为什么航天器在太空里也会腐蚀生锈？
2020-11-16
相信大家在日常生活中经常会看到金属生锈，即使给金属外层涂漆也只能缓解它生锈。为了解决金属腐蚀的问题，科学家想尽了各种各样的办法，除了外层涂漆之外，更有效的方式还是在金属中加入其它的元素，提高它的耐腐蚀性能，所以我们现在能够见到各种各样的合金材料，它们的耐腐蚀性也越来越强。
金属在地球上发生腐蚀是非常正常的一种现象，这种腐蚀现象在我们日常生活中已经见怪不怪了，这是一种化学反应，主要是氧化反应。任何金属长时间暴露在空气中都会发现氧化反应，也就是大气中的氧跟金属发生化学反应，使物质还原的一种现象。
由于氧气跟大部分的物质都能发生氧化反应，所以这种现象在我们日常生活中非常常见，比如食物的腐烂发霉、金属的生锈等。可能很多人觉得，金属生锈这样的现象只有在地球有氧气的环境中才能够发生，而在太空的真空环境，金属是不会生锈的，事实真是如此吗？答案是NO！事实上，金属发生腐蚀现象不是地球的专利，在太空中也会发生，这是为什么呢？为什么金属做成的航天器在太空中也会腐蚀生锈？原来是这三个原因造成的。
前苏联研制的和平号空间站（图片来源：新华网）
我们都知道，太空可是一个高辐射的空间，不仅有强烈的太阳辐射，还有其它各种宇宙辐射。如果宇航员直接暴露在强辐射环境下，身体的各个组织和器官都会出现病变，严重影响健康，甚至危及生命。
即使是穿上厚厚的宇航服，呆在太空舱中，仍然无法避免宇宙各种辐射对身体的影响。由此可见，宇宙中的辐射有多么的可怕，我们之所以没有被宇宙中的各种辐射影响，主要是因为地球有强磁场和厚厚大气层的保护，将大部分的强辐射阻挡在大气层之外。可是当卫星或航天器飞出地球之外，就不会有地球磁场和大气层的保护，它们将直接暴露在宇宙各种辐射当中。辐射直接让航天器上的金属发生反应，从而逐渐被腐蚀，在地球上，我们给金属涂上防锈的物质隔绝空气就能够有效保护金属不被腐蚀。可是在太空中，即使我们给金属涂上防锈物质，也无法阻挡各种辐射的入侵，这是两种完全不同模式的腐蚀。可能有人对此有疑问：太空不是一个接近真空的环境吗？不是没有氧气的存在，怎么还会让金属发生氧化反应？事实上，航天器的氧化作用从它发射的那一刻就开始出现了。航天器在发射到走出地球的这个过程中，它的表面会携带大量的氧原子。
当航天器在穿越大气层的时候，外层的温度会越来越高，高温使得氧原子更容易与金属发生氧化反应，从而不断腐蚀航天器外壳，所以当航天器穿越大气层进入太空之后，它的外表基本不可能保持发射时的样子，多与少都会被腐蚀，有时候还会特别严重，导致航天器无法正常工作。相信很多人都知道，宇宙的背景辐射温度低到零下270摄氏度，这个温度已经离绝对零度不远了。而且随着宇宙不断的膨胀，物质分子的不断远离，这个温度还会不断降低。
可能很多人认为，高温环境才能够容易让金属发生氧化反应，而低温则能够保护金属不发生氧化反应。理论上的确如此，低温的环境能够有效保护航天器的金属不发生氧化反应。可当温度低到一个极限的时候，事情就不同了。
超低的温度不会让金属发生氧化反应，可是却能够直接影响金属的应变了，也就是影响金属内部原子的活跃度。金属内部原子活跃度不断降低，直接影响金属的性能，从而加快航天材料的老化，让它的寿命大幅缩减。我们都知道，航天器的核心就是金属材料，不管是外壳还是内部的各种电子设备，都离不开金属材料。一旦超低的温度让金属材料的性能不断降低，航天器就会出现故障，一些外部的设备甚至会直接脱落离开。正是由于金属在太空中也无法长久保新，也会有腐蚀现象发生，所以不管是卫星，还是航天器都是有寿命的，一般来说，卫星的运行寿命在15年左右。之所以寿命如此短，原因就是金属在太空中的腐蚀程度比我们想象的还要快。
相信很多人都知道太空垃圾，它们基本上都是各种报废的卫星、航天器，由于我们现在还没有太空垃圾回收能力，所以这些报废不能用的航天材料，只能让它们继续呆在地球轨道上，随着时间的推移越来越多，对其它正常工作的卫星和航天器带来威胁。人类想要解决金属在太空的腐蚀问题，让航天器的寿命很长，重要的还是要解决材料问题。只有能够研究出更强的、适宜太空环境的航天器材料，我们才能够制造出更长寿的航天器和飞船。要知道，人类的未来在太空，我们的目标是星辰大海。随着人类科技的进步，未来我们必然要走出太阳系去其它星系探索，那个时候我们需要在太空呆的时间会非常漫长，有可能有的人一生都需要在太空中度过。如果是进行星际航行，前往遥远的其它星系，飞船可能需要在太空中航行数百年甚至数千年。
如果飞船没有强大的耐腐蚀性能，根本不可能实现长久的太空航行。而且，人类的科技想要迎来飞跃发展，重要的仍然是材料问题，没有强大的材料，很多科技都无法实现，比如科学家一直想要实现的可控核聚变，核心问题就是材料。解决了材料，可控核聚变离成功也就不远了，可惜，人类现在的科技正是卡在了材料这个关键问题上。
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