新華全媒+｜嫦娥六號(hào)在月背展示的國(guó)旗是用巖石“繡”出來的？

在表取采樣完成后，嫦娥六號(hào)著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開，閃耀鮮艷的“中國(guó)紅”。

月面溫差大、輻射強(qiáng)，普通材質(zhì)的國(guó)旗難以滿足要求，這面中國(guó)首次在月球背面獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示的國(guó)旗有何獨(dú)特之處?記者采訪了國(guó)旗背后的研制團(tuán)隊(duì)。

月背展示的五星紅旗材料是巖石？

嫦娥六號(hào)國(guó)旗展示系統(tǒng)由中國(guó)航天科工集團(tuán)旗下的中國(guó)航天三江集團(tuán)聯(lián)合武漢紡織大學(xué)等單位共同研制。

“在奔月、繞月及落月的過程中，高低溫反復(fù)交替，國(guó)旗對(duì)環(huán)境的耐受性要求就更高。”武漢紡織大學(xué)紡織新材料與先進(jìn)加工技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)工程院院士徐衛(wèi)林告訴記者，在尋找合適材料過程中，團(tuán)隊(duì)根據(jù)月球資源原位利用原則，最終決定采用與月壤化學(xué)成分相近的玄武巖作為嫦娥六號(hào)國(guó)旗的核心材料。

徐衛(wèi)林(左二)和月面國(guó)旗團(tuán)隊(duì)曹根陽(左一)、王運(yùn)利、盛丹研討國(guó)旗研制技術(shù)問題。(武漢紡織大學(xué)供圖)

徐衛(wèi)林介紹，與嫦娥五號(hào)國(guó)旗采用芳綸為主的新型復(fù)合材料相比，嫦娥六號(hào)國(guó)旗采用玄武巖材料具有明顯優(yōu)勢(shì)，也面臨很多新的挑戰(zhàn)，比如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，但屬于無機(jī)纖維，表面光滑、脆性較大、耐磨性差，難以紡制超細(xì)絲、紡紗、織造以及構(gòu)筑高牢度的顏色。

月面國(guó)旗團(tuán)隊(duì)成員曹根陽教授說，嫦娥六號(hào)在月球背面展示的國(guó)旗是能耐受高真空、高低溫循環(huán)、強(qiáng)劑量紫外輻照等極端環(huán)境的“石頭版”高品質(zhì)織物國(guó)旗，是由以玄武巖為主的復(fù)合材料制造。和嫦娥五號(hào)上的國(guó)旗規(guī)格一樣，嫦娥六號(hào)月面展示國(guó)旗大小也是300mm×200mm。不過，玄武巖纖維的密度超出嫦娥五號(hào)國(guó)旗原料密度近一倍。

“可以說這是一面技術(shù)含量很高的‘石頭版’織物國(guó)旗。”徐衛(wèi)林說。

“搓石成線”直徑僅發(fā)絲的三分之一

同樣是“織物版”五星紅旗，用巖石“編織”的國(guó)旗重量按說會(huì)偏重，但最后制作出來的展示國(guó)旗重量只有11.3克，比同規(guī)格的嫦娥五號(hào)國(guó)旗還要輕0.5克。

“團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的玄武巖纖維是直徑只有頭發(fā)絲三分之一的超細(xì)玄武巖纖維。”曹根陽解釋，為把玄武巖變成纖維，團(tuán)隊(duì)將玄武巖石塊倒入熔爐中進(jìn)行高溫熔融，當(dāng)熔爐溫度達(dá)到1600℃左右時(shí)，玄武巖呈液態(tài)流動(dòng)，再通過噴絲板拉出極細(xì)的玄武巖長(zhǎng)絲。在纖維拉絲完成后，還需要進(jìn)行特殊表面處理，以進(jìn)一步提高玄武巖纖維的柔韌性能。

嫦娥六號(hào)月面國(guó)旗交付正樣件。(武漢紡織大學(xué)供圖)

為了獲得更細(xì)的玄武巖纖維，研究團(tuán)隊(duì)將實(shí)驗(yàn)室“搬”到企業(yè)的玄武巖熔爐旁，不斷改良拉絲設(shè)備、優(yōu)化制造方式，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了噴絲板內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了梯形優(yōu)化，再配合爐內(nèi)分布式精準(zhǔn)控溫，成功實(shí)現(xiàn)了超細(xì)玄武巖纖維的穩(wěn)定量產(chǎn);為有效保護(hù)玄武巖長(zhǎng)絲，團(tuán)隊(duì)利用柔性水溶性長(zhǎng)絲和芳綸短纖分層防護(hù)，設(shè)計(jì)了“雙防護(hù)罩”結(jié)構(gòu)，同時(shí)解決了玄武巖纖維高模量導(dǎo)致“起小辮子”的行業(yè)難題;面對(duì)光滑的玄武巖長(zhǎng)絲帶來國(guó)旗“染色”難，團(tuán)隊(duì)利用織物表面的芳綸短纖毛羽，使顏料中的黏合劑與其形成類似“鉚釘”錨定的效果，有效提升涂料的界面結(jié)合牢度與國(guó)旗圖案的飽滿度，保障國(guó)旗展示效果。

徐衛(wèi)林說，歷時(shí)近4年，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家企業(yè)、單位攻克了玄武巖超細(xì)纖維紡絲、紡紗、織造及色彩構(gòu)建等諸多難題。

月背飄揚(yáng)“中國(guó)紅”

據(jù)介紹，國(guó)旗展示系統(tǒng)是探月工程四期探測(cè)器系統(tǒng)的關(guān)鍵項(xiàng)目。由于落月位置不同，嫦娥六號(hào)國(guó)旗展示系統(tǒng)在嫦娥五號(hào)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(píng)估。

嫦娥六號(hào)月面國(guó)旗室外成像效果。(武漢紡織大學(xué)供圖)

光線對(duì)于國(guó)旗的成像效果至關(guān)重要，由于嫦娥六號(hào)是在月球背面著陸，月面光線與旗面角度都發(fā)生了變化。中國(guó)航天科工集團(tuán)專家介紹，研制團(tuán)隊(duì)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(píng)估和地面模擬月面成像試驗(yàn)，以保證國(guó)旗的最佳成像效果。同時(shí)，研制團(tuán)隊(duì)開展了國(guó)旗展示系統(tǒng)壽命評(píng)估和驗(yàn)證工作，確保能夠在月球背面可靠運(yùn)行。

徐衛(wèi)林說，玄武巖與月壤化學(xué)成分相近，此次嫦娥六號(hào)國(guó)旗也是月球資源原位利用的一種探索。月球玄武巖較多，未來建造月球基地可就地取材，將月球玄武巖做成片狀或者管狀建材用于建造，要比從地球取材節(jié)省成本。

新華社記者侯文坤、宋晨