文章图片
神舟十四号飞船在6月5日成功发射 ， 此次神舟十四号飞行任务中 ， 一个重要的使命就是建设国家天空实验室 。 国家太空实验室的两个主要功能模块分别是问天实验舱和梦天实验舱 。 其中 ， 问天实验舱主要从事生物相关的实验 ， 而梦天实验舱主要从事微重力相关的实验 。
众所周知 ， 空间站在太空中处于一个接近于失重的环境 ， 空间站中的物体所受到的重力几乎可以忽略不计 。 但是这样的微重力环境在科研上到底具有什么样的价值 ， 很多人却说不出一个所以然来 。 今天我就和大家一起聊一下 ， 梦天实验舱将完成的一类重要的微重力实验 ， 也就是微重力冶金 。
微重力冶金 ， 顾名思义 ， 就是在微重力环境下完成金属的冶炼 。 在太空中冶炼金属 ， 听起来很奇怪 ， 但这是目前微重力环境的重要应用领域之一 。 人类历史上第一次微重力冶金实验 ， 由联盟6号飞船上的航天员于1969年完成 。 此后 ， 世界各国在太空中开展了上千次的微重力冶金实验 ， 可以说微重力冶金是学术界最受关注的太空实验之一 。
微重力冶金为什么会引起科学家的极大关注呢？相比于地球的重力环境 ， 微重力冶金具有三大优势 。 第一 ， 微重力环境下 ， 可以实现无容器冶金 。 在太空中 ， 加热后的金属液滴悬浮在空中 ， 所以我们不需要容器去存放金属 ， 避免了容器的杂质进入到金属中 。 尽管在地球上 ， 冶金容器的杂质进入金属体内的含量非常少 ， 但是对于一些特种材料 ， 例如发动机叶片材料而言 ， 容器上的少量杂质足以对材料造成致命伤害 。
第二 ， 微重力环境可以消除金属的分层 。 对于由两种金属组成的合金而言 ， 当这两种金属无法相互溶解时 ， 密度大的金属就会因为重力而沉到材料底部 ， 导致金属材料的分布不均匀 。 而微重力消除了重力和浮力的影响 ， 使得合金金属的性能提升了10倍以上 。
第三 ， 微重力环境可以用于生产泡沫金属 。 泡沫金属是一类体内含有大量气泡、结构如同泡沫一样的金属材料 。 这种金属材料可以用在催化剂、消音材料、缓冲材料、航天材料等多个领域 。 泡沫金属的生产方法是当金属熔化为液体时 ， 向金属内部混入可以产生气泡的物质 。 这些物质会在熔化的金属中产生大量气泡 。 当金属被快速冷却时 ， 金属内部的气泡就可以保留在金属中 。 在地球上 ， 受重力的影响 ， 气泡会因为浮力而上升 。 所以在地球上合成泡沫金属时 ， 内部气泡的分布很难均匀 。 但是在太空环境下 ， 微重力消除了浮力的影响 ， 气泡不会从液体中向外溢出 ， 所以可以实现高质量的泡沫金属的合成 。
【神舟十四号在太空中的微重力冶金，为什么会引起科学家的关注？】此次神舟十四号飞船的成功发射 ， 相信能极大程度地推动我国材料工程事业的发展 ， 进而解决不少卡脖子的材料问题 。 预祝神舟十四号飞行任务圆满成功！
推荐阅读
- 杨振宁：宇宙结构并不是偶然的，有造物者存在
- 人类让动物回交，没考虑伦理道德问题吗？实在是迫于无奈
- 秦始皇还活着？霍金：他只是走不出陵墓，正用另一种方式统治世界
- 中国科学家即将点亮“人造太阳”：核聚变将实现能源自由
- 《流浪地球》中，地球搬到比邻星，人类能适应乱纪元吗？
- 要来啦？这就是私人空间站！它们的表现会比 “前辈”更好吗
- NASA将启动针对不明飞行物研究：召集顶尖科学家 预计耗时9个月
- 物理学家发现了可以解释暗物质的从未见过的粒子
- 人濒临死亡会有什么感觉 美国科学家总结的濒死体验的14大感受