Журнал "Наука и жизнь", 2000 № 06 - [4]
Первый в мире технологический эксперимент в условиях невесомости и вакуума — сварка металлов на установке «Вулкан» — был проведен в октябре 1969 года. (На фото слева направо: летчики-космонавты СССР В. Н. Кубасов и Г. С. Шонин.)
Работы, связанные с применением электронно-лучевой технологии в космосе, продолжаются: совершенствуется оборудование, увеличивается его мощность. Все это позволит сваривать и резать металл практически любой толщины.
Весьма интересна для применения в открытом космосе лазерная технология. От электронно-лучевой ее отличают по крайней мере два существенных преимущества: во-первых, нет высокого ускоряющего напряжения и, во-вторых, может быть применена волоконная оптика. Это значит, что можно установить лазер стационарно и транспортировать световой луч в любую точку орбитальной станции снаружи (в открытом космосе), а также внутри ее. Присущие лазерной технологии недостатки — низкий, по сравнению с электронным лучом, кпд процесса и сравнительно большие масса и габариты установки — устранимы, но над этим нужно работать. В недалеком будущем лазерная технология, видимо, найдет применение на космических орбитах. Особые надежды мы возлагаем на диодные лазеры.
Нет препятствий и для применения в открытом космосе контактной сварки (в частности, точечная сварка была проверена еще в шестидесятых годах). Это относится и к шовной (роликовой) сварке. Нужно создать своего рода установку «Универсал» со сменным инструментом для точечной и роликовой сварки, а также с устройствами, защищающими оператора от возможных выплесков металла. Контактную сварку можно будет использовать в космосе при сооружении различных конструкций из тонколистовых материалов и для их ремонта. Она может найти применение при сооружении объектов на Луне.
Представляют интерес различные сварные трансформируемые конструкции, изготовленные на Земле. Их можно доставлять на орбитальную станцию либо на Луну в компактном виде. Оболочечные металлоконструкции способны «раздуваться» с помощью небольшого избыточного внутреннего давления и приобретать заданную форму и габариты. Соединяя с помощью сварки отдельные преобразуемые элементы, можно собирать в космосе более сложные и крупные сооружения. Найдут применение и трансформируемые раздвигающиеся и складывающиеся конструкции, состоящие из унифицированных узлов. Их можно использовать как на орбитальных космических станциях, так и на Луне.
Словом, сварочные технологии в космосе — это не научная фантастика. Думаю, они будут востребованы уже в начале XXI века, по мере развития работ на международной орбитальной космической станции.
Американский астронавт в летающей лаборатории проводит эргономическую оценку созданного в ИЭС сварочного оборудования в условиях кратковременной невесомости.
В гидроневесомости (в бассейне) на макете шаттла отрабатываются циклограммы сварочного эксперимента.
Идет отработка технологии и приемов выполнения ручной электронно-лучевой сварки в барокамере.
Существуют «мокрая» и «сухая» технологии подводной сварки. В первом случае сварка (это же касается и резки) осуществляется непосредственно в воде, во втором — сварка и резка проводятся в локальных и крупногабаритных камерах, где можно создать либо газовую атмосферу, либо вакуум.
Конечно, весьма интересна и перспективна «мокрая» сварка, например, при сооружении в гидросфере крупных сварных конструкций и их ремонте. Такая технология применяется в наше время на глубине до 100 метров, при этом, как правило, в работе участвует оператор-водолаз. Однако в перспективе будут освоены глубины порядка сотен и тысяч метров, где работа оператора невозможна. Сварка и резка в таких экстремальных условиях должны быть полностью автоматическими.
Задача несколько облегчается благодаря тому, что за процессом сварки можно наблюдать и частично управлять им из находящегося поблизости батискафа. Решающую роль в работе сварочного оборудования должны играть подводные роботы и дистанционно управляемые манипуляторы. Но, как видим, на пути подготовки и сборки изделий под сварку и в процессе собственно сварки возникают громадные трудности.
Наибольший интерес для гидросферы представляет дуговая сварка. Однако следует иметь в виду, что на больших глубинах, где гидростатические давления достигают нескольких сотен атмосфер, свойства дуги и протекание металлургических процессов совершенно не изучены. В этом направлении нужны серьезные и длительные исследования, результаты которых сегодня трудно предсказать. Но постановка таких исследований крайне необходима.
Речь может и должна идти также о применении в гидросфере других способов сварки и резки. Определенную перспективу представляют различные варианты контактной сварки. Собственно точечная сварка, в том числе металлов больших толщин, видимо, возможна. Но для этого предстоит разработать такие конструкции и их сварные узлы, в которых точечные соединения будут иметь необходимый комплекс свойств.
Несколько сложнее обстоит дело с контактной стыковой сваркой. Получить качественные соединения, выполненные «мокрой» стыковой сваркой оплавлением, не удастся. Значит, необходимо развивать «сухую» сварку. То же самое относится к стыковой сварке сопротивлением.
