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定環月軌道。這是中國首次實現地外天體起飛。點火起飛前，嫦娥五號著陸器上升器組合體攜帶的五星紅旗成功展開。
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，此次嫦娥五號探測器亮出的國旗是一面真正的「織物版」旗幟。這一次，也是我國在月球表面首次實現五星紅旗的「獨立展示」。為研製這套國旗展示系統，中國航天科工集團航天三江九部經歷諸多挑戰。
「這是一面真正的旗幟，雖然只是薄薄一面，但科技含量十分高。」國旗展示系統項目指揮馬威告訴湖北日報全媒記者，這面閃耀月球的五星紅旗，在正負150攝氏度的溫差下仍能「保持本色」。
選材耗時超1年
「國旗展示系統是艙外單機系統，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。」馬威說，宇宙環境有很強的電磁輻射，加上月球表面有正負150攝氏度的溫差，如果把地球上使用的國旗放在月球上，在很短時間內，國旗就會褪色、串色，甚至分解。
立項初期，科研團隊就設計了多種國旗展示形式，有記憶合金展示方案、伺服升旗方案、機構展示方案等通過捲軸形式展開國旗的方式，也有通過摺扇形式展開國旗的方式，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。
但如何保證國旗展開時擁有足夠的強度，能保持平整？團隊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。
國旗展示系統技術負責人範開春說，團隊聯合武漢紡織大學，在選材上耗時超過1年，最終挑選出近30種纖維材料，通過包括熱匹配性、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。
「這種材料既能滿足強度要求，又能滿足染色性能要求，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。」範開春說。
重量只有1公斤
「不僅材料要輕質化，而且還要對設備進行『瘦身』。」國旗展示系統項目負責人李雲峰說，由於嫦娥五號國旗展示系統的重量只有1公斤，研製團隊在減重問題上下了大量工夫，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。
李雲峰介紹，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。
為了控制整個國旗展示系統的重量，研製團隊還對系統結構進行優化設計，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。
李雲峰說，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——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。
「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。」李雲峰說。
一系列動作1秒鐘內完成
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。
「每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。」李雲峰說。
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。
副主任設計師程昌介紹，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。研製團隊將火工品放在零下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，模擬它在月球極大溫差環境下能否正常使用，確保五星紅旗能順利在月面上緩緩升起。
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。
程昌說，彈簧的彈性係數在零下5攝氏度到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，則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，無法滿足國旗展示系統展開機構的要求。」程昌說，研製團隊找到彈簧生產廠家按照要求專門訂製，在試驗室裡對其進行高低溫、長期壓緊、拉伸等試驗，觀察它的力學變化情況，以保證扭簧的可靠性。
（湖北日報全媒記者 許曠 通訊員 譚青海 圖片由通訊員提供）