月球亮相的“織物版”國旗不簡單，有什么不簡單?為什么會不簡單?

　　嫦娥五號探測器的著陸器和升降器組合成功登陸月球表面后，著陸器上攜帶的五星紅旗在點火起飛前成功展開，標(biāo)志著月面國旗顯示系統(tǒng)在月面的首次成功顯示。

　　這是繼2013年12月15日嫦娥三號著陸器和玉兔月球車的完美照片之后，中國國旗首次登上月球。2018年12月8日，在嫦娥四號探測器將國旗帶回月球后，中國的國旗再次成功展示在月球表面，中國探測器再次在月球上標(biāo)上“中國logo”。

　　照片中，嫦娥手里的國旗被太陽照亮，月亮上的一抹“紅”特別明亮。由于宇宙中強烈的電磁輻射和月球表面正負(fù)150攝氏度的溫差等惡劣環(huán)境，普通國旗無法在月球上使用。

　　與玉兔月球車上的“嫦娥三號”、“嫦娥四號”和國旗不同，嫦娥五號探測器展示的國旗是真正的“織物版”旗幟。

　　“織物版”旗幟?這是什么意思?和普通的有什么區(qū)別?

　　一、1年以上精心挑選的國旗材料

　　中國航天科工國旗展覽系統(tǒng)設(shè)計團隊進行了技術(shù)探討

　　月面， 嫦娥五號的國旗顯示系統(tǒng)是有效載荷子系統(tǒng)的組成部分之一，也是有效載荷子系統(tǒng)的唯一關(guān)鍵項目。這是真正的“物版”旗幟。然而，由于宇宙環(huán)境中的強電磁輻射和月球表面正負(fù)150攝氏度的溫差，普通國旗無法在月球上使用。

　　國旗展覽系統(tǒng)項目主任馬威說，國旗展覽系統(tǒng)是一個獨立的艙外系統(tǒng)，自從運載火箭放下整流罩，將其軌道從地球轉(zhuǎn)移到月球，然后在月球著陸以來，它一直暴露在極其惡劣的環(huán)境中?！拔覀兺ㄟ^實驗發(fā)現(xiàn)，如果把地球上使用的國旗放在月球上，它的顏色會在短時間內(nèi)褪色、變色，甚至分解?！?/p>

　　在國旗會展體系建立的初期，研究團隊設(shè)計了多種國旗會展形式，包括記憶合金會展方案、伺服升旗方案、機構(gòu)會展方案等。以卷軸的形式推出了國旗。還有一種方法是以折扇的形式展開國旗。但是經(jīng)過高低溫測試，發(fā)現(xiàn)只有以卷軸形式展開的國旗比較平整，不會有褶皺。

　　我們?nèi)绾未_保國旗在展開時有足夠的力量保持平坦?研究小組在研究過程中發(fā)現(xiàn)，部分纖維材料強度較高，但染色性能較差，染色性能好的纖維材料強度達(dá)不到要求。

　　研發(fā)團隊在地毯般查閱文獻資料的同時，進行了廣泛的研究和論證，并與國內(nèi)優(yōu)勢單位聯(lián)手，共同攻克關(guān)鍵技術(shù)。國旗顯示系統(tǒng)技術(shù)總監(jiān)程昌，說，研究小組花了一年多的時間進行材料選擇，最終選擇了二三十種纖維材料。然后，通過包括熱匹配、耐高低溫、防靜電、防月塵等物理測試。研究小組最終決定采用一種新的復(fù)合材料，這種材料能夠滿足強度要求。它還能滿足染色性能要求，從而保證國旗能抵抗月表，的惡劣環(huán)境，不褪色、不變色、不變形。

　　二、國旗顯示系統(tǒng)僅重1公斤

　　中國航天科工國旗展覽系統(tǒng)開發(fā)團隊討論了制造流程

　　由于國旗， 嫦娥五號的顯示系統(tǒng)的重量只有1千克，研究團隊為減輕整個系統(tǒng)的重量付出了巨大努力，這不僅需要輕質(zhì)材料，還需要“瘦身”設(shè)備。面對月表，惡劣的溫差環(huán)境，也需要對國旗顯示系統(tǒng)進行工藝設(shè)計和集成設(shè)計。

　　當(dāng)國旗展覽系統(tǒng)建立時，研究小組演示了使用四極、三極和兩極作為國旗方案。然而，考慮到復(fù)雜性和重量，最終選擇第二極進行演示。

　　國旗展示系統(tǒng)項目負(fù)責(zé)人李云峰，表示，之所以采用桿式結(jié)構(gòu)方案，是因為它是空間系統(tǒng)中相對成熟的技術(shù)，包括為衛(wèi)星、航天器和其他航天器部署太陽能電池帆板，所有這些都使用桿式結(jié)構(gòu)，其目的是確?？煽啃?。

　　此外，為了控制整個國旗，顯示系統(tǒng)的重量，研究小組還對結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，在選擇耐高溫和耐寒材料的基礎(chǔ)上，使支撐臂盡可能的薄和小。

　　國旗展覽系統(tǒng)中使用的支架結(jié)構(gòu)必須能夠承受冷熱交變、空間輻射和空間環(huán)境極低真空等惡劣環(huán)境試驗。如果材料選擇不當(dāng)，可能會發(fā)生冷焊(即兩個接觸金屬在空間極低的真空環(huán)境下會粘在一起)，導(dǎo)致機構(gòu)無法正常工作或開啟的問題。

　　李云峰表示，為了解決冷焊問題，科研人員對系統(tǒng)的所有機構(gòu)和關(guān)鍵位置進行了防冷焊處理，確保部件能夠滿足月表的空間環(huán)境和溫度要求

　　三、為了保證國旗的順利展示，測試嚴(yán)格再嚴(yán)格

　　確?？煽啃允钦麄€國旗會展系統(tǒng)的首要任務(wù)。整個系統(tǒng)涉及解鎖、支架展開、支架固定等步驟。如果支架不能在月球上成功部署，那么之前的所有成就都將付諸東流?！懊恳粋€動作都必須保證正常工作，這一系列動作必須在1秒內(nèi)完成。因此，我們的工作是一項重大責(zé)任和光榮使命。”李云峰說。

　　火工品是國旗整個展示系統(tǒng)最基礎(chǔ)的部分，如果不能引爆和解鎖，后續(xù)行動無法討論。所以負(fù)責(zé)機構(gòu)解鎖的火工品就成了關(guān)鍵。

　　程昌說，國旗展示系統(tǒng)中使用的火工品是中國同類用途和功能中最小的一種。小意味著它對環(huán)境適應(yīng)性非常敏感，粗心可能會失敗。尤其是面對月球惡劣的溫差環(huán)境，更需要保證在地面給它指令的情況下能夠成功引爆。

　　面對這一問題，研究小組通過將火工品放入-200左右的液氮罐中，在高溫環(huán)境下進行了數(shù)十次實驗，模擬在月球極端溫差的環(huán)境下能否正常使用。

　　同時，在國旗顯示系統(tǒng)中與火工品同等重要的兩個扭簧是機構(gòu)支架展開的關(guān)鍵動力源。

　　彈簧的彈性系數(shù)一般在-5至-25范圍內(nèi)不變。如果超過100，降到-30以下，彈簧材料的強度會降低，彈性系數(shù)也會降低。

　　工業(yè)設(shè)備中常用的扭簧不能滿足國旗顯示系統(tǒng)展開機構(gòu)的要求。為此，研究小組專門找了彈簧廠家按要求定制，然后在實驗室進行高低溫、長期壓縮和拉伸試驗，觀察其力學(xué)變化，以保證扭簧的可靠性。

　　嫦娥五號回家還要十幾天！??！

　　點火起飛后，嫦娥號經(jīng)歷了垂直上升、姿態(tài)調(diào)整和軌道注入三個階段，進入預(yù)定的繞月軌道。接下來，在迎來激動人心的“月球軌道交會對接”時刻，上升裝置將與在月球軌道上等待的軌道返回器組件(軌道返回器組件)交會對接，并將月球樣本轉(zhuǎn)移到返回器。據(jù)專家介紹，順利轉(zhuǎn)移樣本的前提是兩個航天器精確對接。但是，兩個航天器的交會對接就像是在浩瀚的太空中“穿針引線”，難度很大。如果采用觸摸對接，一旦控制不好，升降器可能會“死機”。所以兩者的對接會采取一種“緊”的方式，類似于用雙臂互相拉扯然后收緊。這種方法也要求極高的精度，達(dá)到厘米級。

　　當(dāng)返回者“吞下”樣品并合上蓋子時，軌道返回組件可以從立管上分離，踏上回家的路。根據(jù)任務(wù)計劃，軌道返回組件將在預(yù)定時間加速進入月地轉(zhuǎn)移軌道。當(dāng)飛行到5000公里左右的高度時，軌道飛行器和返回者將再次分離，返回者將以半彈道和跳躍的方式返回地球。當(dāng)高度距地面10公里時，返航者將撐開一把傘，降落在內(nèi)蒙古四子王旗 地面搜索回收部隊的預(yù)定降落區(qū)，兩天內(nèi)即可完成回收。從11月24日嫦娥五號發(fā)射到地面恢復(fù)完成，整個進程預(yù)計將持續(xù)約23天。

       月球亮相的“織物版”國旗不簡單，為科研人員點贊，回顧五星紅旗首次在月球獨立展示的不容易。