Jak podała Europejska Agencja Kosmiczna, na Ziemi przetestowano spaw wykonany przez astronautów pracujących na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Choć spaw ma tylko centymetr długości, jego wykonanie to historyczny moment – mówią 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 przestrzeni diametralnie różni się od tego samego procesu na Ziemi – podkreślają specjaliści. Na przykład pod wpływem normalnej grawitacji prądy konwekcyjne w powietrzu chłodzą metal, tworząc tzw. 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 kosmosie 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 wykonano tylko kilka eksperymentów związanych ze spawaniem. Pierwszy taki przypadek miał miejsce 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 – przypomina ESA.

W latach 90. powstały amerykańsko-rosyjskie plany dotyczące opracowania wielofunkcyjnego narzędzia spawalniczego na potrzeby prac konserwacyjnych prowadzonych na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. 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 Sojuz-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 może także wykorzystać do cięcia i druku 3D.

Choć eksperyment wymagał próżni, prowadzony był wewnątrz ISS, w specjalnym, aluminiowym cylindrze.

Eksperyment został zainicjowany przez amerykański startup ThinkOrbital i przeprowadzony z udziałem brytyjskiego The Welding Institute (TWI). "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 kierunku dalszych i dłuższych misji kosmicznych" – podsumowuje João Gandra. (PAP)

Marek Matacz

mat/ zan/