Kosmiczna heca, czyli odkrywamy fakty o „astro-spawaniu”

Jak powiedział słynny niemiecki filozof Georg Wilhelm Friedrich Hegel – „nic wielkiego na świecie nie zostało osiągnięte bez pasji…”

Śledząc historię rozwoju ludzkości oraz postęp technologiczny na przestrzeni wielu ostatnich stuleci, możemy dostrzec, jak bardzo zmieniło i nadal zmienia się nasze życie. Technologia rozwija się błyskawicznie. To co dawniej wydawać się mogło niemożliwe, dzisiaj staje się tylko kwestią czasu. Nasze wyobrażenie o podboju technologicznym nie ogranicza się już wyłącznie do świata, który nas otacza, lecz wykracza dużo dalej, poza ziemską atmosferę…

KOSMOS WIDZIANY OCZAMI… SPAWACZA

Planety, galaktyki, nieskończoność wszechświata… Miłośnicy astronomii każdego dnia są pochłonięci odkrywaniem miliona prawd o kosmosie, zastanawiając się jaki kształt ma wszechświat i gdzie jest jego koniec. A my, pasjonaci spawalnictwa, zadajemy sobie tylko jedno pytanie – czy spawanie w przestrzeni kosmicznej jest możliwe?

Odpowiedź brzmi: tak!

Wystarczy sięgnąć głębiej do naukowych publikacji przedstawiających niesamowite fakty i ciekawostki z dziedziny spawalnictwa, aby przekonać się, że nawet w trudnych warunkach kosmicznych wiedza i technika są w stanie pokonać niejedną barierę!

Czego by nie powiedzieć o spawaniu w kosmosie, jedno jest pewne – bez procesu spawalniczego żadne osiągnięcia kosmiczne nie byłyby możliwe. Dlaczego? Ponieważ droga do gwiazd nigdy nie jest usłana różami i nie zawsze misja kosmiczna przebiega bezproblemowo. Wiele takich misji w historii napotykało poważne trudności techniczne, które wymagały nie lada poświęcenia i umiejętności, aby ich naprawa zakończyła się sukcesem. To właśnie takie sytuacje wymusiły konieczność podejmowania często ryzykownych eksperymentów i prób spawania w przestrzeni kosmicznej.

Pierwszym człowiekiem, który w 1964 r. podjął się próby spawania w kosmosie, był Siergiej Korolow – główny konstruktor radzieckiego programu kosmicznego oraz pionier kosmonautyki. Pod jego skrzydłami powstały słynne załogowe statki kosmiczne Sojuz, przeznaczone do długotrwałych lotów po orbicie okołoziemskiej oraz do manewrowania i łączenia się z innymi obiektami w przestrzeni kosmicznej. W tamtym czasie nikt nie przypuszczał, że pół wieku później zmodernizowane wersje statku Sojuz będą regularnie wozić na orbitę kosmonautów nie tylko rosyjskich, ale także amerykańskich. Statek Sojuz składał się z trzech przedziałów: lądownika, przedziału mieszkalnego oraz agregatów i urządzeń. Przedziały te były połączone ze sobą mechanicznie oraz rozdzielane na etapie powrotu z orbity. Lądownik miał kształt stożka segmentowanego (reflektor) i wykonany był ze spawanego aluminium.

W tym miejscu warto wspomnieć załogę statku kosmicznego Sojuz 6, który rozpoczął swoją misję w latach sześćdziesiątych i znacząco zapisał się na kartach historii. Mowa o dwóch radzieckich kosmonautach – Gieorgij Szonin oraz Walerij Kubasow. Podczas wspomnianej misji, przeprowadzili oni pierwsze eksperymenty w spawaniu na orbicie za pomocą metod z wykorzystaniem wiązki elektronów, łuku niskiego ciśnienia plazmowego oraz elektrody topliwej.

W późniejszym etapie misji Sojuz, sukcesem zakończył się wykonany przez załogę Sojuz 7 eksperyment metalurgiczny „Wulkan”, czyli test spawania elektrycznego metali w rozhermetyzowanym przedziale mieszkalnym statku Sojuz 6.

Na uwagę zasługuje także ostatnia załogowa stacja kosmiczna Salut 7 wysłana na orbitę w ramach programu Salut. Bohaterką tej misji niewątpliwie stała się Swietłana Sawicka (druga radziecka kosmonautka), która w 1984 r. została okrzyknięta pierwszą kobietą, która odbyła spacer kosmiczny. Celem spaceru było przetestowanie uniwersalnego narzędzia ręcznego na stacji Salut 7 w trybach cięcia, spawania i lutowania blach oraz natryskiwania powłok.

Warto dodać, że w kosmosie występuje zjawisko tzw. spawania na zimno. Mówimy o nim wtedy, gdy kawałki metalu zetkną się ze sobą w przestrzeni kosmicznej, w wyniku czego zostaną do siebie przyspawane bez użycia wysokiej temperatury. Już podczas pierwszych bezzałogowych lotów na orbitę zauważono, że niektóre mechanizmy w próżni przestawały działać, a po powrocie na Ziemię okazywało się, że kawałki metalu zostały ze sobą trwale połączone. Co było przyczyną? Otóż brak atmosfery. W ziemskich warunkach efektowi temu zapobiega utlenianie się powierzchni metali, ponieważ w wyniku działania tlenu na metalach pojawia się niewidzialna warstwa rdzy, a także inne zabrudzenia, które wspólnie działają jako bariera oddzielająca od siebie atomy. W próżni natomiast atomy te po prostu stykają obiekty ze sobą, co wydaje się być poważnym problemem, jeśli zjawisko „spawania na zimno” występuje tam, gdzie nie powinno. Jest ono szczególnie niebezpieczne w sytuacji, gdy ruchome elementy mechanizmów statku kosmicznego mogą się ze sobą skleić i przestać działać.

PRZYSZŁOŚĆ KOSMICZNEGO SPAWANIA

Czy powyższe ciekawostki wyczerpują fakty spawalniczo-astronomiczne zapisane w historii kosmonautyki? Oczywiście, że nie. Przykładów podejmowania mniej i bardziej udanych prób spawania w kosmosie jest bardzo wiele. Spawanie stało się niezwykle istotnym procesem, dzięki któremu dokonano niesamowitych rzeczy w wielu dziedzinach przemysłu. Obecnie mówi się, że przyszłością spawania są inteligentne roboty i wysoko wykwalifikowani ludzie. Jak wiadomo, procesy spawania są bardzo wymagające pod względem technologicznym, a warunki kosmiczne dodatkowo utrudniają prawidłowe ich przeprowadzenie, co niewątpliwie stanowi ogromną płaszczyznę do rozwoju innowacji w tym zakresie.

Czy w perspektywie czasu nastąpi znaczący rozwój procesu spawania w warunkach kosmicznych? Zobaczymy… Na pewno napiszemy jeszcze wiele artykułów w tym temacie, ponieważ jedno możemy powiedzieć na pewno – że spawanie ma przyszłość zarówno na Ziemi, jak i poza jej atmosferą!