第一面“織物版”五星紅旗成功展開 嫦娥五號月面五星紅旗用了哪些高科技

記者從國家航天局獲悉，嫦娥五號在順利完成月面自動采樣封裝之后于3日深夜成功飛離月面，而在點火起飛前，著陸器上升器組合體攜帶的一面“織物版”五星紅旗成功展開。2013年12月15日嫦娥三號著陸器與玉兔號月球車完美互拍實現中國國旗首次亮相月球，2018年12月8日嫦娥四號探測器將國旗帶向月球背面。《環球時報》記者從月面展示國旗系統的研制單位獲悉，嫦娥五號探測器國旗展示的方式與嫦娥三號和嫦娥四號有很大不同，且研制難度又邁上了一個臺階。

選材用時超1年

記者從研制單位中國航天科工集團航天三江九部獲悉，嫦娥五號月面國旗展示系統是本次任務有效載荷分系統一個關鍵項目。與嫦娥三號、嫦娥四號以及玉兔月球車上的國旗采用噴涂方式不同，嫦娥五號國旗則是一面真正的旗幟。

由于宇宙擁有很強的電磁輻射，以及月球表面有著正負150攝氏度的溫差等惡劣環境，這就決定了普通國旗無法在月球上使用。

據介紹，在國旗展示系統立項初期，科研團隊設計了多種展示形式，既有記憶合金展示方案等通過卷軸形式展開國旗，也有通過折扇形式展開國旗等方案，但通過高低溫試驗后發現，只有卷軸形式展開的國旗比較平整，不會出現褶皺等情況。但如何保證國旗展開時擁有足夠的強度，保持平整，研制團隊圍繞這一問題做了很多理論研究和模擬試驗。他們在研究中發現，雖然有些纖維材料的強度很高，但染色性能較差，染色性能較好的纖維材料，強度又達不到要求，因此單一纖維和紡織工藝都無法滿足月面環境的要求。同時，還要保證國旗卷起時在正負150攝氏度溫差環境下不能粘連在一起。

據國旗展示系統項目指揮馬威介紹，“國旗展示系統是艙外單機系統，自運載火箭拋掉整流罩后，從地月轉移軌道進入月球軌道，再到探測器著陸在月球上，它都一直暴露在極端惡劣環境中。我們通過試驗發現，如果把地球上使用的國旗放在月球上，它的顏色在很短時間內就會褪色、串色，甚至分解。”

對于首次接受宇航研制任務的該團隊來講，完全是摸著石頭過河，其巨大的技術難題擺在了眼前。國旗展示系統技術負責人程昌表示，科研團隊在選材上花費的時間就超過1年，最終挑選出了二三十種纖維材料，然后通過做包括熱匹配性、耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等在內的物理試驗，科研團隊最終決定采用某新型復合材料，從而保證國旗能夠抵御月表惡劣環境，不褪色、不串色、不變形。馬威說，“雖然只是一面薄薄的國旗，但科技含量十分高。”

整個系統重量控制在1公斤

據《環球時報》記者了解，國旗展示系統由月面國旗、壓緊釋放裝置、展開機構三部分組成。按照研制單位的說法，整套系統在折疊狀態下像超大號的“月光寶盒”，長約半米多，隨嫦娥五號著陸月球后接收指令解鎖打開。整個系統的重量只有1公斤。馬威表示，旗面尺寸經過了綜合考慮，目的是盡量突出視場效果，讓相機拍出來的照片既能看到月表一部分，深空一部分，也能看到著陸器的一部分，如果國旗太大或太小，照片都無法呈現出豐富的元素。

由于嫦娥五號國旗展示系統的重量只有1公斤，研制團隊圍繞系統減重下了大量功夫，不僅材料要輕質化，而且還要對設備進行“瘦身”。面對月表惡劣的溫差環境，也對國旗展示系統的工藝設計、集成設計提出很高要求。

據研制單位介紹，國旗展示系統立項時，先后論證過多種備選方案，但考慮到復雜性和重量等原因，最終選擇使用二級桿的方式來呈現。國旗展示系統項目負責人李云峰表示，“我們之所以采用桿系結構方案，是因為它在航天系統里算比較成熟的技術，包括衛星、飛船等航天器的太陽能電池帆板展開，使用的都是桿系結構，就是要保證可靠性。”

國旗展示系統使用的支架結構在空間環境中要承受冷熱交變、空間輻照、極低真空等惡劣環境考驗，如果選材不當，可能會發生冷焊(即兩塊接觸金屬在太空極低真空環境下會粘連在一起)，由此帶來的問題是機構不能正常工作或打開。李云峰表示，“為了解決冷焊問題，我們對系統所有的機構和關鍵位置都進行了防冷焊處理，以保證部件能滿足太空環境和月表對溫度的要求。”

多種試驗確保成功展開

保證可靠性是整個國旗展示系統的第一任務。據介紹，整套系統涉及解鎖、支架展開、支架固定等步驟，如果支架無法在月球上成功展開，一切都將前功盡棄。李云峰表示，“每個動作都要確保工作正常，而且一系列動作都必須在1秒鐘內完成。”

火工品是整個國旗展示系統中最基礎的一環，如果它無法起爆解鎖，后續動作就無從談起。因此，負責機構解鎖的火工品爆炸裝置成為了關鍵。研制人員表示，國旗展示系統使用的火工品在國內同等用途和功能中屬于最小之一。小，意味著它對環境適應性十分敏感，稍有不慎就可能失效，尤其是面對月球惡劣的溫差環境，更需要保證地面給它指令時就能成功起爆。面對這一難題，研制團隊通過將火工品放在負200攝氏度左右的液氮罐里和高溫環境下進行了幾十次試驗，模擬它在月球極大溫差環境下能否正常使用。

同時，在國旗展示系統中與火工品同樣重要的兩根扭簧則是機構支架展開的關鍵動力源。為滿足月面展開的特殊要求，研制團隊專門找到彈簧生產廠家按照要求專門定制，然后在試驗室里對其進行高低溫、長期壓緊、拉伸等試驗，以及經常觀察它的力學變化情況，以保證扭簧的可靠性。(記者 劉揚)