在太空將兩塊金屬接觸，過不了多久就會熔接在一起，為什麼？

在日常生產生活中，為了將兩塊金屬連接在一起，通常採用焊接的方式，即在高温環境下使兩塊金屬的接觸面發生熔化，熔化後的部分在流動作用下就會互相接合在一起，隨着温度的下降，最終實現了連接。如果在太空中將兩塊金屬直接相接觸，過不了多久它們也會發生熔合的現象，再也拿不開了，為什麼在太空中沒有將兩塊金屬表面熔化，就能將它們固定在一起呢？

分子或者原子的擴散效應在宇宙間廣泛存在

大家知道，温度是人類為了衡量物體組成的微觀粒子熱運動程度，所創造出來的一個物理標量，温度越高表明微觀粒子的運動越快，反之則越慢。同時，如果向一個系統內額外輸入熱量，那麼也會推動系統內微觀粒子熱運動速率的加快，從而在宏觀上表現為温度的提升，反過來，如果這個系統向外散發熱量，那麼微觀粒子熱運動就會變慢，我們所監測到的物體温度就會降低。

正因為微觀粒子的熱運動，有着最上限和最下限的閾值，其中最上限就是運動達到光速，此時的温度稱之為普朗克温度，根據現代宇宙物理學，只有在宇宙奇點大爆炸第一個普朗克時間內存在着這個温度上限，其值約為1.4億億億億度。

而最下限就是微觀粒子處於絕對靜止狀態，此時的温度稱之為絕對零度，其值為-273.15攝氏度。

而在現實宇宙中，不可能存在着這個最上限和最下限所需要的條件，因此宇宙所有區域温度值介於普朗克温度和絕對零度之間。既然所有物質的組成粒子都不可能處於絕對靜止的狀態，那麼也意味着宇宙中所有的物質，包括組成物質的所有微觀粒子，都處於一定速率的熱運動狀態。

而微觀粒子的熱運動，對外則表現出一定的擴散速率，只不過氣體和液體分子（或原子）擴散能力較強，固體物質中的分子（或原子）擴散速度較慢而已。

在太空中為何金屬間容易熔接到一起？

在地球上，一般情況下，要將兩塊金屬熔接在一起，需要使它們的表面温度超過本身的熔點，這樣金屬就會呈現流動的液體狀態，就加快了表面微觀粒子的擴散速率，從而在液體狀態下將金屬表面的微觀粒子進行了重新排列，微觀粒子之間的化學鍵也進行了相應重組，保障了在温度降低到熔點之下後，兩塊金屬能夠牢牢地固定在一起。在地球環境狀態下的這種焊接，由於是在高温環境下進行的，所以稱之為“熱焊”。

在地球上，如果在常温常壓下將兩塊金屬貼在一起，雖然兩塊金屬表面的微觀粒子仍然進行着擴散作用，但是這種擴散的速率非常低，需要經歷很長時間才能部分結合。再加上金屬表面在地球大氣層環境下，會發生着程度不同的氧化反應，表面會形成一層或厚或薄的氧化膜，另外，兩塊金屬表面不可能做到絕對的光滑，所以中間也會夾着一層空氣膜，因此，氧化膜和空氣膜的存在，進一步抑制了微觀粒子的進一步擴散。

在宇宙空間中，物質的密度極低，其中每立方厘米僅有0.1個原子水平，才是地球大氣層空氣密度的萬億億分之一，幾乎是真空的狀態，所以兩塊金屬在相互接觸之後，就不會存在像地球上的那樣，中間有空氣膜的狀態。假如此時兩塊金屬表面，也沒有氧化膜的“保護”，那麼金屬表面的原子發生擴散的速率，就比地球上要快而且明顯得多。

有科學家就做過這樣的實驗，在太空中將兩條納米級別的金屬線相連接，結果在兩分鐘左右，金屬線的接觸部分就已經開始了熔接跡象。這種在宇宙自然狀態下金屬的熔接現象，被稱為“冷焊”，與地球上的“熱焊”相比，這一熱一冷，正好説明了金屬熔接所需要的不同條件。

如何降低金屬物品在太空中發生“冷焊”的幾率？

人類向外太空發射的眾多探測器，無論是探測器框架主體，還是眾多監測設備，很多的製造原料都是金屬，所以太空中金屬的“冷焊”，對於探測器的正常運行和壽命都會產生嚴重的不利影響。

比如，在上世紀80年代末期，美國發射的木星探測器－伽利略號，就曾經發生過這類問題。它上面用於接收信號的幾根天線，由於在到達木星之前的一年多時間裏一直處於收縮狀態，彼此靠在一起，最後在“冷焊”的作用下，幾根天線牢牢地粘在了一起，根本無法再展開了，最後不得已啓用了另外的備用天線，不過其對信號的接收和發射效率，只有主天線的百分之一，工作質量和效率打了折扣。

鑑於地外探測器在運行過程中，之所以產生“冷焊”問題，一方面源於長時間的相同金屬構成的部件相連，另一方面是探測器在飛行時的振動、各部位件之間的摩擦，導致了金屬表面氧化膜的磨損，同時振動和摩擦也為金屬部件表面金屬原子輸入了能量，加劇了其熱運動的能力，所以縮短了金屬之間發生“冷焊”的時間。

基於“冷焊”產生的原因，科學家們一直以來，都在不斷完善防止“冷焊”產生的一系列技術細節，比如相鄰的金屬部件，採用不同的金屬或者不同的金屬合金；增加金屬表面氧化膜的厚度；增強探測器和零部件的抗振動能力；不斷調整和優化飛行線路，維持姿態調整時的飛行穩定性等等。