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    五星紅旗閃耀月球!
    2020-12-08 10:52:13    《中國少年報》
      北京時間12月3日23時10分,嫦娥五號成功將攜帶樣品的上升器送入預定環月軌道。這是我國首次實現地外天體起飛。
     
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      與地面起飛不同,嫦娥五號上升器月面起飛不具備成熟的發射塔架系統,著陸器相當于上升器的“臨時塔架”,上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平臺姿態不確定、發動機羽流導流空間受限、地月環境差異等問題;另外由于月球上沒有導航星座,上升器起飛后,需在地面測控輔助下,借助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿。
     
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    上升器點火起飛(國家航天局供圖)
     
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    五星紅旗在月球上展開
     
      點火起飛前,嫦娥五號著上組合體實現月面五星紅旗展開,這是中國在月球表面首次實現五星紅旗的“獨立展示”。這面閃耀月球的五星紅旗重量只有1公斤,在正負150攝氏度的溫差下仍能“保持本色”。
     
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    月面起飛前亮國旗模擬動圖
     
    第1面“織物版”五星紅旗
     
      五星紅旗能夠在月球上實現獨立展示,主要依靠月面國旗展示系統輔助。該系統由月面國旗、壓緊釋放裝置、展開機構三部分組成,長約半米。系統在折疊狀態下隨探測器升空,著陸月球后按照指令解鎖打開。與嫦娥三號、嫦娥四號以及玉兔月球車上的五星紅旗采用噴涂方式不同,嫦娥五號這面“織物版”五星紅旗是一面真正的旗幟。這是五星紅旗在月球表面的又一次成功展示,也讓中國探測器在月球上再次打上“中國標識”。
     
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    五星紅旗月面展示模擬圖
     
      為了研制這套與眾不同、研制難度邁上新臺階的五星紅旗展示系統,中國航天科工集團航天三江九部經歷了諸多挑戰。保證可靠性是五星紅旗展示系統的第一任務,整套系統涉及解鎖、支架展開、支架固定等步驟,如果支架無法在月球上成功展開,一切都將前功盡棄。“每一個動作都要確保工作正常,而且這一系列動作必須在1秒鐘內完成。”五星紅旗展示系統項目負責人李云峰說;鸸て肥钦麄五星紅旗展示系統中最基礎的一環,如果它無法起爆解鎖,后續動作就無從談起。五星紅旗展示系統技術負責人程昌表示,系統使用的火工品在國內同等用途和功能中屬于最小之一。研制團隊將火工品放在-200攝氏度左右的液氮罐里和高溫環境下進行幾十次試驗,模擬它在月球極大溫差環境下能否正常使用,確保五星紅旗能順利在月面上緩緩升起。
     
    選材時間超1年
     
      宇宙中擁有很強的電磁輻射,月球表面環境惡劣,溫差可達正負150攝氏度,這就決定了普通五星紅旗無法在月球上使用。
     
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    中國航天科工國旗展示系統設計團隊開展技術研討。來源:中國航天科工集團
     
      在五星紅旗展示系統立項初期,科研團隊設計了多種展示形式,既有通過卷軸形式展開五星紅旗的記憶合金展示方案、伺服升旗方案、機構展示方案,也有通過折扇形式展開的多種方案。盡管形式各異,但科研人員通過高低溫試驗后發現,只有卷軸形式展開的五星紅旗比較平整,不會出現褶皺等情況。如何保證五星紅旗展開時擁有足夠的強度,保持平整,研制團隊圍繞這一問題做了很多理論研究和模擬試驗。程昌表示,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,通過熱匹配性、耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等物理試驗,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,從而保證五星紅旗能夠抵御月表惡劣的環境,做到不褪色,不串色、不變形。“雖然這只是一面薄薄的五星紅旗,但科技含量十分高。”五星紅旗展示系統項目指揮馬威感慨道。

    重量只有1公斤
     
      嫦娥五號五星紅旗平面運動包絡將近2000mm×900mm,整個系統的重量只有1公斤。馬威表示,選擇這樣的旗面尺寸是研制團隊經過綜合考慮的結果,目的是盡量突出視場效果,讓相機拍出來的照片既能看到月表、深空,也能看到著陸器;如果五星紅旗太大或太小,照片均無法呈現出豐富的元素。由于五星紅旗展示系統的重量只有1公斤,研制團隊圍繞整個系統在減重問題上下了大量工夫,不僅材料要輕質化,而且還要對設備進行“瘦身”。立項之初,研制團隊先后論證過采用四級桿、三級桿和二級桿等方案,但考慮到復雜性和重量等原因,最終選擇使用二級桿的方式來呈現。“之所以采用桿系結構方案,是因為它在航天系統里算比較成熟的技術,包括衛星、飛船等航天器的太陽能電池帆板展開,使用的都是桿系結構,其目的就是保證可靠性。”李云峰說。為了控制整個五星紅旗展示系統的重量,研制團隊還對結構進行了優化設計,在選取耐高溫、抗嚴寒材料的基礎上盡量將支架臂做薄、做小。系統使用的支架結構在空間環境中能承受住冷熱交變、空間輻照、極低真空等惡劣環境的考驗。
     
    圖解嫦娥五號返航之路
     
     
      來源:綜合自中新網、共青團中央、全國少工委、北京日報、科技日報等

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