月球亮相的“織物版”國旗不簡單

2020-12-04 14:54?來源 綜合中新網(wǎng)

　　月球亮相的“織物版”國旗不簡單：嫦娥五號探測器上升器在月球表面點火起飛前，實現(xiàn)月面五星紅旗展開，這面“織物版”的國旗不簡單，整個系統(tǒng)重量只有1公斤。

　　2020年12月3日23時10分，嫦娥五號上升器從月面起飛，攜帶月球樣品成功進入預(yù)定環(huán)月軌道。這是中國首次實現(xiàn)地外天體起飛。

月球亮相的“織物版”國旗不簡單：五星紅旗月面展示模擬圖

　　點火起飛前，嫦娥五號著上組合體實現(xiàn)月面五星紅旗展開，這是中國在月球表面首次實現(xiàn)五星紅旗的“獨立展示”。這面閃耀月球的五星紅旗重量只有1公斤，在正負150攝氏度的溫差下仍能“保持本色”。

　　第1面“織物版”五星紅旗

　　五星紅旗能夠在月球上實現(xiàn)獨立展示，主要依靠月面國旗展示系統(tǒng)輔助。該系統(tǒng)由月面國旗、壓緊釋放裝置、展開機構(gòu)三部分組成，長約半米。系統(tǒng)在折疊狀態(tài)下隨探測器升空，著陸月球后按照指令解鎖打開。

　　與嫦娥三號、嫦娥四號以及玉兔月球車上的五星紅旗采用噴涂方式不同，嫦娥五號這面“織物版”五星紅旗是一面真正的旗幟。這是五星紅旗在月球表面的又一次成功展示，也讓中國探測器在月球上再次打上“中國標識”。

　　為了研制這套與眾不同、研制難度邁上新臺階的五星紅旗展示系統(tǒng)，中國航天科工集團航天三江九部經(jīng)歷了諸多挑戰(zhàn)。保證可靠性是五星紅旗展示系統(tǒng)的第一任務(wù)，整套系統(tǒng)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。“每一個動作都要確保工作正常，而且這一系列動作必須在1秒鐘內(nèi)完成。”五星紅旗展示系統(tǒng)項目負責(zé)人李云峰說。

　　火工品是整個五星紅旗展示系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的一環(huán)，如果它無法起爆解鎖，后續(xù)動作就無從談起。五星紅旗展示系統(tǒng)技術(shù)負責(zé)人程昌表示，系統(tǒng)使用的火工品在國內(nèi)同等用途和功能中屬于最小之一。研制團隊將火工品放在-200攝氏度左右的液氮罐里和高溫環(huán)境下進行幾十次試驗，模擬它在月球極大溫差環(huán)境下能否正常使用，確保五星紅旗能順利在月面上緩緩升起。

　　選材時間超1年

　　宇宙中擁有很強的電磁輻射，月球表面環(huán)境惡劣，溫差可達正負150攝氏度，這就決定了普通五星紅旗無法在月球上使用。

　　在五星紅旗展示系統(tǒng)立項初期，科研團隊設(shè)計了多種展示形式，既有通過卷軸形式展開五星紅旗的記憶合金展示方案、伺服升旗方案、機構(gòu)展示方案，也有通過折扇形式展開的多種方案。盡管形式各異，但科研人員通過高低溫試驗后發(fā)現(xiàn)，只有卷軸形式展開的五星紅旗比較平整，不會出現(xiàn)褶皺等情況。

　　如何保證五星紅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。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，通過熱匹配性、耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等物理試驗，最終決定采用某新型復(fù)合材料，既能滿足強度要求，又能滿足染色性能要求，從而保證五星紅旗能夠抵御月表惡劣的環(huán)境，做到不褪色，不串色、不變形。

　　“雖然這只是一面薄薄的五星紅旗，但科技含量十分高。”五星紅旗展示系統(tǒng)項目指揮馬威感慨道。

　　重量只有1公斤

　　嫦娥五號五星紅旗平面運動包絡(luò)將近2000mm×900mm，整個系統(tǒng)的重量只有1公斤。馬威表示，選擇這樣的旗面尺寸是研制團隊經(jīng)過綜合考慮的結(jié)果，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、深空，也能看到著陸器；如果五星紅旗太大或太小，照片均無法呈現(xiàn)出豐富的元素。

　　由于五星紅旗展示系統(tǒng)的重量只有1公斤，研制團隊圍繞整個系統(tǒng)在減重問題上下了大量工夫，不僅材料要輕質(zhì)化，而且還要對設(shè)備進行“瘦身”。立項之初，研制團隊先后論證過采用四級桿、三級桿和二級桿等方案，但考慮到復(fù)雜性和重量等原因，最終選擇使用二級桿的方式來呈現(xiàn)。

　　“之所以采用桿系結(jié)構(gòu)方案，是因為它在航天系統(tǒng)里算比較成熟的技術(shù)，包括衛(wèi)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(jié)構(gòu)，其目的就是保證可靠性。”李云峰說。

　　為了控制整個五星紅旗展示系統(tǒng)的重量，研制團隊還對結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，在選取耐高溫、抗嚴寒材料的基礎(chǔ)上盡量將支架臂做薄、做小。系統(tǒng)使用的支架結(jié)構(gòu)在空間環(huán)境中能承受住冷熱交變、空間輻照、極低真空等惡劣環(huán)境的考驗。

編輯： 郭超凱