如果两块金属在太空中接触，就会熔接在一起，为什么？

　　这种现象是存在的，在学术和技术上称为冷焊，虽然还不清楚人类有没有在太空中做过这样的实验，但是这样的事情却在太空中发生过。美国人发射的一架探测器曾经发生过这样的事情，这架探测器本来是要去探测几大行星的，在探测完金星水星之后，其天线旋转轴就被冷焊焊住了，没办法只好启用了备用天线，但是效率只有主天线的百分之一。
　　那么为什么会发生这种现象呢？其实道理也很简单，就是两块相同的金属在太空真空环境下接触的时候，其两个接触面表层的原子之间没有任何阻挡，那么在接触的时候两个表层上的原子就会相互抓住对方，使之成为一体，冷焊现象就是这样发生的。美国人的探测器之所以出现那种状况，就是因为其旋转轴的金属连接处处理的太简单，探测器的进入太空之后，经过一段时间的使用，上面的氧化层被磨掉了，在暂停使用的时候，冷焊现象就发生了。
　　那么这地球上为什么很少看到这种现象呢？其实主要有两个原因，首先就是金属的裸露面会迅速氧化，形成一个氧化层，这样两块金属在一块的时候，会因为氧化层的阻隔而无法发生冷焊现象，还有一个原因就是地球上空气的存在会使两块金属之间有所阻挡，所以两块金属的金属原子难以直接相连，那么冷焊现象当然就不容易发生了。
　　但是地球上也并不是绝对不会发生这种现象，如果两块金属的表层不氧化，并且之间没有空气等东西隔开的话，把它们放到一起挤压一下，使其接触面的原子充分的接触，也是会发生冷焊现象的。
　　这个现象在太空探索中非常重要，其实科学上有一个专有名词来形容这种现象，冷焊。传统的焊接需要高温将两块等待焊接的金属融化，熔融状态下的金属相互扩散、融合到一起，降温之后固化连接到一起。
　　冷焊则是指在常温甚至低温状态下，两块金属碰到一起后融为一体的现象。对于这种现象，费曼曾经开玩笑地形容说：因为两块金属中的原子搞不清楚自己到底属于哪一块金属，于是干脆融合到了一起。
　　这自然是玩笑话，原子不会有意识，但金属原子的扩散确实真实发生的。通常情况下我们观察不到这种现象，是因为地球表面充满了大气，将两块金属放到一起，他们之间还是会有隔层，例如氧化层或者空气层。这些隔层组织了金属原子的自由扩散，使得通常情况下两块金属无法自动合为一体。但在太空之中，没有氧化层和气体层的阻隔，两块金属的原子可以自由扩散，无缝衔接到一起后，于是就会发生冷焊现象。
　　这种现象对太空探索影响很大。例如上世纪美国发射的伽利略号木星探测器，就是由于发生了冷焊现象，造成天线无法按计划打开，信号传导大受影响。因此为了防止这种现象发生，折叠装置、传动装置之间都会使用油类或其他物质相互隔开，避免两块分离的金属靠在一起时融合到一起，影响正常功能。
　　在太空中，如果两个同类的金属相互接触，很容易就会粘在一起，产生这种现象的原因就是因为金属之间发生了冷焊。我们平时所见到的各种焊接基本都是利用高温将金属熔融，凝固后的金属融为一体也就焊接起来了，比如电焊、气焊、摩擦焊等。而冷焊因为在常温下即可进行，这就体现了冷字的意义。冷焊现象是怎么产生的
　　在太空中与在地球上的环境不一样，在太空中物体不受重力作用，同时周围还没有空气，而影响冷焊发生的因素就是空气。太空中基本上属于真空环境，当两个物体相互接触时，由于它们之间没有气体的阻隔，金属原子之间可以说是真的接触到。
　　而在地球上，如果我们将两块金属压在一起，实际上在金属之间还会存在着一层很薄的气体层将它们隔开，因为物体本身对气体分子就存在着吸附作用，我们很难将它们完全摆脱，所以在地球上正常情况下不会发生冷焊现象，除非我们给予两块金属板很大的压力将中间的气体给完全挤走，这个时候它们就很有可能会粘在一起。
　　那么两个完全相互接触的金属板又是如何焊接在一起的呢？这主要还是因为金属原子的扩散作用。说到扩散我们很快会想到气体和液体，因为这两类物质属于流体，在生活中我们很容易就能看到这类状态物质的扩散作用。事实上固体同样也会发生扩散作用，只是相比于气液态没有那么明显，所以不容易被我们观察到。
　　在真空中，两个完全接触的金属之间原子会相互扩散，融合，从而不断的产生新的金属键，使两块金属被焊在一起。有科学家就专门研究过冷焊现象，利用纳米金线在真空状态下接触，发现仅需两分钟左右，两根纳米丝就开始粘连。
　　由于扩散速率与压力有关，压力越大，原子的扩散速率越快，那么产生冷焊的效果就越明显。同时物体的尺寸学校越小，冷焊现象产生的也越快。
　　另外，太空中金属不易产生氧化层，没有氧化层的阻隔，原子之间也会更容易扩散发生冷焊现象。美国航天局发射伽利略号探测器曾遭遇冷焊问题
　　在1989年，美国曾发射一颗伽利略号探测器用于探测木星，由于到达木星路途遥远，于是为此设计了一款体积较大的信号接收器，并且为了保护接收器不受太阳辐射的损害，计划在一年半后再将天线展开。但后来问题来了，地面科学家通过向伽利略号发射指令展开信号接收器，却发现无法展开，经过层层排查最后发现几根天线支架之间由于冷焊作用而粘结，所以无法将天线展开，最后好在探测器上还有一个很小的副天线，虽然副天线的带宽只有主天线的几百分之一，但最终还是依靠它成功完成了大量的科研任务。
　　小小的冷焊现象差点使美国投入伽利略号的十几亿美元打水漂。
　　在探测器飞行的过程中由于仪器的振动也会促进冷焊的产生，由于振动过程导致不同金属之间发生摩擦、撞击，提供了扩散作用所需的能量势垒，促进了原子的扩散作用，所以现在的设备进入太空都需要充分考虑到冷焊问题，防止带来不必要的麻烦。
　　是这样的，在太空中两块金属相遇，在满足一定条件下，可能就会熔接在一起。
　　这种现象被称为冷焊，冷焊就是在超高真空环境下，固体和固体表面相互接触时发生不同程度地粘合现象。
　　为什么会出现这种现象呢？
　　对于冷焊现象，第一位提出纳米概念的物理学家，理查德菲利普斯费曼曾在一个介绍摩擦力的讲座中，这样比喻道：在真空中，当两块金属接触在一起时，因为处在金属接触面两侧的原子间没有任何物质阻隔他们，它们分不清自己原来是哪一侧的原子，两侧的原子相互扩散，渐渐地两块金属原子相互融合在一起，最终两块金属便熔接在了一起。但是如果存在空气或者氧化层等其他非同类原子，这些金属原子就会意识到它们属于不同部分，便不会熔接在一起。
　　总结，在超真空环境下，两块物质表面达到原子级的清洁度，通过接触或者一定压力作用下，产生了粘连现象或是融合为一体便是冷焊。因为空气在地球上可以说无处不在，所以很难看到冷焊现象。
　　举例
　　大家都知道破镜不能重圆的道理，不过有一种情况不知大家有没有遇到过，一块镜子或玻璃，在即将破碎的边缘，但是仍然粘连在一起，并在表面上能明显看到一条由破裂处延伸出来的裂痕，当你找好角度，向裂痕垂直的方向去压缩镜面或玻璃，上面的裂痕会奇迹般变小。这其实就可以用冷焊原理解释，因为裂痕的尽头处两个接触面间还没有杂质，通过一定作用力，让裂痕重新粘连在一起。
　　还有古代的打铁技术，比如某大侠的刀断了，来到铁匠铺。铁匠将刀断的地方烧红烧热，同时再准备另一块一样烧红烧热的铁块，通过反复捶打，最后帮大侠把刀接上了。通过烧热金属，让原子运动得更猛烈，又通过捶打增加压力，最终强行让两块金属粘在了一起。这就尴尬了！
　　冷焊对航天影响
　　在太空中没有空气，对于金属来说会比较容易发生冷焊的现象。美国伽利略号执行木星探测任务时，最开始进行长期的飞行时，默认将通信天线收起，但是经过一年的飞行后，当科学家想打开天线进行数据传输时，却发现怎么也打不开了。就是因为发生了冷焊现象，导致了天线粘在了一起，无法打开。
　　总结
　　当今，冷焊技术是一门新型发展起来的技术，在一些传统焊接技术无法满足的场景下有着重要作用。
　　冷焊最显著的优点，就是它具有和原材料本身相同的焊接强度，不会对连接的零件产生热影响，传统的焊接一般都是高温焊接，有火花、灰尘等影响。冷焊过程快速且没有变形，操作简单。
　　不过，冷焊本身也有很多局限限性，对冷焊材料要求一般是有延展性金属，不能过度硬化，表面清洁，焊接面形状规则等等。所以冷焊还不能广泛应用。
　　这叫做冷焊。两块金属在真空中接触时，不需要任何加热和液相，它们就会粘着在一起。但要做到这一点，要保证两块金属表面都是光滑的。由于太空是真空，所以冷焊可以熔接两块金属片。
　　在宇宙真空环境中，两块裸露的同类金属在接触后会相互粘合，好像被焊接在一起一样。这个现象被称之为冷焊（ColdWelding）。
　　史上最具幽默感的物理学家费曼（RichardFeynman）曾经形象地解释道，这种现象的产生是因为在真空中，处在接触面两边金属原子之间没有任何物质将它们隔开，所以这些金属原子无法知道它们其实是属于两块独立的金属的。
　　而在大气环境中，由于空气的存在和金属表面氧化物的存在，两块金属即使相互接触后也不会粘合在一起。
　　太空几乎处于真空的状态，温度极低，两块金属放在一起，似乎有磁性，很快就会粘住，甚至很难分开。它们之间没有气体阻隔，金属原子紧密相连，比电焊还要牢固。
　　现实生活中，人们要把两块金属熔接在一起，必须要经过高温电焊才能实现。地球上面有各种气体，两块金属中间有一层气体隔开，一般不会发生冷焊的现象，除非是把气体抽空，它们才有可能熔接，不过这种方法有较大的难度。
　　太空中的两块金属，温度没发生什么变化，是什么力量将它们熔接在一起呢？
　　美国航天局发射的一颗行星探测器，金属熔接导致天线无法正常工作
　　1989年，美国航天局发射伽利略号探测器，去木星执行任务，由于当时技术有限，再加上距离太远，很难收到信号，专家做了特别的改进。
　　在探测器上，安装了一个比较大的信号接收器，虽然占位置，但它的功率较大，可以解决信号弱的问题。木星本来就与地球的距离遥远，用普通的接收器，就像打电话断线一样，信号很难传输过来。
　　发射到木星是一个艰难的过程，接收器上的天线暴露在太空中，受到辐射的影响，很容易损坏。专家想出办法，又加了自动装置，发射前先将接收器的天线收起来，等到达目的地之后再自动弹开，这样就可以避免接收器在恶劣的环境中损坏。
　　虽然防护措施更加完善，但又带来新的问题，探测器在太空中运行了一年多的时间才到达目的地，之后工作人员便启动自动装置，将天线展开准备工作，可是装置根本就没有反应，天线还是收起的状态。
　　后来拍照片研究，发现自动装置的支架与天线发生冷焊，熔接在一起无法弹出。主天线不能正常工作，只能依靠副天线，伽利略号执行任务时，用副天线传输信号，效果并不理想，这次探测木星的任务，就因为主天线冷焊无法工作而失败。
　　当初在设计时，专家只是想到如何保护天线，却忽略了太空的冷焊原理，之前的准备白忙活一场，探测任务没有完成，也造成了较大的损失。
　　太空中的金属为什么会发生冷焊
　　在大家的认知里，两块金属要熔接在一起，最基本的条件就是加热，将表面的金属熔化再融合。但是在太空的环境中，温度极低，不需要加热，两块金属放在一起就可以实现熔接，这种现象就被称为冷焊。
　　大多数物质，都是由原子组成，原子比较活跃，周围环境发生变化时，就会频繁运动，产生热量，科学家就把原子的运动称为布朗运动。
　　在太空中，两种物体长时间接触，表面的粒子就会运动，相互之间混合，不久就会融为一体。比如说两把钥匙放在一起，按压一会就会粘住，就像用了胶水，很难拔开。
　　不同的金属也会发生冷焊，只要施加少许压力，相互之间产生摩擦，原子运动就会发生熔接，就像超声波焊接，利用高频振动，让两种物体的表面产生摩擦，之后就可以实现焊接。
　　不管是金属还是塑料，放在一起只要产生摩擦，有足够的能量，物体里的原子就能活动，从而发生冷焊的现象。
　　在所有的材料之中，发生冷焊的几率也不同，相同的条件下，黄金就要比钢铁更容易发生冷焊。
　　太空相对于真空环境，两块金属之间没有气体阻隔，低温环境下金属不容易氧化，给金属发生冷焊创造了条件。
　　之所以地球上不会发生冷焊，那是因为有大气的存在，金属完全暴露在空气中，表面很容易发生氧化，氧化层相当于一道天然的保护屏障，原子没有那么容易扩散。
　　伽利略号探测器的天线出现问题，主要是因为折叠之后，与支架接触，探测器在运行过程中，受到气流影响会发生共振，支架与天线之间相互摩擦，从而发生冷焊。
　　若是能提前预知危害，在装置的支架上喷涂一层镀膜，之后再抹上润滑剂，避免金属接触，降低摩擦力，用不易发生冷焊的材料来制作天线，也许探测器进入木星，天线就不会发生故障。
　　发生冷焊的原理
　　我们学习物理时，就知道分子会做不规则的运动，尤其是大气中的分子，不停运动的同时，会让周围的环境在不同方向都可以保持相同的压强。
　　平时的生活中，除了气体的分子具有这种特性，液体也一样。就算是固态的金属，里面的分子和原子也具备这样的能力，这也是发生熔接的必然条件。
　　冬天的时候，家里的金属门窗长时间不动，有可能会黏在一起，但这不是冷焊，实际上是金属之间形成一层氧化膜，金属原子无法扩散，起到了保护作用，用点力就可以将其分开。
　　在地球上，要想让两块金属发生冷焊，熔接在一起也可以。将表面的氧化膜去除，之后打磨光滑，让它们紧密连接在一起，接触面的范围比较大，之后再将中间的空气抽出，没有氧气的情况下，不会产生氧化膜保护层，过一段时间就可以熔接，也就是说我们说的冷焊。
　　可能有人会说，金块那么容易发生冷焊，如果金库里的金块叠放在一起，是否会黏住？对于这个问题，似乎早已有了答案，这么多年过去，从来没有听说过哪家银行金库里的金块被黏住，需要用工具将它们撬开。
　　以金块的分子排列结构来看，在地球上面时，即使分子活动能力比较强，但还不能跨越氧化保护层，彼此之间无法扩散，也就不会发生冷焊。
　　按照发生冷焊的原理来看，在太空中要想解决这类问题的发生，探测器上的金属部件采用特殊材料，表面喷涂一层保护层，即使长时间接触，也可以避免冷焊的发生。
　　写在最后
　　如今科学家已经开始研究太空冷焊，将这个现象应用到制造行业，已经有了真空钎焊的技术，是一个真空的环境，可以在里面进行冷焊，工艺水平极高，具有很广泛的应用前景。
　　冷焊虽然不利于太空探索，但也有好的一面，应用在各项行业中，不需要高温加热，材料不会收缩或变形，可以更好地保护产品。
　　首先，没有绝对的真空，包括现在空间站所处的高轨道周围都不是真空，所以根本就没人做过或者目睹过真空状态下这种所谓的熔接。空间站的一项重要的工作就是太空试验包括冶金，育种，生物杂交等。某些特殊合金就是在空间站里找到合适工艺加工的。你说的这种现象的机理目前还只是猜测，重点不是真空，而是低压低温。在接进宇宙背景温度时，金属很多特性都变化了，还记得液氮冰冻金属会使其变脆吗？宇宙里就是这样的低温，如果又是低压，真的不能想象什么样的金属会这样。空间站对接门的气密口会不会焊在一起分不开呢？
　　类似的问题我以前详细回答过，这里就简单说几句。
　　首先，太空中两块金属如果只是接触，不会发生熔接在一起的现象。
　　太空中没有氧气，不会使金属表面产生氧化膜，有人就以为必然发生冷焊，其实不然，氧化膜不是金属粘接的唯一阻碍因素。
　　金属是晶体（你不要觉得奇怪），原子之间按照晶格相互链接在一起形成整体，这个晶格对其它原子的加入是排斥的。
　　为了让晶格接受新的原子，需要额外给它能量。比如加压、加热、通电或者摩擦。
　　所以，冷焊的发生需要外部条件，不是挨在一起就能完成的。单纯自由电子的漂移并不能促成原子牵手。
　　之前美国发射的伽利略号探测器就发生过一起冷焊事故，它的主天线表面镀了金，金在发射的过程中由于振动相互摩擦造成冷焊，天线在发射入轨后无法展开，地面操作人员想了很多办法都以失败告终，最后不得不用一个小天线来代替主天线，传输效率大打折扣。请注意，黄金是最容易发生冷焊的金属，它也需要摩擦才能粘在一起。
　　黄金的表面没有氧化层，你有听说过金库里的金条都粘在一起分不开的吗？没有吧！
　　在太空中，两块没有氧化的光滑平成的铁放到一起，很快就会成为一个铁块，这种现象称之为冷焊，就是不用加温也能焊接到一起，其道理也很简单，就是当两个铁块儿靠近了之后，两者的铁原子之间相互吸引，由于两者的原子之间的距离足够近，因此接触面的铁原子可以相互把握住对方，最终使得两块铁成为一个整体。
　　不过这种现象只会发生在金属物上，因为金属中有大量的自由电子，而且，金属都没有固定的微观结构，所有的金属内部都像是一堆原子核畅游在电子的海洋中，虽然大多数金属都体现为固态，其实它们实际上都只是不流动的液态而已，金属原子也都在运动之中，只要对其施加高温，那么金属就很容易变成液态，很多金属在高压之下也会改变形状，但是其本质却不会改变，比如液压机下的铁块，常常像泥巴一样被改变形状，而无论怎么改变，它仍然是铁，这说明金属的延展性也大都很好。
　　当两块铁在太空中接触的时候，两者接触面上的铁原子会首先在自由电子的层面上接触，而自由电子的交流就使得两者为一体了，铁原子的自由电子并不会区分所接触的铁原子核属于两块铁，因为金属内部的结构本就是杂乱无章的，并不体现为某种晶体模式，所以金属原子并不会一直待在固定的位置。而且同种金属元素的物理和化学性质相同，电子和原子核也相同，运动模式也一样，这使得它们在接触的时候很容易融为一体。如果是非金属的晶体结构的物质，就不会发生这种冷焊现象了。