嫦娥六號攜帶的五星紅旗
在月球背面成功展開
這也是中國首次在月球背面
獨立動態(tài)展示國旗
那么,閃耀月球的五星紅旗是如何制造的呢?
嫦娥六號展示的國旗是科研人員通過一年多時間攻關(guān),利用玄武巖熔融拉絲技術(shù)制作而成的,它具有更強(qiáng)的耐腐蝕性、耐高溫、耐低溫等優(yōu)異性能。
據(jù)中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員、嫦娥六號探測器有效載荷分系統(tǒng)總設(shè)計師周昌義介紹,玄武巖石頭來自河北蔚縣,把玄武巖運回去以后,要把它粉碎、融化以后拉成頭發(fā)絲直徑大概三分之一的細(xì)絲,然后把它紡成線,織成布。
因為月面上的玄武巖含量是豐富的,后面要做月球基地,很有可能要把玄武巖做成纖維,做成建筑材料。
“石頭版”織物國旗技術(shù)含量很高
“可以說這是一面技術(shù)含量很高的‘石頭版’織物國旗。”武漢紡織大學(xué)紡織新材料與先進(jìn)加工技術(shù)國家重點實驗室徐衛(wèi)林院士介紹說。
據(jù)了解,嫦娥六號月面國旗展示系統(tǒng)由中國航天三江集團(tuán)聯(lián)合武漢紡織大學(xué)等單位共同研制。針對此次任務(wù)中高低溫交變、高真空及強(qiáng)紫外輻射等極端環(huán)境要求,武漢紡織大學(xué)紡織新材料與先進(jìn)加工技術(shù)國家重點實驗室徐衛(wèi)林院士月面國旗團(tuán)隊選用了玄武巖材料。
歷時近4年,團(tuán)隊攻克了玄武巖超細(xì)纖維紡絲、紡紗、織造及色彩構(gòu)建等諸多國際難題,首次成功研制出無溫控保護(hù)、獨立動態(tài)展示的“石頭版”高品質(zhì)織物國旗。
與嫦娥五號在太空飛行7天后到達(dá)月面相比,此次嫦娥六號自5月3日出發(fā)后,在太空飛行了30天才落月,時間大幅增加。在奔月、繞月及落月的過程中,高低溫反復(fù)交替,國旗對環(huán)境的耐受性要求就更高。
“玄武巖纖維具有非常優(yōu)異的隔熱抗輻射性能,能夠抵御月表惡劣環(huán)境。但玄武巖纖維屬于無機(jī)纖維,表面光滑、脆性易碎、模量高,難以紡制超細(xì)絲、紡紗、織造,以及構(gòu)筑高牢度的顏色,這些都是團(tuán)隊要攻克的難題,可以說這是一面技術(shù)含量很高的‘石頭版’織物國旗。”徐衛(wèi)林院士說。
“石頭版”織物國旗只有11.3克
嫦娥六號月面國旗和嫦娥五號上的國旗規(guī)格一樣,大小也是300mm×200mm,與A4紙差不多大。不過,玄武巖纖維的密度超出嫦娥五號國旗原料密度近一倍,按常理推斷,“石頭版”國旗會更重。
不過,團(tuán)隊研發(fā)了大概是頭發(fā)絲直徑三分之一的超細(xì)玄武巖纖維,最后做出來的嫦娥六號國旗的重量只有11.3克,比嫦娥五號國旗還要輕0.5克。
嫦娥六號月面展示國旗的重量和質(zhì)量要求非常嚴(yán)格,既要做到薄而軟,又要做到強(qiáng)而韌,但玄武巖纖維屬無機(jī)纖維,脆性較大、耐磨性差、表面光滑,因此,制備超細(xì)玄武巖纖維難,紡高品質(zhì)紗難,構(gòu)建高牢度顏色也難。
針對上述三大技術(shù)難點,月面國旗研制團(tuán)隊聯(lián)合相關(guān)企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計了噴絲板內(nèi)腔結(jié)構(gòu),進(jìn)行梯形優(yōu)化,再配合爐內(nèi)分布式精準(zhǔn)控溫,成功實現(xiàn)了超細(xì)玄武巖纖維的穩(wěn)定量產(chǎn)。
此外,光滑的玄武巖長絲對制作月面國旗又提出新的挑戰(zhàn),團(tuán)隊利用織物表面的芳綸短纖毛羽,使顏料中的粘合劑與其形成類似“鉚釘”錨定的效果,有效提升涂料的界面結(jié)合牢度與國旗圖案的飽滿度,保障國旗的月面展示效果。
光線對于國旗的成像效果至關(guān)重要
嫦娥六號月面國旗展示系統(tǒng)是探月工程四期探測器系統(tǒng)的關(guān)鍵項目。由于落月位置不同,嫦娥六號國旗展示系統(tǒng)在嫦娥五號任務(wù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn),并開展了展示效果和產(chǎn)品壽命可靠性評估。
光線對于國旗的成像效果至關(guān)重要,由于嫦娥六號是在月球背面著陸,月面光線與旗面角度都發(fā)生了變化。
為此,研制團(tuán)隊提出了多種改進(jìn)方案,聯(lián)合總體單位開展了多輪方案評估和地面模擬月面成像試驗,以保證國旗的最佳成像效果。同時,研制團(tuán)隊開展了國旗展示系統(tǒng)壽命評估和驗證工作,確保能夠在月球背面可靠運行。
值得注意的是,在嫦娥六號“石頭版”國旗研制的同時,月面國旗團(tuán)隊已經(jīng)將玄武巖纖維應(yīng)用研究拓展到耐熱、阻燃等領(lǐng)域,如對阻燃隔熱性能要求很高的阻燃防護(hù)服裝以及高阻燃性箱包等,充分發(fā)揮超細(xì)玄武巖適應(yīng)高溫等特殊環(huán)境的能力。
徐衛(wèi)林院士表示,未來玄武巖纖維作為輕質(zhì)、柔性防護(hù)材料,將在航天服、太空艙、月球基地等航空航天場景有越來越廣泛的應(yīng)用。