Duw twee metalen platen.
Op aarde zitten ze daar. Verschillend. Saai.
Breng diezelfde platen in een baan om de aarde, druk ze tegen elkaar en bam. Eén stuk. Gefuseerd. Permanent.
Het klinkt als sciencefiction. Het is natuurkunde.
Het fenomeen heet koudlassen.
Ingenieurs hebben er decennia lang een hekel aan gehad. Waarom gebeurt het?
Geen zuurstof.
“Als het oxide eenmaal is gevormd, is het voorbij”, zegt Julia Greer, materiaalwetenschapper bij Caltech.
Op aarde valt lucht metaal onmiddellijk aan. Zuurstof blijft aan het oppervlak plakken, waardoor een microscopisch kleine korst ontstaat. Een isolator. Een barrière.
Daaronder willen atomen in een metalen rooster vrienden.
Concreet willen ze elektronen delen. Oppervlakte-atomen zijn eenzaam; ze hebben banden die naar buiten wijzen, naar het niets. Ze hunkeren naar contact.
Als die oxidehuid blijft zitten, gebeurt er niets.
De huid breken?
Chaos.
Die oppervlakte-elektronen weten niet waar ze thuishoren. Blijven ze in stuk A? Verplaatsen naar stuk B? Het maakt niet uit. Ze beginnen over de grens te zwemmen.
In wezen vergeten de metalen dat ze afzonderlijke objecten zijn. Ze worden één doorlopende structuur.
Sven Bilén, een ingenieur bij Penn State, zegt het duidelijk: Ze delen de elektronen. Dat is de las.
In de ruimte wil de natuur hen een handje helpen.
Zonnestraling en kosmische straling schuren metalen oppervlakken schoon. Het vacuüm voorkomt dat zuurstof die beschermende korst opnieuw vormt. Zelfs als de laag de lancering overleeft, is de ruimte meedogenloos. Het maakt dingen bloot. Legt de atomen bloot. Zorgt ervoor dat ze zich kunnen hechten.
Zachary Cordero van MIT zegt dat oppervlakken sowieso niet glad zijn. Op microscopisch niveau is metaal een grillig landschap van kleine pieken en dalen.
Schuif ze samen?
Wrijving scheert die pieken af. Breekt het oxide. Verplettert de heuvels plat tegen de valleien.
‘Jullie vormen metallurgische verbindingen,’ zei Cordero.
Echt contact. Atomaire intimiteit.
Waarom kan het iemand iets schelen?
Stel je een deur voor. Of een satellietantenne.
Als de onderdelen dichtlassen, verlies je het schip.
“Dingen kunnen vastlopen”, waarschuwde Cordero.
Deuren op slot. Inzetbare structuren bevriezen. Schroeven versmelten zo grondig met de scharnieren dat je ze niet kunt losschroeven zonder de hele constructie te laten smelten.
Herinner je je de Galileo-sonde nog?
Gelanceerd in 1989. Trillingen tijdens het opstijgen hebben waarschijnlijk het beschermende oxide op de antenneonderdelen afgeschud.
Twee jaar later probeerden ingenieurs in 1992 de high-gain antenne uit te vouwen. Hij bewoog nauwelijks. Alleen gedeeltelijke implementatie.
De missie strompelde jarenlang voort op gegevens met een lage resolutie vanwege onzichtbaar lassen in het vacuüm.
Sommige metalen zijn slechter dan andere.
Goud en platina weigeren op natuurlijke wijze te oxideren. Ooit.
Zelfs op aarde.
Goud is ook zacht, waardoor het zich aanpast aan bijpassende oppervlakken. Het is in wezen koudlasaas.
Julia Greer noemt het ‘berucht’.
Wil je echt een vergulde verbinding in de ruimte?
Waarschijnlijk niet.
Dus hoe kunnen we het stoppen?
Ingenieurs spelen verdediging.
- Anodiseren zorgt voor een kunstmatige, hardere oxidelaag.
- Droge smeermiddelen zoals molybdeendisulfiet scheiden de bewegende delen fysiek. Houd de atomen uit elkaar.
- Mix en match materialen. Het combineren van goud met een op het lichaam gecentreerd metaal zoals molybdeen werkt omdat hun atomaire pakkingstructuren niet mooi op één lijn liggen. De atomen hebben moeite om buren in de verkeerde structuur te vinden. Het creëert een ‘energetische barrière’, zoals Greer het stelt.
Testen is wreed.
Ze schudden de hardware op triltafels. Laat ze door vrieskou en zinderende hitte in vacuümkamers fietsen. Boots de marteling van de ruimte op de grond na om de mislukkingen op te vangen voordat ze opstijgen.
Werkt het perfect?
Bilén lachte om dat idee.
Bouten in zijn laboratorium zijn ooit samengesmolten na een simpele verplaatsing over de campus. Geen ruimte nodig. Gewoon een vacuümkamer en pech.
Ze moesten ze uitboren.
Koudlassen wacht op elke fout. Het gebeurt ook op aarde, als de lucht dun genoeg wordt, het oppervlak schoon genoeg en de druk goed.
Je kunt alles coaten.
Je kunt elk gewricht isoleren.
Maar in de diepe leegte heeft stilte de neiging dingen samen te brengen. Permanent.
