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央广网北京12月5日消息（记者张棉棉）据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道，4日，国家航天局公布了探月工程嫦娥五号探测器在月球表面展示国旗的照片。嫦娥五号着上组合体日前成功降落在月球表面，着陆器携带的一面“织物版”五星红旗成功展开，标志着月面国旗展示系统首次在月面展示成功。 2013年12月15日，嫦娥...,系统,轨道,控制,设计,探测器
央广网北京12月5日消息（记者张棉棉）据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道，4日，国家航天局公布了探月工程嫦娥五号探测器在月球表面展示国旗的照片。嫦娥五号着上组合体日前成功降落在月球表面，着陆器携带的一面“织物版”五星红旗成功展开，标志着月面国旗展示系统首次在月面展示成功。
2013年12月15日，嫦娥三号着陆器与玉兔号月球车完美互拍，实现中国国旗首次亮相月球。2018年12月8日，嫦娥四号探测器将国旗带向月球背面。而这一次则是五星红旗又一次在月球表面成功展示，也让中国探测器在月球上再次打上“中国标识”。嫦娥五号探测器国旗展示的方式与“嫦娥三号”和“嫦娥四号”哪些不同？那一抹鲜艳的“中国红”如何闪耀月球？
嫦娥五号月面国旗展示系统是有效载荷分系统的组成单机之一，也是有效载荷分系统唯一一个关键项目。与“嫦娥三号”“嫦娥四号”以及玉兔号月球车上的国旗采用喷涂方式不同，“嫦娥五号”上的国旗是一面真正的旗帜。由于宇宙拥有很强的电磁辐射，月球表面又有着正负150摄氏度的温差等恶劣环境，这就决定了普通国旗无法在月球上使用。
如何保证国旗展开时拥有足够的强度，保持平整？科研团队通过高低温试验发现，只有卷轴形式展开的国旗比较平整，不会出现褶皱等情况。中国航天科工集团航天三江九部国旗展示系统项目指挥马威介绍，虽然有些纤维材料的强度很高，但染色性能较差，染色性能较好的纤维材料强度又达不到要求，因此单一纤维和纺织工艺都无法满足月面环境的要求。同时，还要保证国旗卷起时在正负150摄氏度温差环境下不能粘连在一起。马威说：“国旗展示系统是舱外单机系统，自运载火箭抛掉整流罩后，从地月转移轨道进入月球轨道，再到探测器着陆在月球上，它一直暴露在极端恶劣环境中。我们通过试验发现，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。”
对于首次接受宇航研制任务的该团队来讲，完全是摸着石头过河，其巨大的技术难题摆在了眼前。中国航天科工集团航天三江九部国旗展示系统技术负责人程昌表示，科研团队在选材上花费的时间就超过1年，挑选出了二三十种纤维材料，优中选优，国旗的材质才最终确定，可以说虽然只是一面薄薄的国旗，但其中的科技含量可以打满分。程昌说：“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，科研团队最终决定采用某新型复合材料，既能满足强度要求，又能满足染色性能要求，从而保证国旗能够抵御月表恶劣的环境，做到不褪色、不串色、不变形。”
“嫦娥五号”国旗展开时面积将近2000mm×900mm，整个系统的重量只有1公斤。中国航天科工集团航天三江国旗展示系统首席技师李基平说，选择这样的旗面尺寸是研制团队经过综合考虑的结果。“目的是尽量突出视场效果，让相机拍出来的照片既能看到月表一部分、深空一部分，也能看到着陆器的一部分，如果国旗太大或太小，照片都无法呈现出丰富的元素。”
“嫦娥五号”国旗展示系统的重量只有1公斤，研制团队围绕整个系统在减重问题上下了大量工夫，不仅材料要轻质化，而且还要对设备进行“瘦身”。同时，面对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、三级杆和二级杆来作为国旗的方案，但考虑到复杂性和重量等原因，最终选择使用二级杆的方式来呈现。中国航天科工集团航天三江九部国旗展示系统项目负责人李云峰表示：“我们之所以采用杆系结构方案，是因为它在航天系统里算比较成熟的技术，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。”
为了控制整个国旗展示系统的重量，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。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，也就是两块接触金属在太空极低真空环境下会粘连一起，由此带来的问题是机构不能正常工作或打开。如何避免这一情况的发生？科学家们想得很全面。李云峰说：“为了保证部件能满足太空环境和月表对温度的要求，我们对系统所有的机构和关键位置都进行了防冷焊处理，可以说，我们为了将国旗展示系统的重量控制在1公斤，整个研制团队做出了不懈努力。”
解决了机构问题，支架问题同样也被摆在科研人员面前。李云峰说，保证可靠性是整个国旗展示系统的重中之重，整套系统涉及解锁、支架展开、支架固定等步骤，如果支架无法在月球上成功展开，一切都将前功尽弃。“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。所以说我们的工作是责任重大、使命光荣。”
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，因此负责机构解锁的火工品爆炸装置成为了关键。中国航天科工集团航天三江九部国旗展示系统技术负责人程昌说，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。“对可靠性的要求非常高，要保证在经过飞行和月面的恶劣环境作用下，给指令的时候能够安全可靠地起爆。”
面对这一难题，研制团队通过将火工品放在-200摄氏度左右的液氮罐里和高温环境下进行了几十次试验，模拟它在月球极大温差环境下能否正常使用。同时，在国旗展示系统中与火工品同样重要的2根扭簧则是机构支架展开的关键动力源。弹簧的弹性系数在-5摄氏度到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-30摄氏度都会导致弹簧材料的强度降低，弹性系数也随之降低。中国航天科工集团航天三江国旗展示系统首席技师李基平说：“工业中设备中常用的扭簧肯定无法满足国旗展示系统展开机构的要求，为此，研制团队专门找到弹簧生产厂家按照要求专门订制，然后在试验室里对其进行高低温、长期压紧、拉伸等试验，以及经常观察它的力学变化情况，以保证扭簧的可靠性。正是通过种种努力，五星红旗才又能在月球上得以展示。”