嫦娥五号上的“织物版”国旗：选材1年、正负150℃下不褪色

12月3日23时10分，嫦娥五号上升器带着月球“土特产”顺利升空，踏上返航之旅。在完成采样任务点火起飞前，嫦娥五号着上组合体携带的一面“织物版”五星红旗在月面成功展开。这是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。

五星红旗月面展示模拟图

此次国旗展示，从打开到竖起仅耗时1秒钟，由一套专门设计的国旗展示系统完成。这是继嫦娥三号、四号任务之后，五星红旗再次亮相月球，为月球又一次打上“中国标识”。

选材花费时间超过1年

嫦娥五号月面国旗展示系统，是有效载荷分系统中的关键项目。与嫦娥三号、嫦娥四号上的国旗采用喷涂方式不同，嫦娥五号亮出的国旗是一面真正的旗帜。这种旗杆式国旗在我国探月工程中是首次使用。

由于宇宙中拥有很强的电磁辐射，且月球表面有正负150摄氏度的温差等恶劣环境，普通材质的旗帜无法在月球上使用。国旗展示系统项目指挥马威表示，科研团队通过试验发现，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。

为此，科研团队花费了超过1年时间，挑选出二三十种纤维材料，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，最终决定采用某新型复合材料，制成了嫦娥五号展示的国旗。据国旗展示系统技术负责人程昌介绍，这种材料既能满足强度要求，又能满足染色性能要求，从而保证国旗抵御月表恶劣的环境，做到不褪色、不串色、不变形。

整个系统重量控制在1公斤

嫦娥五号国旗展示系统的重量只有1公斤。围绕整个系统的减重问题，研制团队不仅要实现材料轻质化，而且还要对设备进行“瘦身”。而月表恶劣的温差环境，也对国旗展示系统的工艺设计、集成设计提出了很高要求。

国旗展示系统立项时，研制团队先后论证过采用四级杆、三级杆和二级杆方案，但考虑到复杂性和重量等原因，最终选择使用二级杆方式来呈现国旗。据国旗展示系统项目负责人李云峰介绍，最终采用的杆系结构方案是在航天系统里比较成熟的技术，包括卫星、飞船等航天器的太阳能电池帆板展开，使用的都是杆系结构，其目的就是保证可靠性。

中国航天科工国旗展示系统设计团队开展技术研讨（来源：中国航天科工集团）

与此同时，为控制系统重量，研制团队还对结构进行了优化设计，在选取耐高温、抗严寒材料的基础上，尽量将支架臂做薄、做小。据悉，国旗展示系统使用的支架结构在空间环境中要承受冷热交变、空间辐照、极低真空等恶劣环境考验，如果选材不当，可能会发生冷焊，即两块接触金属在太空极低真空环境下粘连一起，导致机构无法正常工作或打开。对此，研制团队对系统所有的机构和关键位置都进行了防冷焊处理，以保证部件能满足太空环境和月表对温度的要求。

多种试验确保机构成功开展

嫦娥五号国旗展示系统涉及解锁、支架展开、支架固定等步骤，保证可靠性是整个系统的第一任务。“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。”李云峰表示。

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。据程昌介绍，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，研制团队将火工品放在零下200摄氏度左右的液氮罐里以及高温环境下进行了几十次试验，以验证它在月球极大温差环境下能否正常使用。

中国航天科工国旗展示系统研制团队研讨制造工艺（来源：中国航天科工集团）

此外，机构支架展开的关键动力源——2根扭簧，同样至关重要。弹簧的弹性系数在零下5摄氏度至25摄氏度的范围内一般不会发生变化，如果超过100摄氏度和低于零下30摄氏度，都会导致弹簧材料的强度降低，弹性系数也会随之降低。

工业中设备中常用的扭簧，自然无法满足国旗展示系统展开机构的要求。面对这种情况，研制团队找到厂家按照需求专门订制，然后对其开展高低温、长期压紧、拉伸等试验，观察其力学变化情况，以保证扭簧的可靠性。（中央纪委国家监委网站 付筱菁 整理）