五星紅旗在月球緩緩升起!

這是五星紅旗在月球表面的又一次成功展示，也讓中國(guó)探測(cè)器在月球上再次打上“中國(guó)標(biāo)識(shí)”。

北京時(shí)間12月3日23時(shí)10分，嫦娥五號(hào)上升器從月面起飛，攜帶月球樣品成功進(jìn)入預(yù)定環(huán)月軌道。這是中國(guó)首次實(shí)現(xiàn)地外天體起飛。

點(diǎn)火起飛前，嫦娥五號(hào)著上組合體實(shí)現(xiàn)月面五星紅旗展開，這是中國(guó)在月球表面首次實(shí)現(xiàn)五星紅旗的“獨(dú)立展示”。這面閃耀月球的五星紅旗重量只有1公斤，在正負(fù)150攝氏度的溫差下仍能“保持本色”。

第1面“織物版”五星紅旗

五星紅旗能夠在月球上實(shí)現(xiàn)獨(dú)立展示，主要依靠月面國(guó)旗展示系統(tǒng)輔助。該系統(tǒng)由月面國(guó)旗、壓緊釋放裝置、展開機(jī)構(gòu)三部分組成，長(zhǎng)約半米。系統(tǒng)在折疊狀態(tài)下隨探測(cè)器升空，著陸月球后按照指令解鎖打開。

與嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)以及玉兔月球車上的五星紅旗采用噴涂方式不同，嫦娥五號(hào)這面“織物版”五星紅旗是一面真正的旗幟。這是五星紅旗在月球表面的又一次成功展示，也讓中國(guó)探測(cè)器在月球上再次打上“中國(guó)標(biāo)識(shí)”。

為了研制這套與眾不同、研制難度邁上新臺(tái)階的五星紅旗展示系統(tǒng)，中國(guó)航天科工集團(tuán)航天三江九部經(jīng)歷了諸多挑戰(zhàn)。保證可靠性是五星紅旗展示系統(tǒng)的第一任務(wù)，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(wú)法在月球上成功展開，一切都將前功盡棄。“每一個(gè)動(dòng)作都要確保工作正常，而且這一系列動(dòng)作必須在1秒鐘內(nèi)完成。”五星紅旗展示系統(tǒng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李云峰說(shuō)。

火工品是整個(gè)五星紅旗展示系統(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。五星紅旗展示系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人程昌表示，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。研制團(tuán)隊(duì)將火工品放在-200攝氏度左右的液氮罐里和高溫環(huán)境下進(jìn)行幾十次試驗(yàn)，模擬它在月球極大溫差環(huán)境下能否正常使用，確保五星紅旗能順利在月面上緩緩升起。

選材時(shí)間超1年

宇宙中擁有很強(qiáng)的電磁輻射，月球表面環(huán)境惡劣，溫差可達(dá)正負(fù)150攝氏度，這就決定了普通五星紅旗無(wú)法在月球上使用。

在五星紅旗展示系統(tǒng)立項(xiàng)初期，科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了多種展示形式，既有通過卷軸形式展開五星紅旗的記憶合金展示方案、伺服升旗方案、機(jī)構(gòu)展示方案，也有通過折扇形式展開的多種方案。盡管形式各異，但科研人員通過高低溫試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，只有卷軸形式展開的五星紅旗比較平整，不會(huì)出現(xiàn)褶皺等情況。

如何保證五星紅旗展開時(shí)擁有足夠的強(qiáng)度，保持平整，研制團(tuán)隊(duì)圍繞這一問題做了很多理論研究和模擬試驗(yàn)。程昌表示，科研團(tuán)隊(duì)在選材上花費(fèi)的時(shí)間就超過1年，最終挑選出了二三十種纖維材料，通過熱匹配性、耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等物理試驗(yàn)，最終決定采用某新型復(fù)合材料，既能滿足強(qiáng)度要求，又能滿足染色性能要求，從而保證五星紅旗能夠抵御月表惡劣的環(huán)境，做到不褪色，不串色、不變形。

“雖然這只是一面薄薄的五星紅旗，但科技含量十分高。”五星紅旗展示系統(tǒng)項(xiàng)目指揮馬威感慨道。

重量只有1公斤

嫦娥五號(hào)五星紅旗平面運(yùn)動(dòng)包絡(luò)將近2000mm×900mm，整個(gè)系統(tǒng)的重量只有1公斤。馬威表示，選擇這樣的旗面尺寸是研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過綜合考慮的結(jié)果，目的是盡量突出視場(chǎng)效果，讓相機(jī)拍出來(lái)的照片既能看到月表、深空，也能看到著陸器;如果五星紅旗太大或太小，照片均無(wú)法呈現(xiàn)出豐富的元素。

由于五星紅旗展示系統(tǒng)的重量只有1公斤，研制團(tuán)隊(duì)圍繞整個(gè)系統(tǒng)在減重問題上下了大量工夫，不僅材料要輕質(zhì)化，而且還要對(duì)設(shè)備進(jìn)行“瘦身”。立項(xiàng)之初，研制團(tuán)隊(duì)先后論證過采用四級(jí)桿、三級(jí)桿和二級(jí)桿等方案，但考慮到復(fù)雜性和重量等原因，最終選擇使用二級(jí)桿的方式來(lái)呈現(xiàn)。

“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(yáng)能電池帆板展開，使用的都是桿系結(jié)構(gòu)，其目的就是保證可靠性。”李云峰說(shuō)。

為了控制整個(gè)五星紅旗展示系統(tǒng)的重量，研制團(tuán)隊(duì)還對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，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。系統(tǒng)使用的支架結(jié)構(gòu)在空間環(huán)境中能承受住冷熱交變、空間輻照、極低真空等惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。