嫦娥五號著陸器和上升器組合體全景相機拍攝五星紅旗在月面成功展開。
嫦娥五號著陸器和上升器組合體全景相機環拍成像，五星紅旗在月面成功展開，此外圖像上方可見已完成表取採樣的機械臂及採樣器。供圖：國家航天局，技術支持：國家天文臺
旗開月表，五星閃耀。經過科研團隊的數據接收和處理，今天，國家航天局公布了探月工程嫦娥五號探測器在月球表面國旗展示的照片。這是繼嫦娥三號、四號任務後，五星紅旗又一次展現在月球表面，同時也是五星紅旗第一次月表動態展示。
這面特殊的國旗由國產特殊材料製作，重量僅12g。照片中「嫦娥」手中的國旗在陽光的照耀下，呈現出一抹鮮豔的「中國紅」。
五星紅旗在月球上是怎麼展開的？
經過約19小時月面工作，嫦娥五號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「月土」順利升空，踏上返程。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，意味著月面國旗展示系統成功運行。
這是繼2013年12月15日嫦娥三號著陸器與玉兔號月球車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，中國探測器在月球上再次展示中國標識。
不過，嫦娥五號的國旗展示的方式與嫦娥三號和嫦娥四號有很大不同，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。
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了噴塗方式不同，嫦娥五號攜帶的國旗是一面可「打開」的旗幟。
由於宇宙有很強的電磁輻射，加上月球表面有著正負150攝氏度的溫差等惡劣環境，這就決定了普通材質的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。
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介紹說，「國旗展示系統是艙外單機系統。當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。」因此，對於首次接受宇航研製任務的團隊來講，需要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說，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。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
由於嫦娥五號的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」。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），導致機構不能正常工作或打開。為了解決冷焊問題，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。
保證可靠性是第一任務
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。」
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。程昌說，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。面對這一難題，研製團隊通過將火工品放在零下200攝氏度左右的液氮罐裡和高溫環境下進行了幾十次試驗，模擬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根扭簧是機構支架展開的關鍵動力源。研製團隊在試驗室裡進行高低溫、長期壓緊、拉伸等試驗，以保證扭簧的可靠性。
(來源:人民日報客戶端)