2020-12-04 00:00 北京日报客户端

嫦娥五号探测器的着陆器、上升器组合体乐成降落在月球外面后,焚烧起飞前,着陆器上携带的一面五星红旗乐成睁开,标志着月面国旗展示系统首次在月面展示乐成。这是继2013年12月15日嫦娥三号着陆器与玉兔号月球车完善互拍实现中国国旗首次亮相月球,和2018年12月8日嫦娥四号探测器将国旗带向月球后头后,我国国旗又一次在月球外面的乐成展示,也让中国探测器在月球上再次打上“中国标识”。

更令人自满的是,与“嫦娥三号”“嫦娥四号”以及玉兔月球车上的国旗接纳喷涂方式差别, 这次嫦娥五号探测器亮出的国旗是一面真正的“织物版”旌旗。这背后凝聚了中国航天科工团体航天三江九部科研人员的智慧与汗水。

超1年为国旗经心选材

中国航天科工国旗展示系统设计团队开展手艺钻研

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要害项目。这是一面真正的“织物版”旌旗。但由于宇宙环境有很强的电磁辐射,加上月球外面有着正负150摄氏度的温差,通俗国旗无法在月球上使用。

国旗展示系统项目指挥马威说,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,它都一直暴露在极端恶劣环境中,“我们通过试验发现,若是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,甚至剖析。”

在国旗展示系统立项初期,科研团队就设计了多种国旗展示形式,有影象合金展示方案、伺服升旗方案、机构展示方案等通过卷轴形式睁开国旗的方式,也有通过折扇形式睁开国旗的方式,但通过高低温试验后发现,只有卷轴形式睁开的国旗对照平整,不会泛起褶皱等情形。

可若何保证国旗睁开时拥有足够的强度,能保持平整呢?研制团队在研究中发现,有些纤维质料的强度很高,但染色性能较差,染色性能较好的纤维质料,强度又达不到要求。

研制团队一边地毯式查阅文献资料,一边普遍开展调研论证,携手海内优势单元开展要害手艺联合攻关。国旗展示系统手艺卖力人程昌说,科研团队在选材上破费的时间就跨越1年,最终挑选出了二三十种纤维质料,然后通过做包罗热匹配性,耐高低温、防静电、防月球灰尘等在内的物理试验,科研团队最终决议接纳某新型复合质料,既能知足强度要求,又能知足染色性能要求,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。

国旗展示系统只重1公斤

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中国航天科工国旗展示系统研制团队钻研制造工艺

由于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功夫,不仅质料要轻质化,而且还要对装备举行“瘦身”。面临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接纳四级杆、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缘故原由,最终选择使用二级杆的方式来出现。

国旗展示系统项目卖力人李云峰说,之以是接纳杆系结构方案,是因为它在航天系统里算对照成熟的手艺,包罗卫星、飞船等航天器的太阳能电池帆板睁开,使用的都是杆系结构,其目的就是保证可靠性。

另外,为了控制整个国旗展示系统的重量,研制团队还对结构举行了优化设计,在选取耐高温、抗严寒质料的基础上只管将支架臂做薄、做小。

国旗展示系统使用的支架结构在空间环境中要蒙受冷热交变、空间辐照、极低真空等恶劣环境磨练,若是选材欠妥,可能会发生冷焊(即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事情或打开。

李云峰示意,为了解决冷焊问题,科研人员对系统所有的机构和要害位置都举行了防冷焊处置,以保证部件能知足太空环境和月表对温度的要求。

试验严上加严,确保国旗顺遂展示

保证可靠性是整个国旗展示系统的第一义务,整套系统涉及解锁、支架睁开、支架牢固等步骤,若是支架无法在月球上乐成睁开,一切都将前功尽弃。“每一个动作都要确保事情正常,而且这一系列动作都必须在1秒钟内完成。以是,我们的事情是责任重大、使命名誉。” 李云峰说。

火工品是整个国旗展示系统中最基础的一环,若是它无法起爆解锁,后续动作就无从谈起。因此,卖力机构解锁的火工品爆炸装置成为了要害。

程昌示意,国旗展示系统使用的火工品在海内一致用途和功效中属于最小之一。小,意味着它对环境适应性十分敏感,稍有不慎就可能失效,尤其是面临月球恶劣的温差环境,更需要保证地面给它指令时就能乐成起爆。

面临这一难题,研制团队通过将火工品放在零下200摄氏度左右的液氮罐里和高温环境下举行了几十次试验,模拟它在月球极大温差环境下能否正常使用。

与此同时,在国旗展示系统中与火工品同样主要的2根扭簧则是机构支架睁开的要害动力源。

弹簧的弹性系数在零下5摄氏度到25摄氏度的范围内一样平常不会发生变化,若是跨越100摄氏度和低于零下30摄氏度都市导致弹簧质料的强度降低,弹性系数也随之降低。

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