu, ktoré dramaticky zvyšujú jej pevnosť a tuhosť. Ale dural má aj nevýhody: nedá sa zvárať a je ťažké ho raziť (vyžaduje tepelné spracovanie). Časom získava plnú pevnosť, tento proces sa nazýva „starnutie“ a po tepelnom spracovaní musí zliatina znova vyzrieť. Preto sú časti z neho spojené nitovaním a skrutkami.

V rakete je vhodný iba pre „suché“ oddelenia - nitovaný dizajn nezaručuje tesnosť pod tlakom. Zliatiny obsahujúce horčík (zvyčajne nie viac ako 6 %) je možné deformovať a zvárať. Sú najhojnejšie na rakete R-7 (najmä všetky tanky sú vyrobené z nich).

Americkí inžinieri mali k dispozícii pevnejšie hliníkové zliatiny obsahujúce až tucet rôznych komponentov. Ale v prvom rade, naše zliatiny boli horšie ako tie z oceánu, pokiaľ ide o rozsah vlastností. Je zrejmé, že rôzne vzorky sa môžu mierne líšiť v zložení, čo vedie k rozdielom v mechanických vlastnostiach. Pri konštrukcii sa často musíme spoliehať nie na priemernú pevnosť, ale na minimálnu, čiže garantovanú pevnosť, ktorá môže byť v našich zliatinách výrazne nižšia ako priemer.

V poslednej štvrtine 20. storočia viedol pokrok v metalurgii k vzniku zliatin hliníka a lítia. Ak boli predtým prísady do hliníka zamerané iba na zvýšenie pevnosti, potom lítium umožnilo výrazne odľahčiť zliatinu. Vodíková nádrž rakety Energia bola vyrobená zo zliatiny hliníka a lítia a teraz sú z nej vyrobené nádrže Shuttle.

A nakoniec, najexotickejším materiálom na báze hliníka je kompozit bóra-hliník, kde hliník hrá rovnakú úlohu ako epoxidová živica v sklolamináte: drží pohromade vysoko pevné bórové vlákna. Tento materiál sa práve začal zavádzať do domácej kozmonautiky - vyrába sa z neho krov medzi nádržami najnovšej modifikácie horného stupňa DM-SL, zapojeného do projektu Sea Launch.

Výber dizajnéra sa za posledných 50 rokov stal oveľa bohatším. Napriek tomu je hliník vtedy aj dnes kovom číslo 1 v rakete. Ale, samozrejme, existuje množstvo iných kovov, bez ktorých raketa nemôže letieť.

Nenahraditeľný prvok akýchkoľvek inžinierskych stavieb. Železo vo forme rôznych vysokopevnostných nehrdzavejúcich ocelí je druhým najčastejšie používaným kovom v raketách.

Všade tam, kde nie je zaťaženie rozložené na veľkú konštrukciu, ale je sústredené v bode alebo viacerých bodoch, víťazí oceľ nad hliníkom.

Oceľ je tuhšia - oceľová konštrukcia, ktorej rozmery by pri zaťažení nemali „plávať“, je takmer vždy kompaktnejšia a niekedy dokonca ľahšia ako hliník. Oceľ oveľa lepšie znáša vibrácie, je tolerantnejšia voči teplu, oceľ je lacnejšia, s výnimkou tých najexotickejších odrôd, nakoniec je oceľ potrebná na odpaľovaciu konštrukciu, bez ktorej raketa - no, viete...

Raketové tanky Noah môžu byť oceľové. Podivuhodný? Áno. Prvá americká medzikontinentálna raketa Atlas však používala nádrže vyrobené z tenkostennej nehrdzavejúcej ocele. Aby oceľová raketa zvíťazila nad hliníkovou, bolo potrebné radikálne zmeniť veľa vecí. Hrúbka steny nádrží pri motorovom priestore dosahovala 1,27 milimetra (1/20 palca), vyššie boli použité tenšie plechy a na samom vrchu nádrže na kerozín bola hrúbka len 0,254 milimetra (0,01 palca). A vodíkový horný stupeň Centaur vyrobený podľa rovnakého princípu má stenu hrubú ako žiletka – 0,127 milimetra!

Takáto tenká stena sa zrúti aj pod vlastnou váhou, takže svoj tvar drží výlučne vďaka vnútornému tlaku: od momentu výroby sú nádrže utesnené, nafúknuté a skladované pri zvýšenom vnútornom tlaku.

Počas výrobného procesu sú steny zvnútra podopreté špeciálnymi držiakmi. Najťažšou fázou tohto procesu je privarenie dna k valcovej časti. Muselo to byť vykonané jedným prechodom, v dôsledku čoho to niekoľko tímov zváračov, každý po dvoch pároch, urobilo v priebehu šestnástich hodín. brigády sa striedali každé štyri hodiny. Zároveň jeden z dvoch párov pracoval vo vnútri nádrže.

Nie je to ľahká práca, to je isté. Ale práve na tejto rakete sa Američan John Glenn prvýkrát dostal na obežnú dráhu. A potom to malo slávnu a dlhú históriu a blok Kentaur letí dodnes. V-2 mala mimochodom aj oceľové telo - od ocele sa úplne upustilo až na rakete R-5, kde sa oceľové telo ukázalo ako zbytočné kvôli odnímateľnej hlavici.

Aký kov možno umiestniť na tretie miesto „z hľadiska raketovej sily“? Odpoveď sa môže zdať zrejmá. titán? Ukazuje sa, že vôbec nie.

Hlavný kov elektrickej a tepelnej techniky. No nie je to zvláštne? Dosť ťažký, málo pevný, v porovnaní s oceľou - tavný, mäkký, v porovnaní s hliníkom - drahý, no napriek tomu nenahraditeľný kov.

Je to všetko o obrovskej tepelnej vodivosti medi - je desaťkrát väčšia ako lacná oceľ a štyridsaťkrát väčšia ako drahá nehrdzavejúca oceľ. Hliník je tiež horší ako meď z hľadiska tepelnej vodivosti a zároveň z hľadiska teploty topenia. A túto šialenú tepelnú vodivosť potrebujeme v samom srdci rakety – v jej motore. Vnútorná stena raketového motora je vyrobená z medi, ktorá zadržiava tritisícstupňové teplo raketového srdca. Aby sa stena neroztopila, je vyrobená z kompozitu - vonkajšia, oceľová, znáša mechanické zaťaženie a vnútorná, medená, preberá teplo.

V tenkej medzere medzi stenami prúdi palivo z nádrže do motora a potom sa ukazuje, že meď prevyšuje oceľ: faktom je, že teploty topenia sa líšia o tretinu, ale tepelná vodivosť je nižšia. desiatky krát. Takže oceľová stena vyhorí skôr ako medená. Krásna „medená“ farba trysiek motora R-7 je jasne viditeľná na všetkých fotografiách a v televíznych správach o preprave rakiet na miesto štartu.

Vnútorná „požiarna“ stena raketových motorov R-7 nie je vyrobená z čistej medi, ale z chrómového bronzu s obsahom iba 0,8 % chrómu. To o niečo znižuje tepelnú vodivosť, ale zároveň zvyšuje maximálnu prevádzkovú teplotu (tepelnú odolnosť) a uľahčuje život technológom - čistá meď je veľmi viskózna, ťažko sa spracováva rezaním a na vnútornej strane je potrebné frézovať rebrá bunda, pomocou ktorej je pripevnená k vonkajšej. Hrúbka zostávajúcej bronzovej steny je len milimeter, rebrá majú rovnakú hrúbku a vzdialenosť medzi nimi je asi 4 milimetre.

Čím nižší je ťah motora, tým horšie sú podmienky chladenia - spotreba paliva je nižšia a relatívna plocha je primerane väčšia. Preto je na nízkoťahových motoroch používaných na kozmických lodiach potrebné používať na chladenie nielen palivo, ale aj okysličovadlo – kyselinu dusičnú alebo oxid dusnatý. V takýchto prípadoch musí byť medená stena potiahnutá chrómom na strane, kadiaľ prúdi kyselina, kvôli ochrane. Ale aj toto musíte zniesť, keďže motor s medenou protipožiarnou stenou je efektívnejší.

Aby sme boli spravodliví, povedzme, že existujú aj motory s oceľovou vnútornou stenou, ale ich parametre sú, žiaľ, oveľa horšie. A nejde len o výkon či ťah, nie, hlavný parameter dokonalosti motora – špecifický impulz – sa v tomto prípade zníži o štvrtinu, ak nie o tretinu. Pre „priemerné“ motory je to 220 sekúnd, pre dobré - 300 sekúnd a pre tie najlepšie „cool a sofistikované“ motory, z ktorých sú tri v zadnej časti raketoplánu, - 440 sekúnd nie vďaka motorom s medenou stenou až tak dokonalému dizajnu, ako skôr tekutému vodíku. Vyrobiť takýto petrolejový motor je dokonca teoreticky nemožné. Zliatiny medi však umožnili „vytlačiť“ z raketového paliva až 98 % jeho teoretickej účinnosti.

Vzácny kov známy ľudstvu už od staroveku. Kov, bez ktorého sa nikde nezaobídete. Ako klinec, ktorý chýbal kováčskemu dielu v slávnej básni, drží všetko na sebe.

Je to on, kto spája meď a oceľ v kvapalnom raketovom motore, a to možno odhaľuje jeho mystickú podstatu. Žiadny z ostatných stavebných materiálov nemá nič spoločné s mystikou - mystické chodníky sa tiahnu výlučne za týmto kovom. A tak to bolo počas celej histórie jeho používania ľuďmi, podstatne dlhšie ako u medi či železa. Čo môžeme povedať o hliníku, ktorý bol objavený až v devätnástom storočí a relatívne lacný sa stal aj neskôr - v dvadsiatom.

Počas všetkých rokov ľudskej civilizácie mal tento neobyčajný kov obrovské množstvo využití a rozmanité profesie. Pripisovali sa mu mnohé jedinečné vlastnosti, ľudia ho využívali nielen pri svojej technickej a vedeckej činnosti, ale aj v mágii. Dlho sa napríklad verilo, že „všetky druhy zlých duchov sa ho boja“.

Hlavnou nevýhodou tohto kovu bola jeho vysoká cena, a preto sa vždy musel používať šetrne, alebo skôr rozumne - ako to vyžadovala ďalšia aplikácia, s ktorou nepokojní ľudia prišli. Skôr či neskôr sa za ňu našli iné náhrady, ktoré ju časom s väčším či menším úspechom vytlačili.

Dnes sa takmer pred našimi očami vytráca z takej nádhernej sféry ľudskej činnosti, akou je fotografia, ktorá takmer jeden a pol storočia robila náš život malebnejším a naše kroniky spoľahlivejšie. A pred päťdesiatimi (alebo tak nejako) rokmi začal strácať pôdu pod nohami v jednom z najstarších remesiel – razení mincí. Samozrejme, že mince z tohto kovu sa vyrábajú dodnes - ale výlučne pre našu zábavu: už dávno prestali byť skutočnými peniazmi a zmenili sa na tovar - darčeky a zberateľské predmety.

Možno, keď fyzici vynájdu teleportáciu a raketové motory už nebudú potrebné, príde posledná hodina pre inú oblasť jeho použitia. No zatiaľ sa zaň nepodarilo nájsť adekvátnu náhradu a tento unikátny kov zostáva v raketovej vede – ako aj v honbe za upírom – bezkonkurenčný.

Pravdepodobne ste už uhádli, že všetko uvedené platí pre striebro. Moderný GIRD a stále jediný spôsob spojenia častí spaľovacej komory raketových motorov je spájkovanie striebornými spájkami vo vákuovej peci alebo v inertnom plyne. Pokusy nájsť na tento účel spájky bez striebra zatiaľ nikam neviedli. V určitých úzkych oblastiach sa tento problém niekedy dá vyriešiť – napríklad chladničky sa teraz opravujú pomocou medeno-fosforovej spájky – ale v motoroch rakiet na kvapalné palivo nie je náhrada za striebro. V spaľovacej komore veľkého raketového motora na kvapalné palivo jeho obsah dosahuje stovky gramov a niekedy dosahuje kilogram.

Striebro sa nazýva drahý kov skôr z tisícročí starého zvyku, existujú kovy, ktoré sa nepovažujú za drahé, ale sú oveľa drahšie ako striebro. Vezmite si napríklad berýlium. Tento kov je trikrát drahší ako striebro, ale ión sa používa v kozmických lodiach (aj keď nie v raketách). Je známy najmä svojou schopnosťou spomaľovať a odrážať neutróny v jadrových reaktoroch. Ako konštrukčný materiál sa začal používať až neskôr.

Samozrejme, nie je možné vymenovať všetky kovy, ktoré možno hrdo nazvať „okrídlené“, a to nie je potrebné. Monopol kovov, ktorý existoval na začiatku 50. rokov, už dávno prelomili plasty vystužené sklom a uhlíkovými vláknami. Vysoká cena týchto materiálov spomaľuje ich šírenie v jednorazových raketách, no v lietadlách sa implementujú oveľa širšie. Podbehy z uhlíkových vlákien, ktoré pokrývajú užitočné zaťaženie, a trysky z uhlíkových vlákien pre motory horného stupňa už existujú a postupne začínajú konkurovať kovovým častiam.

Ako však vieme z histórie, ľudia pracujú s kovmi približne desaťtisíc rokov a nájsť ekvivalentnú náhradu za tieto materiály nie je také jednoduché.

Titán a zliatiny titánu

Najmódnejší kov vesmírneho veku.

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia sa titán v raketovej technológii veľmi nepoužíva – zliatiny titánu sa používajú najmä na výrobu vysokotlakových plynových fliaš (najmä na hélium). Zliatiny titánu sa stávajú pevnejšími, keď sú umiestnené v nádržiach s tekutým kyslíkom alebo tekutým vodíkom, čo vedie k nižšej hmotnosti. Na kozmickej lodi TKS, ktorá však ako astronauti nikdy nelietala, bol pohon dokovacích mechanizmov pneumatický, vzduch pre ňu bol uložený v niekoľkých 36-litrových titánových balónoch s prevádzkovým tlakom 330 atmosfér. Každý takýto valec vážil 19 kilogramov. Je takmer päťkrát ľahší ako štandardná zváracia nádoba s rovnakou kapacitou, ale navrhnutá na polovičný tlak!

Paládium je považované za najsľubnejší kov zo skupiny platiny - je najjednoduchšie ťažiteľné a relatívne lacné a vďaka podobnosti charakteristík môže ľahko nahradiť samotnú platinu. Väčšina vyťaženého paládia ide do elektrotechniky, chemického priemyslu a klenotníctva. V poslednom období odborníci zaznamenali nedostatok paládia na trhu a pokles zásob tohto kovu, ktorý nadobúda investičnú hodnotu, napriek tomu, že prudký nárast cien paládia sa zatiaľ nepredpokladá.

Paládium objavil anglický chemik a rafinér William Wollaston, ktorý rozpustil rudu v aqua regia a potom vyzrážal uvoľnenú platinu chloridom amónnym. Pokusmi dospel k záveru, že do roztoku pridal kyanid ortutnatý a získal kyanid paládnatý, z ktorého sa po zahriatí získalo čisté paládium. Wollaston svoj objav orámoval fikciou – jednému z londýnskych obchodníkov anonymne poslal ingot paládia, v ktorom opísal jeho podobnosť s platinou. Obchodník dal ingot na predaj, čo vyvolalo veľkú pozornosť podnikateľov a vedcov. Okolo nového kovu bolo veľa kontroverzií - bol skúmaný a analyzovaný, dohadoval sa a bol obvinený z toho, že ide o falzifikát. Po nejakom čase sa v najväčšom vedeckom časopise objavilo oznámenie, že darca tohto zaplatí 20 libier šterlingov tomu, kto za rok vytvoril rovnaký kov. Ani jeden pokus nebol úspešný a v roku 1804 Wollaston oznámil Kráľovskej spoločnosti, že je to všetko jeho zásluha. Okrem paládia objavil aj ródium, ktoré však nebolo také účinné. Nový kov dostal svoje meno na počesť asteroidu Pallas, objaveného rok pred vynálezom kovu. V histórii sa paládium alebo paládium nazývalo posvätná socha starogréckej bohyne Pallas Atény. Teraz vo vedeckom svete existuje čestný odznak - „Wollastonova medaila“, ktorá je razená z čistého paládia.

V tých časoch bola platina jediným známym minerálom obsahujúcim paládium, ale teraz ich bolo objavených asi 30. Veľmi zriedkavo sa vyskytuje vo forme nugetov, častejšie v zložení minerálov spolu s platinou, olovom, cínom, sírou, telúrom. a ďalšie. Existujú aj vzácne zlúčeniny – paládium platina (40 %) a paládium zlato (približne 10 %). Paládium sa nachádza nielen v útrobách zeme, nie nadarmo sa mu hovorí kozmický kov – nachádza sa v železných a kamenných meteoritoch.

Hlavnými dodávateľmi paládia na svetový trh sú Rusko, Južná Afrika a Kanada a hlavnými spotrebiteľmi sú európske krajiny, Japonsko a USA. Najbohatšie domáce ložiská sa nachádzajú na Urale a v Arktíde. Paládium sme začali priemyselne získavať až v roku 1922, robila to Štátna rafinéria.

Paládium je najľahší a najtaviteľnejší zo všetkých platinoidov. Hodí sa na akýkoľvek druh spracovania - kovanie, ťahanie, zváranie, valcovanie. Je inertný, odolný voči agresívnemu prostrediu a zároveň má vynikajúce katalytické vlastnosti a je schopný absorbovať vodík v obrovských množstvách (až 950 objemov). Vďaka tejto kvalite je nepostrádateľný pri výrobe katalyzátorov pre automobily. Paládiové katalyzátory sa používajú aj pri rafinácii ropy a na výrobu raketového paliva a paládiové kontakty neumožňujú iskrenie, preto sa aktívne používajú v elektrotechnike, dokonca aj v takej zložitej technike, ako je vojenská alebo letecká. Odolnosť voči chemickému útoku robí paládium nevyhnutným na výrobu chemických a lekárskych zariadení.

V klenotníckom priemysle sa paládium používa na výrobu bieleho zlata - dobre drží lesk a dlho sa nekazí. Vyrábajú sa z neho šperky a puzdrá na drahé hodinky. Na túto aplikáciu sa používa čisté paládium aj zliatiny ako striebro, meď a nikel. Najvyšší štandard paládia pre šperky je 950.

Automobilový priemysel odoberá väčšinu všetkého vyťaženého paládia, elektronický priemysel asi 15%, klenotníctvo - 10%, zvyšok ide do chemického priemyslu a medicíny. Väčšina recyklovaného paládia sa tiež vracia z automobilového priemyslu prostredníctvom dodávky a spracovania automobilových konvertorov. Svoj katalyzátor do auta môžete predať našej spoločnosti a my ho zrecyklujeme, aby sa paládium, ktoré obsahuje, mohlo vrátiť na trh s drahými kovmi.

Každé odvetvie techniky, ako sa vyvíja, kladie na kovy čoraz rozmanitejšie a vyššie nároky. Najkritickejšie požiadavky sú však kladené na kovy pre satelity a kozmické lode – musia kombinovať najlepšie mechanické, chemické a fyzikálne vlastnosti.

Je ťažké predpovedať, ako sa ten či onen materiál bude správať v podmienkach kozmického priestoru. A presná znalosť toho je pre konštruktérov kozmických lodí mimoriadne dôležitá. Vo svetle najnovších vesmírnych úspechov ZSSR a USA sa problémy kozmickej metalurgie stávajú obzvlášť aktuálnymi. Vedci sa zaujímajú o správanie kovov a zliatin vo vesmírnych podmienkach a zaoberajú sa problémom poskytovania kovových materiálov pre vesmírny priemysel. Ale požiadavky na materiály pre vesmírne a prúdové vozidlá sú veľmi rôznorodé a vysoké. Okrem teploty (vysoké a ultranízke teploty) a tepelnej cyklickej odolnosti vyžaduje hermetickú hustotu v podmienkach absolútneho vákua (10-16 atm), odolnosť voči vibráciám, vysoké zrýchlenie (desaťtisíckrát väčšie ako gravitačné zrýchlenie). ), bombardovanie meteoritmi, dlhodobé vystavenie plazme, žiareniu, beztiažovému stavu, tepelnej odolnosti atď.

Sovietski vedci E. A. Dukhovskoy, V. S. Onishchenko, A. N. Ponomarev, A. A. Silin, V. L. Talrose objavili fenomén ultra nízkeho trenia pevných látok.

Výskumníci zistili, že keď prúd zrýchlených atómov hélia ožaruje povrch polymérneho telesa, ako je polyetylén, trením vo vákuu s kovom, pozoruje sa prechod z normálneho trenia na ultra nízke trenie. V tomto prípade je koeficient trenia tisíciny. Počas experimentu tento efekt pretrvával v širokom rozsahu otáčok a vysokých špecifických zaťažení. Využitie tohto javu otvára široké vyhliadky na zvýšenie odolnosti a spoľahlivosti strojov a zariadení pracujúcich vo vákuu a vo vesmíre.

Počas vesmírneho výskumu boli na Mesiaci objavené ložiská cenných nerastov – železných, mangánových, titánových a iných rúd. Pri rozbore lunárnej pôdy boli objavené nové minerály a železo, ktoré sa nedajú oxidovať ani v pozemských podmienkach. Na vesmírne lety - stavbu štartovacích plôch, nosných rakiet a samotných kozmických lodí - budete potrebovať veľa kovu.

Vytváranie podmienok na Zemi, ako je stav beztiaže, hlboké vákuum, vysoké a nízke teploty a toky prenikavého žiarenia, je veľmi ťažké a drahé. S rozvojom spoločnosti vzniká potreba vynášať časti technických komplexov do vesmíru, napríklad na dráhy družíc Zeme.

Pilot-kozmonaut ZSSR Viktor Gorbatko povedal korešpondentom: „Pri použití pojmu „výroba vo vesmíre“ nemožno použiť pozemské váhy, ale objem a hmotnosť vyrobených produktov budú obmedzené orbitálna stanica na Zemi viac ako zaplatí náklady.“

Ako príklad uvádza V. Gorbatko penové materiály. Na Zemi sa pod ťarchou roztaveného kovu z taveniny uvoľňuje plyn. A vo vesmíre, v nulovej gravitácii, môžete získať penovú oceľ, ktorá je ľahká ako drevo a pevná ako bežná oceľ. Penová oceľ je pre tvorcov budúcich vesmírnych objektov veľmi potrebná.

Experiment „univerzálnej pece“, ktorý sa uskutočnil počas spoločného letu Sojuzu a Apolla, umožňuje do určitej miery zhodnotiť praktické možnosti vytvorenia mimozemskej produkcie. Vyvíjajú sa projekty pre továrne na orbitálne stanice zostavené vo vesmíre.

Autor mnohých odvážnych projektov a nápadov Dr. tech. Profesor vied G.I. Pokrovsky verí, že vo vesmíre je celkom možné zorganizovať relatívne lacnú „ekonomiku vysokých pecí“. Surovinou na výrobu bude celá slnečná sústava s jej nespočetnými meteormi a malými asteroidmi. Energiu pre nebeské jednotky budú akumulovať solárne panely a dokonalé vákuum vesmíru umožní využitie najmodernejších technológií.

Surovinu – zachytený meteor – drží chápadlo. Pulzný svetelný zdroj pripojený k solárnej batérii budí kvantový generátor. Lúč tohto lasera odparuje materiál telesa meteoritu. Vysokoteplotná plazma je unášaná elektrickým poľom a magnetickou šošovkou koncentrovaná do prúdu. V magnetickom spektrografe sa prúd plazmy rozkladá na prúdy iónov rôznych látok. Potom požadovaný kov - železo, kobalt, nikel - kondenzuje a vytvára postupne rastúcu tyč. Výsledné trosky sa vyhadzujú, aby sa jednotka pohybovala a orientovala v priestore.

Kovové tyče sú brúsené, rezané a hádzané do priestoru vopred stanovenou rýchlosťou. Ich účelom je slúžiť ako stavebný materiál na vytvorenie orbitálnych staníc v blízkozemskom priestore našej slnečnej sústavy. Privarenie prútu k voľne plávajúcemu krovu bude realizované solárnou energiou.

Samozrejme, teraz sa dá polemizovať o technologických detailoch budúcej vesmírnej metalurgie, jedno je isté – taká metalurgia môže existovať.

Mnohí z nás ani nepomyslia na to, koľko zaujímavých faktov o kovoch nepoznáme. Dnes je ďalší článok, ktorý vám povie o nezvyčajných vlastnostiach kovov. V prvom rade by sme vám chceli povedať o úžasnom objave, ktorý sa podaril vďaka ľudským vesmírnym letom.

Zemská atmosféra teda obsahuje veľké množstvo kyslíka, s ktorým kov reaguje. Na povrchu kovu sa vytvorí takzvaný oxidový film. Tento film chráni kovy pred vonkajšími vplyvmi. Ale ak vezmete dva kusy kovu do priestoru a položíte ich vedľa seba, okamžite sa zlepia a vytvoria monolitický kus. Astronauti zvyčajne používajú nástroj potiahnutý tenkou vrstvou plastu. Vo vesmíre môžete jednoducho použiť už oxidované kovy odobraté zo Zeme.

Železo vo vesmíre

V pôde zeme je najbežnejším kovom hliník, ale ak vezmeme celú planétu ako celok, vedenie prevezme železo. Práve železo tvorí základ zemského jadra. Vo vesmírnom meradle si železo drží štvrté miesto v popularite.

Najdrahším kovom v prírode je ródium. Stojí približne 175-tisíc dolárov za gram. Ale najdrahší kov získaný v laboratóriu je kalifornský 252. Gram tohto kovu bude stáť 6,5 milióna dolárov. Prirodzene, reaktory na výrobu takéhoto kovu existujú iba v bohatých krajinách - USA a Rusku. Dnes na Zemi nie je viac ako 5 gramov takéhoto kovu.

California 252 je široko používaný v medicíne na liečbu rakoviny. Okrem toho sa kalifornium používa v priemysle na určenie kvality zvarov. Kalifornium možno použiť pri spúšťaní reaktorov, v geológii na detekciu podzemnej vody.

Určite veľmi skoro začnú používať kalifornium vo vesmírnom priemysle.