Interessante fakta og nyttige tips. Avancerede rummaterialer

hjem / Tidligere

Om en måned er det præcis et halvt århundrede siden den første opsendelse af R-7-raketten, som fandt sted den 15. maj 1957. Denne raket, som stadig bærer alle vores kosmonauter, er en ubetinget triumf af designidé over byggemateriale. Det er interessant, at præcis 30 år efter opsendelsen, den 15. maj 1987, fandt den første opsendelse af Energia-raketten sted, som tværtimod brugte en masse eksotiske materialer, som ikke var tilgængelige for 30 år siden.

Da Stalin satte Korolev til opgave at kopiere V-2'eren, var mange af dens materialer nye for den daværende sovjetiske industri, men i 1955 var de problemer, der kunne forhindre designere i at implementere ideer, allerede forsvundet. Derudover var materialerne, der blev brugt til at skabe R-7-raketten, ikke nye selv i 1955 - trods alt var det nødvendigt at tage hensyn til omkostningerne til tid og penge under masseproduktion af raketten. Derfor var grundlaget for dets design længe udviklede aluminiumslegeringer.

Tidligere var det moderne at kalde aluminium for "vinget metal", og understregede, at hvis en struktur ikke kører på jorden eller på skinner, men flyver, så skal den være lavet af aluminium. Faktisk er der mange vingede metaller, og denne definition er for længst gået af mode. Der er ingen tvivl om, at aluminium er godt, ret billigt, dets legeringer er relativt stærke, det er nemt at bearbejde osv. Men du kan ikke bygge et fly af aluminium alene. Og i et stempelfly viste træ sig at være ret passende (selv R-7-raketten har krydsfiner-skillevægge i instrumentrummet!). Efter at have arvet aluminium fra luftfarten begyndte raketteknologi at bruge dette metal. Men det var her, at snæverheden af hans evner blev afsløret.

Aluminium

"Winged metal", en favorit blandt flydesignere. Rent aluminium er tre gange lettere end stål, meget sejt, men ikke særlig stærkt.

For at gøre det til et godt strukturelt materiale skal der laves legeringer af det. Historisk set var den første duralumin (duralumin, duralumin, som vi oftest kalder det) - dette navn blev givet til legeringen af det tyske firma, der først foreslog det i 1909 (fra navnet på byen Duren). Denne legering indeholder, udover aluminium, små mængder kobber og mangan, som dramatisk øger dens styrke og stivhed. Men duralumin har også ulemper: det kan ikke svejses og er svært at stemple (det kræver varmebehandling). Den får fuld styrke med tiden, denne proces kaldes "ældning", og efter varmebehandling skal legeringen ældes igen. Derfor er dele lavet af det forbundet med nitning og bolte.

I en raket er den kun egnet til "tørre" rum - det nittede design garanterer ikke tæthed under tryk. Legeringer, der indeholder magnesium (normalt ikke mere end 6%) kan deformeres og svejses. De er de mest udbredte på R-7-raketten (især alle tanke er lavet af dem).

Amerikanske ingeniører rådede over stærkere aluminiumslegeringer indeholdende op til et dusin forskellige komponenter. Men først og fremmest var vores legeringer ringere end oversøiske med hensyn til rækken af egenskaber. Det er klart, at forskellige prøver kan afvige lidt i sammensætning, og dette fører til forskelle i mekaniske egenskaber. I et design skal man ofte ikke stole på gennemsnitsstyrke, men på minimum eller garanteret styrke, som i vores legeringer kunne være mærkbart lavere end gennemsnittet.

I den sidste fjerdedel af det 20. århundrede førte fremskridt inden for metallurgi til fremkomsten af aluminium-lithium-legeringer. Hvis tidligere tilsætningsstoffer til aluminium kun var rettet mod at øge styrken, gjorde lithium det muligt at gøre legeringen mærkbart lettere. Energia-rakettens brinttank var lavet af en aluminium-lithium-legering, og Shuttle-tankene er nu lavet af den.

Endelig er det mest eksotiske aluminium-baserede materiale bora-aluminium-komposit, hvor aluminium spiller samme rolle som epoxyharpiks i glasfiber: det holder sammen højstyrke borfibre. Dette materiale er lige begyndt at blive introduceret i den indenlandske astronautik - bindingsværket mellem tankene i den seneste modifikation af DM-SL øvre fase involveret i Sea Launch-projektet er lavet af det. Designerens valg er blevet meget rigere i løbet af de sidste 50 år. Ikke desto mindre er aluminium både dengang og nu metal nr. 1 i en raket. Men der er selvfølgelig en række andre metaller, uden hvilke en raket ikke kan flyve.

Rumalderens mest fashionable metal. I modsætning til hvad mange tror, er titanium ikke meget brugt i raketteknologi - titanlegeringer bruges hovedsageligt til fremstilling af højtryksgasflasker (især til helium). Titaniumlegeringer bliver stærkere, når de placeres i tanke med flydende oxygen eller flydende brint, hvilket resulterer i en lettere vægt. På TKS-rumfartøjet, som dog aldrig fløj med astronauter, var drevet af dockingmekanismerne pneumatisk, luften til det blev opbevaret i flere 36-liters titaniumballoner med et arbejdstryk på 330 atmosfærer. Hver cylinder vejede 19 kg. Dette er næsten fem gange lettere end en standard svejsebeholder med samme kapacitet, men designet til halvdelen af trykket!

Jern

Et uundværligt element i enhver ingeniørstruktur. Jern, i form af en række forskellige højstyrke rustfrit stål, er det næstmest anvendte metal i raketter. Hvor belastningen ikke er fordelt over en stor struktur, men er koncentreret på et eller flere punkter, vinder stål over aluminium. Stål er stivere - en struktur lavet af stål, hvis dimensioner ikke bør "svæve" under belastning, er næsten altid mere kompakt og nogle gange endda lettere end aluminium. Stål tolererer vibrationer meget bedre, er mere varmetolerant, stål er billigere, med undtagelse af de mest eksotiske varianter, stål er trods alt nødvendigt til affyringsstrukturen, uden hvilken en raket - ja, du ved...

Men rakettanke kan også laves af stål. Vidunderlig? Ja. Den første amerikanske interkontinentale raket Atlas brugte dog tanke lavet af tyndvægget rustfrit stål. For at en stålraket kunne klare sig bedre end en aluminiumsraket, skulle mange ting ændres radikalt. Vægtykkelsen af tankene nær motorrummet nåede 1,27 millimeter (1/20 tomme), tyndere plader blev brugt højere oppe, og helt i toppen af petroleumstanken var tykkelsen kun 0,254 millimeter (0,01 tomme). Og Centaur-brintovertrinet, der er lavet efter samme princip, har en væg så tyk som et barberblad - 0,127 millimeter!

En sådan tynd væg vil kollapse selv under sin egen vægt, så den holder sin form udelukkende på grund af internt tryk: Fra fremstillingstidspunktet forsegles tankene, pustes op og opbevares ved øget indre tryk. Under fremstillingsprocessen understøttes væggene af specielle holdere indefra. Det sværeste trin i denne proces er svejsning af bunden til den cylindriske del. Det skulle gennemføres på én gang, og som et resultat gjorde flere hold svejsere, to par hver, det i løbet af seksten timer; brigaderne afløste hinanden hver fjerde time. I dette tilfælde arbejdede det ene af de to par inde i tanken.

Ikke en nem opgave, for at være sikker. Men det var på denne raket, at amerikanske John Glenn gik i kredsløb for første gang. Og så havde den en glorværdig og lang historie, og Centaur-enheden flyver den dag i dag. V-2'eren havde i øvrigt også et stållegeme - stål blev helt forladt kun på R-5 raketten, hvor stållegemet viste sig at være unødvendigt på grund af det aftagelige sprænghoved. Hvilket metal kan placeres på tredjepladsen "med hensyn til raketkraft"? Svaret kan virke indlysende. Titanium? Det viser sig slet ikke.

Kobber

Det vigtigste metal inden for elektrisk og termisk teknologi. Jamen, er det ikke mærkeligt? Ret tungt, ikke særlig stærkt, i sammenligning med stål er det smeltbart, blødt, i sammenligning med aluminium er det dyrt, men ikke desto mindre et uerstatteligt metal.

Det hele handler om kobbers monstrøse varmeledningsevne – den er ti gange større end billigt stål og fyrre gange større end dyrt rustfrit stål. Aluminium er også ringere end kobber i termisk ledningsevne, og samtidig i smeltepunkt. Og vi har brug for denne vanvittige varmeledningsevne i selve hjertet af raketten - i dens motor. Raketmotorens indervæg er lavet af kobber, den der holder rakethjertets tre tusinde graders varme tilbage. For at forhindre væggen i at smelte, er den lavet sammensat - den ydre, stål, holder mekaniske belastninger, og den indre, kobber, absorberer varme.

I det tynde mellemrum mellem væggene er der en strøm af brændstof på vej fra tanken til motoren, og så viser det sig, at kobber overgår stål: Faktum er, at smeltetemperaturerne afviger med en tredjedel, men den termiske ledningsevne er tiere af gange. Så stålvæggen vil brænde ud før kobbervæggen. Den smukke "kobber"-farve på R-7-motordyserne er tydeligt synlig på alle fotografier og tv-reportager om missilerne, der transporteres til opsendelsesstedet.

I R-7 raketmotorer er den indre "ild"-væg ikke lavet af rent kobber, men af chrombronze, der kun indeholder 0,8% chrom. Dette reducerer termisk ledningsevne noget, men øger samtidig den maksimale driftstemperatur (varmemodstand) og gør livet lettere for teknologer - rent kobber er meget tyktflydende, det er svært at skære, og ribber skal fræses på inderkappen, hvormed den er fastgjort til den yderste. Tykkelsen af den resterende bronzevæg er kun en millimeter; ribberne har samme tykkelse, og afstanden mellem dem er omkring 4 millimeter.

Jo lavere motortryk, jo dårligere køleforhold - brændstofforbruget er lavere, og det relative overfladeareal er tilsvarende større. Derfor er det på lavtryksmotorer, der bruges på rumfartøjer, nødvendigt at bruge ikke kun brændstof til afkøling, men også et oxidationsmiddel - salpetersyre eller nitrogentetroxid. I sådanne tilfælde skal kobbervæggen være belagt med krom på den side, hvor syren strømmer til beskyttelse. Men det må man også finde sig i, da en motor med kobberbrandmur er mere effektiv.

For at være retfærdig, lad os sige, at motorer med en stålindvendig væg også findes, men deres parametre er desværre meget værre. Og det handler ikke kun om kraft eller tryk, nej, hovedparameteren for motorens perfektion - specifik impuls - i dette tilfælde bliver mindre med en fjerdedel, hvis ikke med en tredjedel. For "gennemsnitlige" motorer er det 220 sekunder, for gode - 300 sekunder, og for de allerbedste "seje og sofistikerede" motorer, hvoraf der er tre bagerst i Shuttle, - 440 sekunder. Det er sandt, at motorer med kobbervæg ikke så meget skylder det perfektion af deres design som flydende brint. Det er endda teoretisk umuligt at lave en petroleumsmotor som denne. Kobberlegeringer gjorde det dog muligt at "presse" op til 98% af dets teoretiske effektivitet fra raketbrændstof.

Sølv

Et ædelmetal kendt af menneskeheden siden oldtiden. Et metal, som du ikke kan undvære nogen steder. Ligesom sømmet, der manglede i smedjen i det berømte digt, holder det alt i sig selv. Det er ham, der forbinder kobber med stål i en flydende raketmotor, og det er måske her, dets mystiske essens manifesteres. Ingen af de andre byggematerialer har noget at gøre med mystik - det mystiske spor har udelukkende fulgt dette metal i århundreder. Og dette har været tilfældet gennem historien om dets brug af mennesker, som er betydeligt længere end kobber eller jern. Hvad kan vi sige om aluminium, som først blev opdaget i det nittende århundrede og blev relativt billigt endnu senere - i det tyvende.

Gennem alle årene med menneskelig civilisation har dette ekstraordinære metal haft et stort antal anvendelser og forskellige erhverv. Mange unikke egenskaber blev tilskrevet det; folk brugte det ikke kun i deres tekniske og videnskabelige aktiviteter, men også i magi. For eksempel troede man i lang tid, at "alle slags onde ånder er bange for ham."

Den største ulempe ved dette metal var dets høje omkostninger, hvorfor det altid skulle bruges sparsomt, eller rettere, klogt - som krævet af den næste ansøgning, som rastløse mennesker fandt på til det. Før eller siden fandt man visse erstatninger for den, som med tiden med større eller mindre succes fortrængte den.

I dag, næsten for øjnene af os, forsvinder den fra en så vidunderlig sfære af menneskelig aktivitet som fotografering, der i næsten halvandet århundrede har gjort vores liv mere maleriske og kronikker mere pålidelige. Og for halvtreds (eller deromkring) år siden begyndte han at tabe terræn i et af de ældste håndværk - mønter. Selvfølgelig produceres mønter fra dette metal stadig i dag - men udelukkende til vores underholdning: de er længe holdt op med at være rigtige penge og er blevet til varer - gaver og samleobjekter.

Måske, når fysikere opfinder teleportation og raketmotorer ikke længere er nødvendige, vil den sidste time komme for et andet område af dens anvendelse. Men indtil videre har det ikke været muligt at finde en passende erstatning for det, og dette unikke metal forbliver uovertruffen inden for raketvidenskab – såvel som i jagten på vampyrer.

Du har sikkert allerede gættet, at alt ovenstående gælder for sølv. Siden GIRD's tid og indtil nu er den eneste måde at forbinde dele af forbrændingskammeret i raketmotorer på lodning med sølvlodninger i en vakuumovn eller i en inert gas. Forsøg på at finde sølvfrie lodninger til dette formål har hidtil ikke ført nogen vegne. I visse snævre områder kan dette problem nogle gange løses - for eksempel repareres køleskabe nu ved hjælp af kobber-fosfor-lodning - men i flydende raketmotorer er der ingen erstatning for sølv. I forbrændingskammeret i en stor raketmotor med flydende drivmiddel når dens indhold hundredvis af gram og nogle gange når et kilogram.

Sølv kaldes et ædelmetal snarere af årtusinder gammel vane; der er metaller, der ikke betragtes som ædle, men er meget dyrere end sølv. Tag beryllium, for eksempel. Dette metal er tre gange dyrere end sølv, men det bruges også i rumfartøjer (dog ikke i raketter). Det er hovedsageligt kendt for dets evne til at bremse og reflektere neutroner i atomreaktorer. Det begyndte at blive brugt som et strukturelt materiale senere.

Det er selvfølgelig umuligt at liste alle de metaller, der stolt kan kaldes "vingede", og det er der ikke behov for. Det monopol på metaller, der eksisterede i begyndelsen af 1950'erne, er længe blevet brudt af glas- og kulfiberforstærket plast. De høje omkostninger ved disse materialer bremser deres spredning i engangsraketter, men de bliver implementeret meget mere udbredt i fly. Kulfiberbeklædninger, der dækker nyttelasten, og kulfibermotordyser på det øverste trin findes allerede og begynder efterhånden at konkurrere med metaldele. Men som det er kendt fra historien, har man arbejdet med metaller i cirka ti tusinde år, og det er ikke så nemt at finde en tilsvarende erstatning for disse materialer.

De seneste år er rummet igen blevet noget, man oftere og oftere taler om. De taler om det overalt – i nyhederne, aviserne, i radioen og i sidste ende bare hjemme i køkkenet. Og det er værd at bemærke, at de ikke siger dette forgæves. Menneskeheden har endnu en gang været meget opmærksom på himlen og forsøger at nå, hvis ikke stjernerne, så helt sikkert naboplaneterne. Men hvis nogen tror, at vi i dag vil tale om noget astronomisk, så tager han fejl, vi vil tale om noget lidt anderledes, om metaller og legeringer.

Jeg tror, der ikke er behov for endnu en gang at minde om, hvor vigtige metallurgernes resultater er i udviklingen af menneskehedens rumprogram. Men at tale om, at der ved at udforske rummet åbner sig nye teknologiske muligheder for metallurgi, er ikke kun muligt, men også nødvendigt. Hvilke muligheder taler vi om? Ja, alt er allerede klart - i vægtløshed ændres ikke kun processerne med væskestrømning, men også varmeoverførselsprocesserne, og derfor bliver det muligt at bruge nye, tidligere utestede metoder til fremstilling og forarbejdning af metalmaterialer.

For eksempel, under påvirkning af overfladespænding, tager smelten form af en kugle og hænger frit i rummet. Som sovjetiske og amerikanske undersøgelser engang viste, bliver smeltet metal (kobber) på 3 sekunder til en kugle med en diameter på 10 centimeter. Det er dog ikke det interessante, men det faktum, at metallet i sidste ende ikke er forurenet med nogen urenheder, hvilket er næsten umuligt at gøre under terrestriske forhold.

Dernæst får den resulterende kugle den nødvendige form ved hjælp af elektriske og magnetiske felter. Et andet amerikansk eksperiment er af interesse, takket være hvilket det var muligt at finde ud af, at nogle materialer simpelthen fordamper i dybt rum. Disse er hovedsageligt cadmium-, zink- og magnesiumlegeringer. Og de mest stabile metaller viste sig at være wolfram, stål, platin og overraskende titanium.

Faktisk er det titanium, der mest fortjener opmærksomhed. Faktum er, at titanium er et af de vigtigste strukturelle materialer i dag. Dette skyldes primært kombinationen af letheden af dette metal med styrke og ildfasthed. Det er ingen hemmelighed, at titanium er blevet brugt til at skabe mange højstyrkelegeringer til luftfart, skibsbygning og raketteknik. For eksempel har en titanium-nikkel-legering en meget interessant egenskab, som næsten bogstaveligt talt "husker" dens form. Og hvis et produkt lavet af denne legering i kulden kan komprimeres til en lille kugle, så når det opvarmes, får materialet igen sit oprindelige udseende.

Ved at lære mere og mere om metals egenskaber i rummet og lære nye metallurgiske muligheder ved fremstilling af støbegods, kommer nogle forretningsmænd foran sig selv i deres ræsonnement, ikke kun i ord. Selv science fiction-forfattere som Isaac Asimov nævnte i deres værker implementeringen af mineraludvinding ikke fra deres oprindelige Jord, men fra asteroider. Denne idé blev næret og diskuteret i lang tid, i betragtning af at minedrift i rummet åbenbart ikke er en rentabel forretning. Der er dog så mange mennesker, så mange meninger, så for bare et år siden blev et nyt rumprogram af X-Prize Foundation lanceret med Peter Diamandis i spidsen, som mener, at der vil være fordele. Og selvom X-Prize ikke planlægger umiddelbart at engagere sig i metalminedrift, kan han blive en rigtig pioner. Du kan læse mere om Diamandis idé ved blot at klikke her.

Andrey Suvorov
april 2007

Hvilke materialer bruges til at bygge rumskibe, der strejfer rundt i universets store vidder?

Tidligere var det moderne at kalde aluminium for "vinget metal", og understregede, at hvis en struktur ikke kører på jorden eller på skinner, men flyver, så skal den være lavet af aluminium. Faktisk er der mange vingede metaller, og denne definition er for længst gået af mode. Der er ingen tvivl om, at aluminium er godt, ret billigt, dets legeringer er relativt stærke, det er nemt at behandle osv. Men du kan ikke bygge et fly af aluminium alene. Og i et stempelfly viste træ sig at være ret passende (selv R-7-raketten har krydsfiner-skillevægge i instrumentrummet!). Efter at have arvet aluminium fra luftfarten begyndte raketteknologi at bruge dette metal. Men det var her, at snæverheden af hans evner blev afsløret.

Aluminium

"Winged metal", en favorit blandt flydesignere. Rent aluminium er tre gange lettere end stål, meget sejt, men ikke særlig stærkt.

Designerens valg er blevet meget rigere i løbet af de sidste 50 år. Ikke desto mindre er aluminium både dengang og nu metal nr. 1 i en raket. Men der er selvfølgelig en række andre metaller, uden hvilke en raket ikke kan flyve.

Jern

Et uundværligt element i enhver ingeniørstruktur. Jern, i form af en række forskellige højstyrke rustfrit stål, er det næstmest anvendte metal i raketter.

Hvor belastningen ikke er fordelt over en stor struktur, men er koncentreret på et eller flere punkter, vinder stål over aluminium.

Stål er stivere - en struktur lavet af stål, hvis dimensioner ikke bør "svæve" under belastning, er næsten altid mere kompakt og nogle gange endda lettere end aluminium. Stål tolererer vibrationer meget bedre, er mere varmetolerant, stål er billigere, med undtagelse af de mest eksotiske varianter, stål er trods alt nødvendigt til affyringsstrukturen, uden hvilken en raket - ja, du ved...

Under fremstillingsprocessen understøttes væggene af specielle holdere indefra. Det sværeste trin i denne proces er svejsning af bunden til den cylindriske del. Det skulle gennemføres på én gang, og som et resultat gjorde flere hold svejsere, to par hver, det i løbet af seksten timer; brigaderne afløste hinanden hver fjerde time. I dette tilfælde arbejdede det ene af de to par inde i tanken.

Hvilket metal kan placeres på tredjepladsen "med hensyn til raketkraft"? Svaret kan virke indlysende. Titanium? Det viser sig slet ikke.

Kobber

Det vigtigste metal inden for elektrisk og termisk teknologi. Jamen, er det ikke mærkeligt? Ret tung, ikke særlig stærk, sammenlignet med stål - smeltbar, blød, sammenlignet med aluminium - dyr, men ikke desto mindre et uerstatteligt metal.

I R-7 raketmotorer er den indre "ild"-væg ikke lavet af rent kobber, men af chrombronze, der kun indeholder 0,8% chrom. Dette reducerer termisk ledningsevne noget, men øger samtidig den maksimale driftstemperatur (varmemodstand) og gør livet lettere for teknologer - rent kobber er meget tyktflydende, det er svært at bearbejde ved at skære, og ribber skal fræses på indersiden jakke, hvormed den fastgøres til den yderste. Tykkelsen af den resterende bronzevæg er kun en millimeter; ribberne har samme tykkelse, og afstanden mellem dem er omkring 4 millimeter.

For at være retfærdig, lad os sige, at motorer med en stålindvendig væg også findes, men deres parametre er desværre meget værre. Og det handler ikke kun om kraft eller tryk, nej, hovedparameteren for motorens perfektion - specifik impuls - i dette tilfælde bliver mindre med en fjerdedel, hvis ikke med en tredjedel. For "gennemsnitlige" motorer er det 220 sekunder, for gode - 300 sekunder, og for de allerbedste "seje og sofistikerede" motorer, hvoraf der er tre på bagsiden af Shuttle, - 440 sekunder. Det er sandt, at motorer med kobbervæg ikke så meget skylder det perfektion af deres design som flydende brint. Det er endda teoretisk umuligt at lave en petroleumsmotor som denne. Kobberlegeringer gjorde det dog muligt at "presse" op til 98% af dets teoretiske effektivitet fra raketbrændstof.

Sølv

Et ædelmetal kendt af menneskeheden siden oldtiden. Et metal, som du ikke kan undvære nogen steder. Ligesom sømmet, der manglede i smedjen i det berømte digt, holder det alt i sig selv.

Det er ham, der forbinder kobber med stål i en flydende raketmotor, og det er måske her, dets mystiske essens manifesteres. Ingen af de andre byggematerialer har noget at gøre med mystik - det mystiske spor har udelukkende fulgt dette metal i århundreder. Og dette har været tilfældet gennem historien om dets brug af mennesker, som er betydeligt længere end kobber eller jern. Hvad kan vi sige om aluminium, som først blev opdaget i det nittende århundrede og blev relativt billigt endnu senere - i det tyvende.

Den største ulempe ved dette metal var dets høje omkostninger, hvorfor det altid skulle bruges sparsomt, eller rettere, klogt - som krævet af den næste ansøgning, som rastløse mennesker fandt på til det. Før eller siden fandt man en eller anden erstatning for den, som med tiden med mere eller mindre held fortrængte den.

Men som det er kendt fra historien, har man arbejdet med metaller i cirka ti tusinde år, og det er ikke så nemt at finde en tilsvarende erstatning for disse materialer.

Titanium og titanlegeringer

Rumalderens mest fashionable metal.

I modsætning til hvad mange tror, er titanium ikke særlig udbredt i raketteknologi - titanlegeringer bruges hovedsageligt til fremstilling af højtryksgasflasker (især til helium). Titaniumlegeringer bliver stærkere, når de placeres i tanke med flydende oxygen eller flydende brint, hvilket resulterer i en lettere vægt. På TKS-rumfartøjet, som dog aldrig fløj med astronauter, var drevet af dockingmekanismerne pneumatisk, luften til det blev opbevaret i flere 36-liters titaniumballoner med et arbejdstryk på 330 atmosfærer. Hver cylinder vejede 19 kg. Dette er næsten fem gange lettere end en standard svejsebeholder med samme kapacitet, men designet til halvdelen af trykket!

Mange af os tænker ikke engang på, hvor mange interessante fakta vi ikke ved om metaller. I dag er en anden artikel, der vil fortælle dig om metallers usædvanlige egenskaber. Først og fremmest vil vi gerne fortælle dig om en fantastisk opdagelse, der blev gjort takket være menneskelige rumflyvninger.

Så jordens atmosfære indeholder en stor mængde ilt, som metallet reagerer med. En såkaldt oxidfilm dannes på overfladen af metallet. Denne film beskytter metaller mod ydre påvirkninger. Men hvis du tager to stykker metal i rummet og sætter dem ved siden af hinanden, vil de straks hænge sammen og danne et monolitisk stykke. Astronauter bruger typisk et instrument belagt med et tyndt lag plastik. I rummet kan du blot bruge allerede oxiderede metaller taget fra Jorden.

Jern i universet

I jordens jord er det mest almindelige metal aluminium, men hvis vi tager hele planeten som helhed, vil jern tage føringen. Det er jern, der danner grundlaget for jordens kerne. På en univers skala har jern fjerdepladsen i popularitet.

Det dyreste metal i naturen er Rhodium. Det koster cirka 175 tusind dollars pr. gram. Men det dyreste metal opnået i laboratoriet er californisk 252. Et gram af dette metal vil koste 6,5 millioner dollars. Naturligvis eksisterer reaktorer til produktion af sådant metal kun i rige lande - USA og Rusland. I dag på Jorden er der ikke mere end 5 gram af sådant metal.

California 252 er meget udbredt i medicin til behandling af kræft. Derudover bruges californium i industrien til at bestemme kvaliteten af svejsninger. Californium kan bruges ved start af reaktorer, i geologien til påvisning af grundvand.

Sikkert meget snart vil de begynde at bruge californium i rumindustrien.

Fantastiske og faktisk usædvanlige teknologier har udvidet arsenalet af menneskelige evner. Der var engang de første enheder som kørte på elektricitet:

gjort vores liv behageligt, forenklet vores arbejde med en række automatiske enheder,
havde kun et grundlæggende sæt af funktionalitet, men syntes at være usædvanligt komplekse opfindelser,
blev innovationer i deres tid, der gjorde det muligt for folk at stræbe efter nye opfindelser.

Efter erobringen af det endeløse rum nåede udviklingen af teknologi et helt nyt niveau. Investeringer gjorde det muligt at bygge de første stationer med speciale i produktion af metaller direkte på overfladen af asteroider.

Stationerne blev til små, såkaldte fuldautomatiske fabrikker. De bearbejdede ikke de modtagne komponenter i farten, men sorterede materialerne efter deres værdi og egnethed til videre brug. Denne beslutning var ganske rimelig, fordi behandlingen kunne sikres ved hjælp af enklere teknologier, der er udbredt på planeten.

Robotics var nødt til at udvikle sig hurtigere for at følge med andre rumopfindelser. Idéer bygget på eksisterende moderne gadgets hjalp her. Derfor var robotterne kendetegnet ved glatte bevægelser, et fuldt kontrolleret interface og mange andre fordele.

Levering af ressourcer til vores planet er også blevet lettere. Dette bekræftes af de seneste ekspeditioner. Resultatet var de resulterende metaller. Forskere modtog dem intakte, praktisk talt ubeskadigede, selv når de udtog prøver af de fleste metaller, der er vigtige for udviklingen af metallurgi generelt.

Asteroider er en kilde til metalminedrift!

Forskere overvejer seriøst at etablere mineraludvinding. Det er mest bekvemt at gøre dette tættere på kilden, det vil sige lige på overfladen af asteroiderne.

Udviklingen af asteroider, med efterfølgende muligheder for at organisere effektivt arbejde med deres produktion, er hovedopgaven for moderne produktion. Sådanne projekter vil give ressourcer af forskellig rækkevidde og formål. Der er et særligt navn - industriel udvikling, som kendetegner selve processen med at opnå fordele ved studiet af endnu uudforskede objekter placeret i rummet.

Ikke kun asteroider er egnede til at udføre alt det nødvendige arbejde med udvinding af metaller og andre lignende stoffer. Der er bogstaveligt talt millioner af rumobjekter i relativ nærhed af Jorden. Og hvis vi tager de store asteroidebælter i betragtning, vil forsyningen af stoffer på vores planet vare i flere hundrede år. Nogle kosmiske legemer er også velegnede til metaludvinding uden at skade selve kilderne til nyttige mineraler og stoffer.

Dyre metaller som titanium og nikkel dannes naturligt på gunstige områder af jordens overflade. Rummet var ingen undtagelse og gav forskerne nye muligheder for arbejde.

Ofte, blandt de mange forskellige materialer, der kan findes i asteroide klipper, er jern også fundet. På den ene side kan den findes i ret store mængder på vores planet.

Men alle typer mineraler, selv de mest almindelige på Jorden, repræsenterer grundlaget for udviklingen af industrier på regeringsniveau. Men sådanne kilder holder ikke evigt, så nu bør du tænke på at finde nye og alternative muligheder for ressourceudvinding. I denne henseende er pladsen ubegrænset:

for forskere, der udfører stenprøver for at lokalisere metalrige områder.
med hensyn til at mestre tidligere ustuderede egenskaber ved elementer,
som et hjælpeelement til produktionen.

Nogle videnskabsmænd har endda foreslået fordelene ved at studere asteroider i forhold til deres sammensætning. Det hævdes, at asteroider indeholder alle de nødvendige elementer, der endda kan bidrage til produktionen af vand og ilt.

Også blandinger af stoffer, der er til stede i asteroiden, er mættet med komponenter, hvorfra selv brint kan udvindes. Og dette er allerede en alvorlig hjælp, fordi denne komponent er den vigtigste "ingrediens" af raketbrændstof.

Men denne industri er stadig en ung, uudforsket industri. Etablering af produktion på dette niveau kræver:

i yderligere investeringer,
kloge investeringer af midler direkte i produktionen af nye teknologier,
tiltrække hjælp fra andre industrier, der er specialiserede i videreforarbejdning af metaller.

Veltilrettelagt arbejde, som vil blive etableret på alle efterfølgende produktionsniveauer, vil reducere yderligere omkostninger, for eksempel på brændstof til raketter eller laderobotter, og dermed øge den samlede indkomst.

Asteroider er et lager af sjældne metaller!

Prispolitikken for sådanne projekter er simpelthen urealistisk. Én asteroide, selv en relativt lille, er simpelthen en gave fra Gud for moderne teknologer og videnskabsmænd. Robotter kan i nogle tilfælde endda bestemme, hvilket klippelag der adskiller dem fra det ønskede fund.

Beløbene, og i grove beregninger, er opgjort i billioner. Derfor vil alle omkostninger helt sikkert være berettigede, og flere gange. Overskuddet fra det arbejde, der udføres på udvinding af metaller, bruges på deres videre forarbejdning.

De fleste elementer præsenteres i deres rene form. Men nogle vil kræve deltagelse af hjælpeopløsninger og blandinger, der omdanner stoffer til den ønskede tilstand. Det er svært at tro, men sådan et ædelmetal som guld er til stede i tilstrækkelige mængder til minedrift.

De ved ikke, at det meste af det guld, der findes i de øverste lag af Jorden, er en slags spor af engang faldne asteroider. Over tid ændrede planeten og dens klimatiske forhold sig, jorden blev transformeret, og resterne af asteroider var i stand til at bevare de værdifulde metaller indeholdt i dem.

Asteroideregn bidrog til, at tunge stoffer, herunder metaller, adlød tyngdekraften og faldt tættere på planetens kerne. Deres produktion er blevet vanskelig. I stedet foreslog videnskabsmænd, at det ville være bedst at investere penge i at arbejde med asteroider, svarende til hvordan minedrift udføres på Jorden.

Teknologiens fremtid er i rummet!

Evolutionen har bragt mennesket til toppen af sin udvikling, hvilket giver det mange forskellige opfindelser. Men emnet rum er stadig ikke fuldt udforsket. Forestil dig, hvor mange penge der kræves for at investere for at etablere minedrift på overfladen af selve asteroiden.

En anden faktor, der holdt dette projekt teoretisk i lang tid, var problemet, der opstod med at levere en last af metaller tilbage til Jorden. En sådan procedure kunne tage så lang tid, at selv produktionen ville blive irrelevant og meget dyr. Men videnskabsmænd har fundet en vej ud af denne situation. Specialiserede robotter blev samlet. Ved hjælp af de mekaniske handlinger fra en person, der er direkte forbundet med virksomhedens system, kan han styre dens bevægelser uden at ødelægge værdifulde prøver af allerede udvundet materialer.

Robotten har et rum i sin struktur, hvor de indsamlede prøver placeres. Dernæst vil de gå til Jorden, hvor videnskabsmænd vil udføre en række tests for at bevise værdien af denne asteroide for indholdet af nyttige stoffer i den.

En sådan foreløbig kontrol er også nødvendig for at være mere sikker på, at der virkelig er behov for metalproduktion. Sådanne industrier involverer jo altid en kolossal sum penge.

Fremtidens teknologier fra fortiden!

Selv en person langt fra videnskaben forstår, at vores planets ressourcer ikke er uendelige. Og der er simpelthen ingen steder på Jorden at lede efter et alternativ til eksisterende nyttige stoffer, såvel som fossiler.

Det er derfor, den moderne verden udvikler sig spontant og opretholder samtidig et roligt og afmålt tempo i menneskelivet. Hvert eksperiment er en afspejling af videnskabsmandens essens, hans strålende værker, de første vellykkede eksperimenter.

Men lad os huske, hvordan rumfeberen begyndte. Generatoren af ideer var værket af en meget berømt science fiction-forfatter på sin tid. Dengang virkede det som en simpel fiktion, men nu er det blevet en fuldstændig hverdagsrealitet, der tiltrækker videnskabsmænds opmærksomhed, der søger at bringe deres teoretiske ideer til praktisk anvendelse, der gavner menneskeheden.

Teknologier er dyre, og det er ikke nemt at finde værdige investorer, der er villige til at risikere meget for et positivt resultat. Men fremtidens projekter skal udvikles og sættes i produktion nu.

Uanset hvad videnskabsmænd siger, er tiden for fuldgyldig udvinding af sjældne, dyre metaller direkte fra det ydre rum allerede kommet.

Innovation kræver:

tidens test,
kompetent organisation af produktionen,
udforske mulighederne for beslægtede industrier, der kan samarbejde til gavn for hinanden.

Uden investeringer vil der ikke være noget afkast; selv på et minimumsniveau bør selve arbejdsprocessen organiseres og først derefter opnå det resultat, du håbede på.

Hvordan opstod asteroider?

Hvis videnskabsmænd kan bestemme gunstige forhold, under hvilke asteroider dannes, kan sådanne nyttige kilder skabes kunstigt ved hjælp af laboratorier eller direkte i det store rum. Det er kendt, at asteroider er det oprindelige materiale, der er efterladt, efter vores solsystem blev dannet. De er fordelt overalt. Nogle asteroider flyver meget tæt på Solen, andre rejser i de samme baner og danner hele asteroidebælter. Mellem Jupiter og Mars, der ligger relativt tæt på den, er der den største koncentration af asteroider.

De er meget værdifulde med hensyn til ressourcer. At studere asteroider fra forskellige synsvinkler vil give os mulighed for at analysere deres struktur og bidrage til:

skabe en base for yderligere udforskning af rummet,
tiltrække nye investeringer i denne industri,
udvikling af specialudstyr, der kan fungere under en lang række forhold.

Det er meget lettere at mine metaller på asteroider, fordi de er fordelt over hele overfladen af rumobjektet. Koncentrationen af selv de mest ædle og dyre metaller er lig med den, der kun findes på Jorden i rige aflejringer. Interessen for sådanne typer arbejde vokser på grund af deres efterspørgsel hver dag.

Astronauterne var i stand til at lave et umuligt teknologisk gennembrud inden for teknologiske kapaciteter. De første prøver taget på overfladen af asteroider:

gav videnskabsmænd en generel idé om strukturen af asteroider,
hjalp med at gøre deres produktion hurtigere,
identificeret nye kilder til at opnå metaller.

I den nærmeste fremtid vil teknologier på dette niveau indtage en stor plads i produktionen. Hvis vi forestiller os, selv rent teoretisk, at reserverne af asteroider er grænseløse, så kan de understøtte økonomien på hele planeten, så den kan udvikle sig flere gange hurtigere.

Det ser ud til, hvad skal vi ellers stræbe efter, når mennesket har erobret det ydre rum? Men i praksis er ikke alle nyttige egenskaber ved asteroider og andre objekter til stede i rummet endnu blevet fuldt ud undersøgt. Det vil sige, at det vil være muligt at etablere affaldsfri produktion. Hvert element i denne kæde eksisterer ikke uden indflydelse fra den forrige på den. Denne tilgang er især relevant, når vi har at gøre med metaller. Deres struktur er ret stærk, men hvis de korrekte betingelser for deres udvinding og drift ikke overholdes, kan en værdifuld naturressource forringes.

Metaller fra rummet er en hverdagsrealitet i vor tid. Der er planlagt nye projekter, hvis grundlag vil være produktion af vand og ilt - vitale komponenter for os.