Dorong dua pelat logam.
Di Bumi, mereka duduk di sana. Memisahkan. Membosankan.
Ambil pelat yang sama ke orbit, tekan bersama-sama, dan bam. Satu potong. Tergabung. Permanen.
Kedengarannya seperti fiksi ilmiah. Itu adalah fisika.
Fenomena tersebut disebut pengelasan dingin.
Para insinyur membencinya selama beberapa dekade. Mengapa hal itu terjadi?
Tidak ada oksigen.
“Setelah oksida terbentuk, semuanya berakhir,” kata Julia Greer, ilmuwan material di Caltech.
Di Bumi, udara langsung menyerang logam. Oksigen menempel pada permukaan, menciptakan kerak mikroskopis. Sebuah isolator. Sebuah penghalang.
Di bawahnya, atom-atom dalam kisi logam menginginkan teman.
Secara khusus, mereka ingin berbagi elektron. Atom permukaan bersifat sepi; mereka memiliki ikatan yang mengarah ke luar menuju ketiadaan. Mereka mendambakan kontak.
Jika kulit oksida itu tetap menempel, tidak terjadi apa-apa.
Rusak kulitnya?
Kekacauan.
Elektron permukaan tersebut tidak mengetahui di mana tempatnya. Apakah mereka tetap di bagian A? Pindah ke bagian B? Tidak masalah. Mereka mulai berenang melintasi perbatasan.
Intinya, logam lupa bahwa mereka adalah objek yang terpisah. Mereka menjadi satu struktur yang berkesinambungan.
Sven Bilén, seorang insinyur di Penn State, menyatakannya dengan jelas: Mereka berbagi elektron. Itu lasnya.
Di luar angkasa, alam ingin membantu mereka.
Radiasi matahari dan sinar kosmik menyapu permukaan logam hingga bersih. Ruang hampa mencegah oksigen membentuk kembali kerak pelindung tersebut. Sekalipun lapisan tersebut selamat dari peluncuran, ruang angkasa tidak akan pernah berhenti. Itu membuat segalanya menjadi telanjang. Mengekspos atom. Membuat mereka terikat.
Zachary Cordero dari MIT mengatakan permukaannya tidak mulus. Pada tingkat mikroskopis, logam merupakan lanskap bergerigi yang terdiri dari puncak dan lembah kecil.
Geser keduanya?
Gesekan mengurangi puncak tersebut. Memecah oksida. Menghancurkan bukit hingga rata dengan lembah.
“Anda membentuk ikatan metalurgi,” kata Cordero.
Kontak nyata. Keintiman atom.
Mengapa ada yang peduli?
Bayangkan sebuah pintu. Atau antena satelit.
Jika bagian-bagiannya tertutup rapat, Anda akan kehilangan kapalnya.
“Segala sesuatunya bisa terhenti pada tempatnya,” Cordero memperingatkan.
Kunci pintu. Struktur yang dapat diterapkan membeku. Sekrup menyatu dengan engsel dengan sangat teliti sehingga Anda tidak dapat melepaskannya tanpa melelehkan seluruh rakitan.
Ingat penyelidikan Galileo?
Diluncurkan pada tahun 1989. Getaran saat lepas landas kemungkinan besar menghilangkan oksida pelindung pada bagian antenanya.
Dua tahun kemudian, para insinyur mencoba membentangkan antena high-gain tersebut pada tahun 1992. Antena tersebut nyaris tidak bergerak. Hanya penerapan sebagian.
Misi tersebut berjalan tertatih-tatih pada data resolusi rendah selama bertahun-tahun karena pengelasan yang tidak terlihat dalam ruang hampa.
Beberapa logam lebih buruk dari yang lain.
Emas dan platinum menolak teroksidasi secara alami. Pernah.
Bahkan di Bumi.
Emas juga lunak, yang membantunya menyesuaikan diri dengan permukaan kawin. Ini pada dasarnya adalah umpan las dingin.
Julia Greer menyebutnya “terkenal”.
Apakah Anda benar-benar menginginkan sambungan berlapis emas di luar angkasa?
Mungkin tidak.
Jadi bagaimana kita menghentikannya?
Insinyur bermain bertahan.
- Anodisasi mengunci lapisan oksida buatan yang lebih keras.
- Pelumas kering seperti molibdenum disulfit memisahkan bagian bergerak secara fisik. Pisahkan atom-atomnya.
- Padu padankan bahan. Memasangkan emas dengan logam yang berpusat pada tubuh seperti molibdenum berhasil karena struktur pengepakan atomnya tidak sejajar dengan baik. Atom kesulitan menemukan tetangga dalam struktur yang salah. Hal ini menciptakan “penghalang energik”, seperti yang dikatakan Greer.
Pengujian itu brutal.
Mereka mengguncang perangkat keras pada tabel getaran. Putar melalui suhu dingin yang membekukan dan panas terik di ruang vakum. Tiru penyiksaan ruang di darat untuk mengetahui kegagalan sebelum lepas landas.
Apakah ini bekerja dengan sempurna?
Bilén menertawakan gagasan itu.
Baut-baut di labnya menyatu satu kali setelah berpindah-pindah kampus. Tidak diperlukan ruang. Hanya ruang vakum dan nasib buruk.
Mereka harus mengebornya.
Pengelasan dingin menunggu setiap kesalahan. Hal serupa juga terjadi di Bumi, jika udaranya cukup tipis, permukaannya cukup bersih, dan tekanannya tepat.
Anda bisa melapisi semuanya.
Anda dapat mengisolasi setiap sendi.
Namun dalam kehampaan yang dalam, keheningan cenderung menyatukan segalanya. Secara permanen.
