Читаем 2000 № 06 полностью

Как видим, строительно-монтажные и ремонтные работы в космосе и гидросфере очень сложны и кардинально отличаются от таковых в наших земных условиях. Остановимся несколько подробнее на собственно сварочных и сопутствующих технологиях.

КОСМОС

Сначала несколько слов о наиболее распространенной в земных условиях дуговой сварке. В космосе, где вакуум и микрогравитация оказывают существенное влияние на процессы сварки, резки, пайки и напыления, очень трудно обеспечить устойчивое горение дуги и стабильное протекание процесса сварки. Особенно это относится к сварке плавящимся электродом. Еще в шестидесятых годах в Институте электросварки им. Е. О. Патона Национальной академии наук Украины (сокращенно ИЭС НАНУ) были проведены опыты, включающие реальную сварку в космических условиях. Они показали, что дуговая сварка в открытом космосе не имеет больших перспектив.

Не дает положительных результатов и плазменная сварка, также опробованная в космосе. Тем не менее в дальнейшем дуговая и плазменная сварка и резка все же смогут найти применение в космосе, например при сооружении различных объектов на Луне. Совершенствовать и тот и другой вид сварки, а также электродуговую металлизацию, безусловно, необходимо. Для этого потребуются серьезные исследования физики дуги и металлургических процессов, протекающих при дуговой сварке в вакууме, в условиях микрогравитации.

Тем не менее сварка плавлением нужна в космосе уже сейчас при сооружении крупных орбитальных станций и платформ, а также при ремонтных операциях. Самый оптимальный процесс — электронно-лучевая сварка, поскольку необходимый для нее вакуум присутствует в космосе постоянно, а микрогравитация не составляет непреодолимых трудностей. В ИЭС созданы оборудование и технология, позволившие еще в 1984 году совместно с НПО «Энергия» осуществить электронно-лучевую сварку, резку, пайку и напыление различных металлов в открытом космосе. Эти работы превосходно выполнили космонавты С. Е. Савицкая и В. А. Джанибеков. В 1986 году в расширенном виде опыты повторили. Их провели в открытом космосе космонавты В. А. Соловьев и Л. Д. Кизим.

В девяностых годах специалисты ИЭС создали новое оборудование для применения электронно-лучевой технологии в космосе. Это установка «Универсал», снабженная сменным инструментом для сварки, резки, пайки и напыления. Она питается электроэнергией от бортовой сети космической станции. «Универсал» можно либо использовать как ручной инструмент, либо встраивать в механизированные дистанционно управляемые установки, применяемые в основном для восстановления деградировавших поверхностей теплозащитных экранов, антенн и других объектов на космических станциях. Установка «Универсал» прошла весь комплекс предполетных испытаний, сертифицирована и готова к проведению серии запланированных натурных экспериментов на орбитальной станции «Мир». Во время подготовки к полету установку «Универсал» осваивала группа американских астронавтов, прошли также «горячие» тренировки несколько российских экипажей, которым предстоит проводить сварочные эксперименты в космосе.

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.