驕傲！月球上亮出五星紅旗 這面「織物版」國旗不簡單

嫦娥五號探測器在月球成功著陸後，點火起飛前，一面鮮豔的五星紅旗在嫦娥五號探測器上徐徐展開。

嫦娥五號發射任務是中國探月工程「繞、落、回」三步走的收官之戰，意義重大。此次五星紅旗在月球亮相，給全國人民帶來巨大鼓舞。據悉，月面國旗展示系統由中國航天科工集團有限公司研製，由月面國旗、壓緊釋放裝置、展開機構三部分組成，長約半米。系統在摺疊狀態下隨探測器升空，著陸月球後按照指令解鎖打開。

由於國旗展示系統布置在嫦娥五號著陸器艙外，熱環境、空間環境等條件惡劣，需採取多種環境適應性措施確保其正常工作。同時，國旗展示系統還需採取輕小型化設計措施，對系統重量有極為嚴格的要求。

國家航天局提供的圖片

為解決艙外極端空間環境適應性、高可靠高安全性壓緊解鎖展開和輕小型化的技術難點，研製團隊從系統設計、材料選用、加工工藝等各個方面進行大膽創新和科學驗證，一一攻破難題。

【浙江新聞＋】

「織物版」五星紅旗首次在月球成功展示

經過約19小時月面工作，探月工程嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣，12月3日23時10分，上升器帶著月球「土特產」順利升空，踏上返航之旅。

在完成採樣任務上升起飛前，著陸器攜帶的一面「織物版」五星紅旗在月面成功展開，這是我國在月球表面首次實現國旗的「獨立展示」，也標誌著月面國旗展示系統圓滿成功。這是繼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，和2018年12月8日嫦娥四號探測器將國旗帶向月球背面後的又一次在月球表面的成功展示，也讓中國探測器在月球上再次打上「中國標識」。

但是，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大臺階。中國航天科工集團航天三江九部作為「嫦娥五號」月面國旗展示系統的研製單位，為了研製這套與眾不同的國旗展示系統，經歷了諸多挑戰，克服了諸多困難。

選材花費時間超過1年

嫦娥五號月面國旗展示系統是有效載荷分系統的組成單機之一，也是有效載荷分系統唯一一個關鍵項目。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。

在國旗展示系統立項初期，科研團隊為此設計了多種展示形式，既有記憶合金展示方案、伺服升旗方案、機構展示方案等通過捲軸形式展開國旗，也有通過摺扇形式展開國旗等方案，但通過高低溫試驗後發現，只有捲軸形式展開的國旗比較平整，不會出現褶皺等情況。

但是，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攝氏度溫差環境下不能粘連在一起。

國旗展示系統項目指揮馬威表示，「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。」

對於首次接受宇航研製任務的該團隊來講，完全是「摸著石頭過河」，其巨大的技術難題擺在了眼前。為保質保量完成研製任務，研製團隊不畏艱難，一邊地毯式查閱文獻資料，一邊廣泛開展調研論證，攜手國內優勢單位開展關鍵技術聯合攻關。為此，他們只好走出去與大學和科研機構合作，諮詢眾多國內知名的紡織企業，尋找適合在月球上使用的纖維材料。

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，科研團隊最終決定採用某新型複合材料，既能滿足強度要求，又能滿足染色性能要求，從而保證國旗能夠抵禦月表惡劣的環境，做到不褪色，不串色、不變形。

用馬威的話來講，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

嫦娥五號國旗平面運動包絡將近2000mm×900mm，整個系統的重量只有1公斤。馬威表示，選擇這樣的旗面尺寸是研製團隊經過綜合考慮的結果，目的是儘量突出視場效果，讓相機拍出來的照片即能看到月表一部分，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，研製團隊圍繞整個系統在減重問題上下了大量工夫，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、集成設計提出了很高要求。

國旗展示系統立項時，研製團隊先後論證過採用四級杆、三級杆和二級杆來作為國旗的方案，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峰表示，「我們之所以採用杆繫結構方案，是因為它在航天系統裡算比較成熟的技術，包括衛星、飛船等太空飛行器的太陽能電池帆板展開，使用的都是杆繫結構，其目的就是保證可靠性。」

另外，為了控制整個國旗展示系統的重量，研製團隊還對結構進行了優化設計，在選取耐高溫、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一起），由此帶來的問題是機構不能正常工作或打開。

李雲峰表示，「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。可以說，我們為了將國旗展示系統的重量控制在1公斤，整個研製團隊做出了不懈努力。」

多種試驗確保機構成功開展

保證可靠性是整個國旗展示系統的第一任務，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。

李雲峰表示，「每一個動作都要確保工作正常，而且這一系列動作都必須在1秒鐘內完成。所以，我們的工作是責任重大、使命光榮。」

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。

程昌表示，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，研製團隊通過將火工品放在-200℃左右的液氮罐裡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。

與此同時，在國旗展示系統中與火工品同樣重要的2根扭簧則是機構支架展開的關鍵動力源。

彈簧的彈性係數在-5℃到2℃的範圍內一般不會發生變化，如果超過100℃和低於-30℃都會導致彈簧材料的強度降低，彈性係數也隨之降低。

工業中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，為此，研製團隊專門找到彈簧生產廠家按照要求專門定製，然後在試驗室裡對其進行高低溫、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。

（原標題《驕傲！月球上亮出五星紅旗》。編輯 樊成友）