解讀：嫦娥五號月面五星紅旗用了哪些高科技

【環球時報-環球網報道  記者 劉揚】記者從國家航天局獲悉，嫦娥五號在順利完成月面自動採樣封裝之後於3日深夜成功飛離月面，而在點火起飛前，着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日嫦娥三號着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製單位獲悉，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，且研製難度又邁上了一個台階。

選材用時超1年

記者從研製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採用噴塗方式不同，嫦娥五號國旗則是一面真正的旗幟。

由於宇宙擁有很強的電磁輻射，以及月球表面有着正負150攝氏度的温差等惡劣環境，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，也有通過摺扇形式展開國旗等方案，但通過高低温試驗後發現，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，研製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，還要保證國旗捲起時在正負150攝氏度温差環境下不能粘連在一起。

▲中國航天科工國旗展示系統設計團隊開展技術研討

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後，從地月轉移軌道進入月球軌道，再到探測器着陸在月球上，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。”

對於首次接受宇航研製任務的該團隊來講，完全是摸着石頭過河，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，然後通過做包括熱匹配性、耐高低温、防靜電、防月球塵埃等在內的物理試驗，科研團隊最終決定採用某新型複合材料，從而保證國旗能夠抵禦月表惡劣環境，不褪色、不串色、不變形。馬威説，“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》記者瞭解，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。按照研製單位的説法，整套系統在摺疊狀態下像超大號的“月光寶盒”，長約半米多，隨嫦娥五號着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，目的是儘量突出視場效果，讓相機拍出來的照片既能看到月表一部分，深空一部分，也能看到着陸器的一部分，如果國旗太大或太小，照片都無法呈現出豐富的元素。

由於嫦娥五號國旗展示系統的重量只有1公斤，研製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”。面對月表惡劣的温差環境，也對國旗展示系統的工藝設計、集成設計提出很高要求。

▲中國航天科工國旗展示系統研製團隊研討製造工藝

據研製單位介紹，國旗展示系統立項時，先後論證過多種備選方案，但考慮到複雜性和重量等原因，最終選擇使用二級杆的方式來呈現。國旗展示系統項目負責人李雲峯表示，“我們之所以採用杆繫結構方案，是因為它在航天系統裏算比較成熟的技術，包括衞星、飛船等航天器的太陽能電池帆板展開，使用的都是杆繫結構，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。李雲峯表示，“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温度的要求。”

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。李雲峯表示，“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，後續動作就無從談起。因此，負責機構解鎖的火工品爆炸裝置成為了關鍵。研製人員表示，國旗展示系統使用的火工品在國內同等用途和功能中屬於最小之一。小，意味着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温差環境，更需要保證地面給它指令時就能成功起爆。面對這一難題，研製團隊通過將火工品放在負200攝氏度左右的液氮罐裏和高温環境下進行了幾十次試驗，模擬它在月球極大温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，研製團隊專門找到彈簧生產廠家按照要求專門定製，然後在試驗室裏對其進行高低温、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。

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