О сварке уже известно многое. Инструменты появляются, новые техники разрабатываются и осваиваются, и совершенству здесь действительно нет предела. Существуют труднейшие виды сварки, которые поддаются только профессионалам, но ни один из этих видов не сравнится со сваркой в космосе. А ведь там тоже есть металлические конструкции, которые нужно скреплять, собирать и ремонтировать. Но как это делать, если нет ни воздуха, ни знакомой гравитации, а движения ограничены громоздкими скафандрами? Подробнее о том, что такое сварка в космосе, расскажет этот материал.
История развития
Когда речь заходит о сварке в космосе, можно предположить, что необходимые технологии появились только к моменту создания Международной Космической Станции, что была запущена в 1998 году. Однако, сварочные работы в космосе проводились и до ее создания, и первые разработки и эксперименты в этой области принадлежали СССР.
Саму идею создать аппарат для космической сварки приписывают отцу советской космонавтики, Сергею Павловичу Королеву. Изначально идея, озвученная еще в 1965 году, не была высоко оценена инженерным сообществом, так как сварка в космосе считалась априори невозможной.
Скорость диффузии газов высока, воздуха нет, гравитации нет, перепады температуры могут быть катастрофическими — и это далеко не все физические трудности. Также проблемой была сама конструкция сварочного аппарата, которую просто невозможно использовать в открытом космосе. Дополнительно большие вопросы вызывала сама безопасность сварочного процесса в космосе, так как малейшая ошибка могла привести к повреждению модуля космического аппарата, корабля или станции, или, что еще хуже, к порче скафандра космонавта.
Несмотря на все сомнения, спустя всего 4 года после появления идеи, были проведены первые испытания сварочного аппарата в космосе. Его использовал экипаж «Союза-6» для соединения мелких деталей корабля. Устройство, которое было применено в тот день, получило название «Вулкан». Оно могло работать с металлами дуговым, плазменным и даже электронно-лучевым способом.
Так были сделаны первые шаги к работе с металлами в открытом космосе, а Борис Евгеньевич Патон, ученый, руководивший группой разработчиков космического сварочного аппарата, стал всемирно известным.
Но работа продолжалась. Аппарат нужно было уменьшать и делать удобнее. А за основу для следующей версии был взят «Вулкан».
Изначально идея, озвученная еще в 1965 году, не была высоко оценена инженерным сообществом, так как сварка в космосе считалась априори невозможной. Но несмотря на все сомнения, спустя всего 4 года после появления идеи, были проведены первые испытания сварочного аппарата в космосе.
Усовершенствование и доработка
Как потом показали эксперименты, для сварки в открытом космосе наиболее подходит электронно-лучевая сварка, так как КПД оказался самым высоким. Поэтому было принято решение доработать «Вулкан» именно под такие цели.
Перед советскими учеными и инженерами была поставлена задача разработать специальный инвертор — устройство, которое будет преобразовывать постоянный ток, получаемый от солнечных батарей в переменный. Кстати, сварочный аппарат должен был тратить энергию экономно, так как вся станция работает только на том, что производит сама.
Также были добавлены трансформаторы, чтобы не терять напряжение. Была проведена работа и над снижением веса сварочного аппарата, и упаковываться он стал компактнее.
Дополнительно появилась электростатическая фокусировка вместо обычной магнитной.
Далее появились разработки, которые должны были позволить использовать тонкопленочные покрытия в невесомости. Для этого использовали метод термического испарения.
Разработки и доработки привели к тому, что появилось более сотни «Вулканов» различных составов и модификаций, но только последний, наиболее укомплектованный, стал использоваться в космосе.
Первыми доработками стали снижение веса и уменьшение габаритов аппарата, а также экономичностью энергопотребления.
Первая сварка в космосе
Новый вид сварочного оборудования был создан спустя 5 лет после первых экспериментов. Его назвали «УРИ» — Универсальный Ручной Инструмент. Он был разработан на основе двух своих предшественников, «Вулкана» и «Испарителя», специалистами института электросварки имени Е. О. Патона (Киев).
Этот аппарат имел собственный контейнер массой в 30 кг (легче предыдущих версий), который можно было надеть на себя, как ранец или прикрепить к поверхности орбитальной станции. Внутри контейнера помещался не только само устройство с двуствольной электронной сварочной пушкой, но и автономный источник питания. Работать «Универсал» смог со многими сложными сталями и даже титаном.
Первые испытания этого устройства прошли 25 июля 1984 года, на орбитальной станции «Салют-7». Эта сложная задача была доверена двум советским космонавтам, которые проводили сварку в течение 3 часов в открытом космосе. Так, первым мужчиной, который произвел сварку в космосе, стал Владимир Джанибеков, а первой женщиной, что работала одновременно с ним — Светлана Савицкая.
«УРИ» отлично справлялся со сваркой конструкций из металла в безвоздушной среде, а также в условиях невесомости и агрессивной окружающей среде. Резкие перепады температур тоже не были страшны «УРИ».
Сварка в космосе в наше время
Технологии продолжают развиваться, и сегодня сварка в открытом космосе почти не отличается от того же процесса на Земле. Устройство примерно такое же — есть плавящийся электрод и луч со сжатой дугой низкого давления. Для того чтобы следить за температурой свариваемых деталей добавлены инфракрасные датчики.
Конструкция меняется разве что для того, чтобы вес был как можно меньше, мобильность улучшалась, а КПД при этом не менялся. А помещается сегодня сварочный аппарат в жесткую трубчатую конструкцию по типу ранца, которую космонавт легко подсоединяет к скафандру и отсоединяет от него.
Сварка в космосе так же сложна, как и на Земле. И только благодаря развитию технологий в этой области на Земле позволяет сварке в космическом пространстве становиться проще, удобнее и безопаснее. Настолько, что даже космонавты, которые не обучаются сварке всю жизнь, справляются с соединением металлических деталей подобным способом.
