五星紅旗再次亮相月球！

◎ 科技日報記者 付毅飛

據國家航天局12月3日消息，嫦娥五號着陸上升組合體在月面工作期間，實現了月面國旗展開。這是我國在月球表面首次實現國旗的“獨立展示”，也是繼嫦娥三號、四號任務之後，五星紅旗又一次在月球亮相。

月面起飛前亮國旗。模擬動圖

記者從中國航天科工集團獲悉，嫦娥五號的國旗展示方式，與嫦娥三號、四號有很大不同，研製難度又邁上了一個大台階。

這是一面真正的旗幟

嫦娥五號月面國旗展示系統，是有效載荷分系統中的關鍵項目。

相比嫦娥三號、四號以及玉兔月球車上噴塗的國旗，嫦娥五號的國旗是一面真正的旗幟。

作為月面國旗展示系統研製單位，航天科工集團航天三江九部研製團隊克服了重重困難。

由於宇宙擁有很強的電磁輻射，加上月球表面有着正負150攝氏度的温差等，惡劣的環境決定了普通旗幟無法在月球上使用。

國旗展示系統項目指揮馬威表示，該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。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。

在國旗展示系統立項初期，科研團隊設計了多種展示形式，有記憶合金展示方案、伺服升旗方案、機構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方案。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。

但在保持平整前提下，國旗展開時還要有足夠的強度，同時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。為此研製團隊開展了很多理論研究和模擬試驗。他們發現，有些纖維材料強度很高，但染色性能較差；染色性能較好的纖維材料，強度又不達標。因此，單一纖維和紡織工藝都無法滿足月面環境要求。於是他們攜手大學和科研機構聯合攻關，並諮詢眾多國內紡織企業，尋找符合任務要求的纖維材料。

據國旗展示系統技術負責人程昌介紹，科研團隊在選材上花費的時間超過1年，挑選出了二三十種纖維材料，通過熱匹配性、耐高低温、防靜電、防月球塵埃等試驗，最終選用某新型複合材料，製成了嫦娥五號展示的國旗。

國旗展示系統研製團隊在探討技術細節。中國航天科工集團供圖

系統瘦身學問大

嫦娥五號展示的國旗尺寸為2000毫米×900毫米。馬威表示，旗面尺寸是研製團隊經過綜合考慮確定的，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、深空，也能看到着陸器。國旗太大或太小，照片都無法呈現出豐富的元素。

國旗展示系統的重量限制在1公斤以內，其在應對惡劣環境的同時，材料、設備還要實現輕量化。這對系統的工藝、集成設計提出了很高要求。

該系統項目負責人李雲峯介紹，採用的杆繫結構方案是成熟技術，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，以保證可靠性。系統立項時，研製團隊先後論證過四級杆、三級杆和二級杆方案，考慮到複雜性和重量等原因，最終選擇採用了二級杆來呈現國旗。

為控制系統重量，研製團隊還對結構進行了優化設計，在選取耐高温、抗嚴寒材料的基礎上，儘量將支架臂做薄、做小。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、極低真空等環境考驗，如果選材不當，可能會發生冷焊，即兩塊接觸金屬粘連在一起，導致機構無法正常打開。對此，研製團隊對系統所有機構和關鍵位置都進行了防冷焊處理。

五星紅旗月面展示模擬圖。

保證可靠性是第一要務

嫦娥五號國旗展示系統的工作，涉及解鎖、支架展開、支架固定等步驟，保證可靠性是系統第一要務。

李雲峯説，這一系列動作都必須在1秒鐘內完成，每一個動作都要確保工作正常。

火工品是該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。程昌介紹，國旗展示系統使用的火工品，在國內同等用途火工品中屬於最小的之一。 小，意味着它對環境適應性十分敏感，稍有不慎就可能失效。尤其是在月球惡劣環境下，更要保證地面發出指令時，它就能成功起爆。

面對這一難題，研製團隊將火工品放入零下200攝氏度左右的液氮罐，以及放在高温環境下進行了幾十次試驗，以驗證它在月球極大温差環境下能否正常使用。

機構支架展開的關鍵動力源是2根扭簧。

彈簧的彈性係數在零下5攝氏度到25攝氏度範圍內一般不會發生變化，但超過100攝氏度或低於零下30攝氏度，都會導致彈簧材料的強度降低，彈性係數也隨之降低。

工業設備中常用的扭簧，肯定無法滿足國旗展示系統展開機構的要求。研製團隊找到廠家按要求訂製了扭簧，然後對其開展了高低温、長期壓緊、拉伸等試驗，觀察其力學變化情況，以確保其工作可靠。

來源；科技日報

編輯：張琦琪

審核：王小龍

終審：冷文生