在月球上豎起五星紅旗有多難

張航

2020年12月3日，嫦娥五號(hào)著陸器上攜帶的一面“織物版”五星紅旗在月面成功展開(kāi)。這是我國(guó)在月球表面首次實(shí)現(xiàn)國(guó)旗的“獨(dú)立展示”。從打開(kāi)到豎起僅耗時(shí)1秒鐘。

選材花費(fèi)時(shí)間超過(guò)1年

與嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)上的國(guó)旗采用噴涂方式不同，這次亮出的國(guó)旗是一面真正的“織物版”旗幟。這種旗桿式國(guó)旗在我國(guó)探月工程中是首次使用。

由于宇宙中擁有很強(qiáng)的電磁輻射，且月球表面有正負(fù)150攝氏度的溫差等惡劣環(huán)境，普通材質(zhì)的旗幟無(wú)法在月球上使用。

為此，科研團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了超過(guò)1年時(shí)間，挑選出二三十種纖維材料，通過(guò)做包括熱匹配性，耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等在內(nèi)的物理試驗(yàn)，最終決定采用某新型復(fù)合材料，制成了嫦娥五號(hào)展示的國(guó)旗。

據(jù)介紹，這種材料既能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，又能滿(mǎn)足染色性能要求，從而保證國(guó)旗抵御月表惡劣的環(huán)境，做到不褪色、不串色、不變形。

整個(gè)系統(tǒng)重量控制在1公斤

月表惡劣的溫差環(huán)境，也對(duì)國(guó)旗展示系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)、集成設(shè)計(jì)提出了很高要求。

研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)論證，考慮到復(fù)雜性和重量等原因，最終選擇使用二級(jí)桿方式來(lái)呈現(xiàn)國(guó)旗。這種桿系結(jié)構(gòu)方案是在航天系統(tǒng)里比較成熟的技術(shù)。

與此同時(shí)，為控制系統(tǒng)重量，研制團(tuán)隊(duì)還在選取耐高溫、抗嚴(yán)寒材料的基礎(chǔ)上，盡量將支架臂做薄、做小。最終，將整個(gè)系統(tǒng)重量控制在1公斤。

國(guó)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(huì)發(fā)生冷焊，即兩塊接觸金屬在太空極低真空環(huán)境下粘連在一起，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)無(wú)法正常工作。對(duì)此，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)系統(tǒng)所有的機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵位置都進(jìn)行了防冷焊處理。

多種試驗(yàn)確保機(jī)構(gòu)成功開(kāi)展

嫦娥五號(hào)國(guó)旗展示系統(tǒng)涉及解鎖、支架展開(kāi)、支架固定等步驟，保證可靠性是整個(gè)系統(tǒng)的第一任務(wù)。這一系列動(dòng)作都必須在1秒鐘內(nèi)完成。

火工品是整個(gè)國(guó)旗展示系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的一環(huán)，如果它無(wú)法起爆解鎖，后續(xù)動(dòng)作就無(wú)從談起。國(guó)旗展示系統(tǒng)使用的火工品，在國(guó)內(nèi)同等用途和功能中屬于最小之一。小，意味著它對(duì)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(duì)月球惡劣的溫差環(huán)境。

面對(duì)這一難題，研制團(tuán)隊(duì)將火工品放在零下200攝氏度左右的液氮罐里以及高溫環(huán)境下進(jìn)行了幾十次試驗(yàn)。

此外，機(jī)構(gòu)支架展開(kāi)的動(dòng)力源——2根扭簧，同樣至關(guān)重要。如果超過(guò)100攝氏度和低于零下30攝氏度，都會(huì)導(dǎo)致彈簧材料的強(qiáng)度降低，彈性系數(shù)也會(huì)隨之降低。

工業(yè)設(shè)備中常用的扭簧，自然無(wú)法滿(mǎn)足國(guó)旗展示系統(tǒng)展開(kāi)機(jī)構(gòu)的要求。研制團(tuán)隊(duì)找廠家按照需求專(zhuān)門(mén)訂制，然后對(duì)其開(kāi)展高低溫、長(zhǎng)期壓緊、拉伸等試驗(yàn)，觀察其力學(xué)變化情況，以保證扭簧的可靠性。

摘編自中央紀(jì)委國(guó)家監(jiān)委網(wǎng)站