Eksperyment na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. "Ta zdolność będzie ważnym elementem"

Astronauci pracujący na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej wykonali spaw, który obecnie jest testowany na Ziemi - poinformowała Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Choć ma on tylko centymetr długości, jego stworzenie to historyczny moment - twierdzą eksperci.

- Jeśli eksploracja kosmosu przez człowieka ma stać się naprawdę zrównoważona i samowystarczalna, to produkcja w przestrzeni kosmicznej musi stać się powszechna, a zdolność do spawania będzie tego ważnym elementem. Dlatego musimy sprawdzić, czy łatwo jest spawać w kosmosie - powiedział João Gandra, inżynier z ESA.

Spawanie w kosmosie diametralnie różni się od tego samego procesu na Ziemi. Na przykład pod wpływem normalnej grawitacji prądy konwekcyjne w powietrzu chłodzą metal, tworząc tak zwane jeziorko spawalnicze, które po utwardzeniu tworzy spoinę. W warunkach mikrograwitacji roztopiony metal zachowuje się odmiennie - tworzy płynne krople utrzymujące specyficzny kształt pod działaniem napięcia powierzchniowego.

Oprócz tego w przestrzeni kosmicznej na metal oddziałują inne czynniki, takie jak promieniowanie czy próżnia. - Obecnie tak naprawdę nie rozumiemy, jak te czynniki mogą wspólnie oddziaływać, i jakie mogą mieć konsekwencje dla właściwości końcowego produktu. Możemy przeprowadzać symulacje komputerowe, ale brakuje nam danych empirycznych do kalibracji i poprawy naszych prognoz. Dlatego ten punktowy spaw jest dla nas tak cenny - dodaje João Gandra.

Dotąd w kosmosie przeprowadzono tylko kilka eksperymentów związanych ze spawaniem. Pierwszy przeprowadzono na radzieckim statku kosmicznym Sojuz-6 w 1969 roku, a kolejne - na amerykańskiej stacji Skylab i radzieckiej stacji Salut-7, odpowiednio w latach 1973 i 1984. W latach 90. powstały amerykańsko-rosyjskie plany dotyczące opracowania wielofunkcyjnego narzędzia spawalniczego na potrzeby prac konserwacyjnych prowadzonych na ISS.. Zostały one jednak porzucone z powodu obaw o bezpieczeństwo oraz trudności logistycznych.

Badany teraz spaw wykonano z pomocą urządzenia, którego działanie polega na emisji silnej, rozgrzewającej metal wiązki elektronów. Podobną technikę zastosowano we wspomnianym doświadczeniu przeprowadzonym na pokładzie Sojuza-6.

Spawanie wiązką elektronów ma kilka zalet. Wiązkę można precyzyjnie kontrolować, przenika ona głęboko w metal, a przy tym tracona jest minimalna ilość energii. Metodę tę można jednak zastosować jedynie w próżni wysokiej jakości, co sprawia, że spawanie wiązką elektronów doskonale nadaje się do zastosowania w kosmosie. Ponadto system ten można także wykorzystać do cięcia i druku 3D. Choć wykonanie spawu wymagało próżni, przeprowadzono je wewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, w specjalnym, aluminiowym cylindrze.

Eksperyment został zainicjowany przez amerykański startup ThinkOrbital i przeprowadzony z udziałem brytyjskiego The Welding Institute.

- Mamy nadzieję na udział w kolejnych lotach testowych, ukierunkowanych na coraz bardziej ambitne operacje spawalnicze. Ta kampania jest doskonale zgodna ze strategią ESA dotyczącą rozwoju metod produkcji i serwisowania w przestrzeni kosmicznej. To kluczowy element nowej gospodarki kosmicznej i stanowi kolejne narzędzie w arsenale ludzkości zmierzającej w kierunku dalszych i dłuższych misji kosmicznych - podsumowuje João Gandra.