嫦娥五號上的「織物版」國旗:選材1年、正負150℃下不褪色

12月3日23時10分，嫦娥五號上升器帶著月球「土特產」順利升空，踏上返航之旅。在完成採樣任務點火起飛前，嫦娥五號著上組合體攜帶的一面「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」。

五星紅旗月面展示模擬圖

此次國旗展示，從打開到豎起僅耗時1秒鐘，由一套專門設計的國旗展示系統完成。這是繼嫦娥三號、四號任務之後，五星紅旗再次亮相月球，為月球又一次打上「中國標識」。

選材花費時間超過1年

嫦娥五號月面國旗展示系統，是有效載荷分系統中的關鍵項目。與嫦娥三號、嫦娥四號上的國旗採用噴塗方式不同，嫦娥五號亮出的國旗是一面真正的旗幟。這種旗杆式國旗在我國探月工程中是首次使用。

由於宇宙中擁有很強的電磁輻射，且月球表面有正負150攝氏度的溫差等惡劣環境，普通材質的旗幟無法在月球上使用。國旗展示系統項目指揮馬威表示，科研團隊通過試驗發現，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。

為此，科研團隊花費了超過1年時間，挑選出二三十種纖維材料，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，最終決定採用某新型複合材料，製成了嫦娥五號展示的國旗。據國旗展示系統技術負責人程昌介紹，這種材料既能滿足強度要求，又能滿足染色性能要求，從而保證國旗抵禦月表惡劣的環境，做到不褪色、不串色、不變形。

整個系統重量控制在1公斤

嫦娥五號國旗展示系統的重量只有1公斤。圍繞整個系統的減重問題，研製團隊不僅要實現材料輕質化，而且還要對設備進行「瘦身」。而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、三級杆和二級杆方案，但考慮到複雜性和重量等原因，最終選擇使用二級杆方式來呈現國旗。據國旗展示系統項目負責人李雲峰介紹，最終採用的杆繫結構方案是在航天系統裡比較成熟的技術，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。

中國航天科工國旗展示系統設計團隊開展技術研討（來源：中國航天科工集團）

與此同時，為控制系統重量，研製團隊還對結構進行了優化設計，在選取耐高溫、抗嚴寒材料的基礎上，儘量將支架臂做薄、做小。據悉，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粘連一起，導致機構無法正常工作或打開。對此，研製團隊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。

多種試驗確保機構成功開展

嫦娥五號國旗展示系統涉及解鎖、支架展開、支架固定等步驟，保證可靠性是整個系統的第一任務。「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。」李雲峰表示。

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。據程昌介紹，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，研製團隊將火工品放在零下200攝氏度左右的液氮罐裡以及高溫環境下進行了幾十次試驗，以驗證它在月球極大溫差環境下能否正常使用。

中國航天科工國旗展示系統研製團隊研討製造工藝（來源：中國航天科工集團）

此外，機構支架展開的關鍵動力源——2根扭簧，同樣至關重要。彈簧的彈性係數在零下5攝氏度至25攝氏度的範圍內一般不會發生變化，如果超過100攝氏度和低於零下30攝氏度，都會導致彈簧材料的強度降低，彈性係數也會隨之降低。

工業中設備中常用的扭簧，自然無法滿足國旗展示系統展開機構的要求。面對這種情況，研製團隊找到廠家按照需求專門訂製，然後對其開展高低溫、長期壓緊、拉伸等試驗，觀察其力學變化情況，以保證扭簧的可靠性。（中央紀委國家監委網站 付筱菁 整理）