Vì sao cần phải nghiên cứu kỹ thuật luyện kim trong không gian vũ trụ?

Đề cập đến kỹ thuật luyện kim trong không gian vũ trụ chắc các bạn sẽ không khỏi ngỡ ngàng vì loài người còn chưa bắt đầu nghiên cứu kỹ thuật đó. Nói đến kỹ thuật luyện kim trong không gian là các quá trình luyện kim được thực hiện trong các phòng thí nghiệm trong các con tàu vũ trụ. Những quá trình luyện kim này không thể thực hiện được trong các điều kiện ở mặt đất để chế tạo các vật liệu kim loại đặc biệt. Ta thử tưởng tượng trong điều kiện không gian vũ trụ ta tiến hành quá trình luyện kim ở quy mô lớn, khi đó giá thành sản phẩm sẽ quá cao vì vậy có thể làm người ta nản lòng. Thế tại sao cần phát triển kỹ thuật luyện kim trong không gian vũ trụ?

Trước hết trong điều kiện không trọng lượng của không gian vũ trụ sẽ tránh được ảnh hưởng của trọng lượng kim loại đến quá trình luyện kim. Từ năm 1975, các nhà du hành vũ trụ Liên Xô trước đây đã tiến hành các nghiên cứu luyện kim lý thú. Họ đã chọn hai kim loại: một kim loại có khối lượng riêng nhỏ (2,702), điểm nóng chảy thấp (660,4°C) là nhôm và một kim loại có khối lượng riêng lớn (19,35) và điểm nóng chảy rất cao (3410°C) là vofram làm đối tượng nghiên cứu. Vì hai kim loại có khối lượng riêng khác nhau rất lớn nên trong điều kiện ở mặt đất nhôm sẽ nổi lên trên mặt của kim loại vonfram nóng chảy như dầu nổi lên mặt nước. Vì vậy trong điều kiện trên mặt đất người ta không thể chế tạo được hợp kim giữa nhôm và vonfram. Thế nhưng trong điều kiện trên không gian vũ trụ thì nhôm sẽ hoà tan vào vonfram như dấm hoà tan vào nước và người ta sẽ chế tạo được hợp kim nhôm - vonfram lý tưởng.

Ngoài ra, trong không gian vũ trụ người ta có thể tránh được các ảnh hưởng của các loại tạp chất (không khí, bụi bẩn) đối với quá trình luyện kim. Các loại vật liệu có tính năng cao cần phải được chế tạo trong điều kiện chân không cao. Trong điều kiện ở mặt đất, việc tạo được điều kiện chân không cao cho quá trình luyện kim là việc hết sức khó khăn. Còn trong điều kiện của không gian vũ trụ thì việc tiếp cận với điều kiện đó là quá dễ dàng, vì trong không gian vũ trụ hầu như tuyệt đối không có không khí. Trong điều kiện không có trọng lượng trong không gian vũ trụ, người ta có thể dùng phương pháp luyện kiểu huyền phù mà không cần nồi nấu, lò nung, tránh được sự nhiễm bẩn của sản phẩm do các khí cụ dùng để tiến hành chế tạo, nhờ đó mà sản phẩm chế tạo được sẽ có độ tinh khiết rất cao.

Ngoài ra trong không gian vũ trụ có thể có những nơi rất giàu các nguyên tố mà ở trên mặt đất rất hiếm như niken, triti…. Ví dụ sao Hoả và sao Mộc có nhiều tiểu hành tinh có những vật thể có chứa lượng lớn niken và sắt. Người ta có thể dùng phương tiện tên lửa để chuyển các vật liệu đó đến không gian thích hợp, sau đó tiến hành chế tạo các vật liệu cần thiết. Thậm chí có thể dùng nguồn năng lượng Mặt Trời chiếu đến các tiểu hành tinh để tiến hành chế tạo, sau đó chuyển các vật liệu đã chế tạo về các quỹ đạo quanh Trái Đất, rồi vận chuyển về Trái Đất.

Ở nhiều nước người ta đã thử tiến hành nghiên cứu quá trình luyện kim trong không gian vũ trụ như đặt các thiết bị trong các vệ tinh nhân tạo để nghiên cứu quá trình kết tinh kim loại trong điều kiện không gian vũ trụ. Có thể tin rằng trong thế kỷ XXI loài người sẽ tập trung nhiều nhân lực, vật lực để nghiên cứu quá trình luyện kim trong vũ trụ và chắc sẽ thu nhận được nhiều loại vật liệu mới từ các quá trình đó.