空間站是人類(lèi)建造的太空基地，合理利用空間站可以完成很多在地球表面無(wú)法進(jìn)行的探索和研究。

說(shuō)到在太空進(jìn)行的研究實(shí)驗(yàn)，很多人第一個(gè)想到的可能就是培育太空種子，這的確是空間站的一項(xiàng)功能，但在太空之中，還有很多比培育太空種子更為重要的事情，比如太空冶金。現(xiàn)在世界上各個(gè)國(guó)家對(duì)于太空冶金實(shí)驗(yàn)都十分重視，而最早的太空冶金實(shí)驗(yàn)可以一直追溯到1969年，當(dāng)時(shí)的聯(lián)盟6號(hào)宇航員在飛船上完成了人類(lèi)歷史上的第一次微重力冶金實(shí)驗(yàn)。人類(lèi)第一次載人航天是在1961年，也就是說(shuō)在第一次載人航天任務(wù)之后8年便展開(kāi)了太空冶金實(shí)驗(yàn)，這充分說(shuō)明了太空冶金實(shí)驗(yàn)的重要性。

我國(guó)開(kāi)展太空冶金實(shí)驗(yàn)了嗎？

2022年6月5日，神舟十四號(hào)飛船發(fā)射升空，而神舟飛船此次的一個(gè)重要任務(wù)就是建設(shè)國(guó)家天空實(shí)驗(yàn)室，而天空實(shí)驗(yàn)室又由兩個(gè)主要功能模塊組成，分別是問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，其中夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙就是從事微重力實(shí)驗(yàn)的，而微重力冶金就是微重力實(shí)驗(yàn)中非常重要的一個(gè)實(shí)驗(yàn)部分。冶金，我們都非常熟悉，就是從金屬礦石中提取出金屬或金屬化合物，然后再用特定的加工方法將這些提取出的金屬物質(zhì)加工成各種不同金屬材料的過(guò)程。冶金毫無(wú)疑問(wèn)是一個(gè)國(guó)家的工業(yè)基礎(chǔ)，但是這個(gè)活怎么看都沒(méi)有弄到天上去干的必要，那么天空冶金到底是為了什么呢？

太空與地表最大的差別就在于重力小得幾乎可以忽略不計(jì)，這在地球表面是很難模擬的。

微重力的環(huán)境會(huì)使很多物質(zhì)的屬性發(fā)生變化，所以普通的種子到太空上轉(zhuǎn)一圈就會(huì)變成太空種子。種子在微重力環(huán)境下會(huì)發(fā)生變化，這很好理解，那么微重力環(huán)境又是如何影響冶金的呢？在微重力環(huán)境下冶金具有很多地表無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，第一個(gè)優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)在合金的加工上。所謂合金，就是將兩種或多種不同的金屬物質(zhì)進(jìn)行融合，最終形成一種具有金屬性質(zhì)的固體物質(zhì)。然而不同金屬的融合在地球表面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，那就是分層。

不同的金屬具有不同的密度，所以在進(jìn)行融合的時(shí)候，密度大的金屬就會(huì)沉降，而密度低的金屬就會(huì)上浮，因此最終產(chǎn)生的合金物質(zhì)內(nèi)部金屬材料的分布往往不夠均勻。

不均勻會(huì)怎么樣呢？會(huì)是合金的性能欠佳，但這一問(wèn)題在微重力環(huán)境下就可以輕松解決，由于沒(méi)有重力的影響，所以合金液體中的各種金屬不會(huì)因?yàn)槊芏鹊牟煌霈F(xiàn)分層，各種金屬可以實(shí)現(xiàn)充分融合，于是最終產(chǎn)生的合金性能就會(huì)得到提升，根據(jù)以往的實(shí)驗(yàn)，微重力環(huán)境下產(chǎn)生的合金是普通合金性能的10倍以上。微重力冶金的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在泡沫金屬的生產(chǎn)上。何為泡沫金屬呢？就是一種內(nèi)部含有大量氣泡的金屬材料，與我們平時(shí)所見(jiàn)的塑料泡沫或加氣磚有些類(lèi)似。

泡沫金屬如何制造呢？

簡(jiǎn)單來(lái)講就是將金屬熔化為液體，然后向內(nèi)部充氣，這樣在金屬的內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，然后再讓金屬快速冷卻為固體，這些氣泡也就留在了金屬內(nèi)部。與生產(chǎn)合金相同，向金屬液體中充入的氣泡也會(huì)因?yàn)楦×Φ脑蚨仙宰罱K成型的氣泡金屬內(nèi)部的氣泡并不是十分均勻，但在太空的微重力環(huán)境下就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，由于沒(méi)有重力，所以氣泡不會(huì)向一個(gè)方向移動(dòng)，充入金屬液體內(nèi)部的氣泡能夠均勻分布，這樣生產(chǎn)出來(lái)的氣泡金屬就擁有很高的質(zhì)量。此外，在微重力環(huán)境下冶金，最終的成品更加純凈而沒(méi)有雜質(zhì)。

在地球表面生產(chǎn)的金屬為什么會(huì)存在雜質(zhì)呢？

因?yàn)楦邷亟饘僖后w總是需要東西來(lái)盛裝的，盡管通常使用的冶金容器非常穩(wěn)定，但仍不可避免地會(huì)有少量雜質(zhì)混入金屬液體之中。而太空中幾乎沒(méi)有重力，這就意味著金屬溶液不需要用容器來(lái)盛裝，沒(méi)有了容器，自然也就不會(huì)混入雜質(zhì)，這對(duì)于生產(chǎn)特種材料而言是非常重要的。材料是一切產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，而進(jìn)行太空冶金實(shí)驗(yàn)可以極大地推動(dòng)材料工程的發(fā)展，這就是為什么各個(gè)國(guó)家都十分重視發(fā)展微重力冶金并爭(zhēng)先進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)的原因?？磥?lái)，在天上冶金果然要比在地上冶金更具優(yōu)勢(shì)。