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選材用時超1 年

記者從研制單位中國航天科工集團(tuán)航天三江九部獲悉，嫦娥五號月面國旗展示系統(tǒng)是本次任務(wù)有效載荷分系統(tǒng)一個關(guān)鍵項目。與嫦娥三號、嫦娥四號以及玉兔月球車上的國旗采用噴涂方式不同，嫦娥五號國旗則是一面真正的旗幟。由于宇宙擁有很強(qiáng)的電磁輻射，以及月球表面有著正負(fù)150 攝氏度的溫差等惡劣環(huán)境，這就決定了普通國旗無法在月球上使用。

據(jù)介紹，在國旗展示系統(tǒng)立項初期，科研團(tuán)隊設(shè)計了多種展示形式，通過高低溫試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，只有卷軸形式展開的國旗比較平整，不會出現(xiàn)褶皺等情況。但如何保證國旗展開時擁有足夠的強(qiáng)度，保持平整，研制團(tuán)隊圍繞這一問題作了很多理論研究和模擬試驗(yàn)。他們在研究中發(fā)現(xiàn)，雖然有些纖維材料的強(qiáng)度很高，但染色性能較差，染色性能較好的纖維材料，強(qiáng)度又達(dá)不到要求，因此單一纖維和紡織工藝都無法滿足月面環(huán)境的要求。同時，還要保證國旗卷起時在正負(fù)150 攝氏度溫差環(huán)境下不能粘連在一起。

據(jù)國旗展示系統(tǒng)項目指揮馬威介紹：“國旗展示系統(tǒng)是艙外單機(jī)系統(tǒng)，自運(yùn)載火箭拋掉整流罩后，從地月轉(zhuǎn)移軌道進(jìn)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(huán)境中。我們通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，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(nèi)就會褪色、串色，甚至分解?！?/p>

國旗展示系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人程昌表示，科研團(tuán)隊在選材上花費(fèi)的時間就超過1 年，最終挑選出了二三十種纖維材料，然后通過作包括熱匹配性、耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等在內(nèi)的物理試驗(yàn)，科研團(tuán)隊最終決定采用某新型復(fù)合材料，從而保證國旗能夠抵御月表惡劣環(huán)境，不褪色、不串色、不變形。

整個系統(tǒng)重量控制在1 公斤

據(jù)了解，國旗展示系統(tǒng)由月面國旗、壓緊釋放裝置、展開機(jī)構(gòu)三部分組成。按照研制單位的說法，整套系統(tǒng)在折疊狀態(tài)下長約半米多，隨嫦娥五號著陸月球后接收指令解鎖打開。

由于嫦娥五號國旗展示系統(tǒng)的重量只有1 公斤，研制團(tuán)隊圍繞系統(tǒng)減重下了大量工夫，不僅材料要輕質(zhì)化，而且還要對設(shè)備進(jìn)行“瘦身”。面對月表惡劣的溫差環(huán)境，也對國旗展示系統(tǒng)的工藝設(shè)計、集成設(shè)計提出很高要求。

據(jù)研制單位介紹，國旗展示系統(tǒng)立項時，先后論證過多種備選方案，但考慮到復(fù)雜性和重量等原因，最終選擇使用二級桿的方式來呈現(xiàn)。國旗展示系統(tǒng)項目負(fù)責(zé)人李云峰表示：“我們之所以采用桿系結(jié)構(gòu)方案，是因?yàn)樗诤教煜到y(tǒng)里算比較成熟的技術(shù)，包括衛(wèi)星、飛船等航天器的太陽能電池帆板展開，使用的都是桿系結(jié)構(gòu)，就是要保證可靠性?！?/p>

國旗展示系統(tǒng)使用的支架結(jié)構(gòu)在空間環(huán)境中要承受冷熱交變、空間輻照、極低真空等惡劣環(huán)境考驗(yàn)，如果選材不當(dāng)，可能會發(fā)生冷焊（即兩塊接觸金屬在太空極低真空環(huán)境下會粘連在一起），由此帶來的問題是不能正常工作或打開。李云峰表示：“為了解決冷焊問題，我們對系統(tǒng)所有的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵位置都進(jìn)行了防冷焊處理。”

多種試驗(yàn)確保成功展開

保證可靠性是整個國旗展示系統(tǒng)的第一任務(wù)。據(jù)介紹，整套系統(tǒng)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。李云峰表示：“每個動作都要確保工作正常，而且一系列動作都必須在1 秒鐘內(nèi)完成?！?/p>

火工品是整個國旗展示系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的一環(huán)，如果它無法起爆解鎖，后續(xù)動作就無從談起。因此，負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)解鎖的火工品爆炸裝置成為了關(guān)鍵。研制人員表示，國旗展示系統(tǒng)使用的火工品在國內(nèi)同等用途和功能中屬于最小之一。小，意味著它對環(huán)境適應(yīng)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(huán)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，研制團(tuán)隊通過將火工品放在負(fù)200 攝氏度左右的液氮罐里和高溫環(huán)境下進(jìn)行了幾十次試驗(yàn)，模擬它在月球極大溫差環(huán)境下能否正常使用。

同時，在國旗展示系統(tǒng)中與火工品同樣重要的兩根扭簧則是結(jié)構(gòu)支架展開的關(guān)鍵動力源。為滿足月面展開的特殊要求，研制團(tuán)隊專門找到彈簧生產(chǎn)廠家按照要求專門定制，然后在試驗(yàn)室里對其進(jìn)行高低溫、長期壓緊、拉伸等試驗(yàn)，以及經(jīng)常觀察它的力學(xué)變化情況，以保證扭簧的可靠性。