专访“嫦娥五号”国旗研制单位:这面国旗咋个这么伸展?

2020年12月05日08:08  来源:四川日报
 
原标题:这面国旗咋个这么伸展?

12月4日,国家航天局公布了探月工程嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片。看到照片,不少网友都问:“这面国旗咋个这么伸展呢?”

带着网友疑问,记者第一时间联系到了这面五星红旗的研制单位——中国航天科工集团航天三江九部,为你带来最专业的解答——因为它不一般。

一面真正的旗帜

专家们说,“嫦娥五号”国旗是一面真正的旗帜。这是“织物版”五星红旗首次在月球成功展示。

与普通五星红旗相比,它也不一般。因为,宇宙拥有很强的电磁辐射,以及月球表面有着正负150摄氏度温差等恶劣环境,这就决定了普通国旗无法在月球上使用。

在国旗展示系统立项初期,科研团队为此设计了多种展示形式,但通过高低温试验后发现,只有卷轴形式展开的国旗比较平整,不会出现褶皱等情况。但如何保证国旗展开时拥有足够的强度,保持平整,研制团队围绕这一问题做了很多理论研究和模拟试验。他们在研究中发现,虽然有些纤维材料的强度很高,但染色性能较差,染色性能较好的纤维材料,强度又达不到要求,因此,单一纤维和纺织工艺都无法满足月面环境的要求。同时,还要保证国旗卷起时在正负150摄氏度温差环境下不会粘连在一起。

国旗展示系统项目指挥马威表示,“国旗展示系统是舱外单机系统,自运载火箭抛掉整流罩后,从地月转移轨道进入月球轨道,再到探测器着陆在月球上,它都一直暴露在极端恶劣环境中。我们通过试验发现,如果把地球上使用的国旗放在月球上,它的颜色在很短时间内就会褪色、串色,甚至分解。”

为找到适合在月球上使用的纤维材料,研发团队携手其他单位开展关键技术联合攻关,并咨询了众多科研机构和国内知名企业。

国旗展示系统技术负责人程昌表示,科研团队在选材上花费的时间就超过一年,最终挑选出了二三十种纤维材料,然后通过做包括热匹配性,耐高低温、防静电、防月球尘埃等在内的物理试验,科研团队最终决定采用某新型复合材料。既能满足强度要求,又能满足染色性能要求,从而保证国旗能够抵御月表恶劣的环境,做到不褪色、不串色、不变形。

一秒内完成一系列步骤

保证可靠性是整个国旗展示系统的第一任务,整套系统涉及解锁、支架展开、支架固定等步骤。如果支架无法在月球上成功展开,一切都将前功尽弃。

“但更大的挑战在于,每一个动作都要确保工作正常,而且这一系列动作都必须在1秒钟内完成。”国旗展示系统项目负责人李云峰说。

火工品是整个国旗展示系统中最基础的一环。如果它无法起爆解锁,后续动作就无从谈起。程昌说,国旗展示系统使用的火工品在国内同等用途和功能中属于最小之一。小,意味着它对环境适应性十分敏感,稍有不慎就可能失效,尤其是面对月球恶劣的温差环境,更需要保证地面给它指令时就能成功起爆。

面对这一难题,研制团队通过将火工品放在-200摄氏度左右的液氮罐里和高温环境下进行了几十次试验,模拟它在月球极大温差环境下能否正常使用。

与此同时,在国旗展示系统中与火工品同样重要的2根扭簧则是机构支架展开的关键动力源。弹簧的弹性系数在-5摄氏度到25摄氏度的范围内一般不会发生变化,如果超过100摄氏度和低于-30摄氏度都会导致弹簧材料的强度降低,弹性系数也随之降低。工业设备中常用的扭簧肯定无法满足国旗展示系统展开机构的要求。为此,研制团队找到弹簧生产厂家按照要求专门定制,然后在试验室里对其进行高低温、长期压紧、拉伸等试验,以及经常观察它的力学变化情况,以保证扭簧的可靠性。(四川日报全媒体记者 朱雪黎)

(责编:高红霞、罗昱)