中國航天科工國旗展示系統設計團隊開展技術研討
在中國航天歷史上,第一面在沒有溫控的嚴酷環境條件下的織物國旗,成功在月球上展示。月面國旗展示系統由中國航天三江集團聯合武漢紡織大學等單位共同研制,其中國旗由武漢紡織大學紡織新材料與先進加工技術國家重點實驗室徐衛林教授團隊歷時八年、持續攻關完成,華茂集團一同參與了研制及生產,華茂集團用其六十多年的生產經驗,依靠嚴格的品質管控技術,提供了近于“苛刻”的質量保障,保證了國旗的航天品質。
嫦娥五號月面國旗展示系統是有效載荷分系統的組成單機之一,也是有效載荷分系統唯一一個關鍵項目。這是一面真正的“織物版”旗幟。但由于宇宙環境有很強的電磁輻射,加上月球表面有著正負150攝氏度的溫差,普通國旗無法在月球上使用。
國旗展示系統項目指揮馬威說,國旗展示系統是艙外單機系統,自運載火箭拋掉整流罩后,從地月轉移軌道進入月球軌道,再到探測器著陸在月球上,它都一直暴露在極端惡劣環境中,“我們通過試驗發現,如果把地球上使用的國旗放在月球上,它的顏色在很短時間內就會褪色、串色,甚至分解?!?/span>
在國旗展示系統立項初期,科研團隊就設計了多種國旗展示形式,有記憶合金展示方案、伺服升旗方案、機構展示方案等通過卷軸形式展開國旗的方式,也有通過折扇形式展開國旗的方式,但通過高低溫試驗后發現,只有卷軸形式展開的國旗比較平整,不會出現褶皺等情況。
可如何保證國旗展開時擁有足夠的強度,能保持平整呢?研制團隊在研究中發現,有些纖維材料的強度很高,但染色性能較差,染色性能較好的纖維材料,強度又達不到要求。
研制團隊一邊地毯式查閱文獻資料,一邊廣泛開展調研論證,攜手國內優勢單位開展關鍵技術聯合攻關。
國旗展示系統技術負責人程昌說,科研團隊在選材上花費的時間就超過1年,最終挑選出了二三十種纖維材料,然后通過做包括熱匹配性,耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等在內的物理試驗,科研團隊最終決定采用某新型復合材料,既能滿足強度要求,又能滿足染色性能要求,從而保證國旗能夠抵御月表惡劣的環境,做到不褪色,不串色、不變形。
該面國旗以國產高性能芳綸纖維材料為主、采用武漢紡織大學榮獲國家科技進步一等獎的“高效短流程嵌入式復合紡紗技術”,攻克了高模量差異纖維高品質紗線制備的技術難題,制備出高品質月面展示國旗面料;利用小分子調控技術實現了芳綸纖維的結構調控及顏色構建,并在此基礎上實現了極端紫外條件下優良的耐日曬牢度。
展示國旗在航天五院進行環境試驗前準備
武漢紡織大學徐衛林教授和團隊成員王運利、曹根陽、盛丹、潘恒研討國旗研制技術問題
武漢紡織大學研制的嫦娥五號“織物版”五星紅旗飛向太空前留影
該面國旗同時利用武漢紡織大學榮獲國家科技發明二等獎的“優質天然高分子材料的超細粉體化及其高附加值的再利用技術”制備了微納米蠶絲粉體,利用其與顏料粒子的協同作用,從本質上解決了極端條件下顏料熱升華及熱遷移牢度問題。通過以上技術攻關,實現了國旗在太空環境中耐受極端高真空、高低溫循環,以及強計量紫外輻照等條件的高色牢度顏色構建的目的。