新華社武漢6月8日電 題:嫦娥六號在月背展示的國旗是用巖石“繡”出來的?
新華社記者侯文坤、宋晨
在表取采樣完成后,嫦娥六號著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開,閃耀鮮艷的“中國紅”。
月面溫差大、輻射強,普通材質(zhì)的國旗難以滿足要求,這面中國首次在月球背面獨立動態(tài)展示的國旗有何獨特之處?記者采訪了國旗背后的研制團隊。
月背展示的五星紅旗材料是巖石?
嫦娥六號國旗展示系統(tǒng)由中國航天科工集團旗下的中國航天三江集團聯(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,國旗對環(huán)境的耐受性要求就更高。”武漢紡織大學(xué)紡織新材料與先進加工技術(shù)國家重點實驗室主任、中國工程院院士徐衛(wèi)林告訴記者,在尋找合適材料過程中,團隊根據(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國旗的核心材料。
徐衛(wèi)林介紹,與嫦娥五號國旗采用芳綸為主的新型復(fù)合材料相比,嫦娥六號國旗采用玄武巖材料具有明顯優(yōu)勢,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,但屬于無機纖維,表面光滑、脆性較大、耐磨性差,難以紡制超細絲、紡紗、織造以及構(gòu)筑高牢度的顏色。
月面國旗團隊成員曹根陽教授說,嫦娥六號在月球背面展示的國旗是能耐受高真空、高低溫循環(huán)、強劑量紫外輻照等極端環(huán)境的“石頭版”高品質(zhì)織物國旗,是由以玄武巖為主的復(fù)合材料制造。和嫦娥五號上的國旗規(guī)格一樣,嫦娥六號月面展示國旗大小也是300mm×200mm。不過,玄武巖纖維的密度超出嫦娥五號國旗原料密度近一倍。
“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”的國旗重量按說會偏重,但最后制作出來的展示國旗重量只有11.3克,比同規(guī)格的嫦娥五號國旗還要輕0.5克。
“團隊研發(fā)出的玄武巖纖維是直徑只有頭發(fā)絲三分之一的超細玄武巖纖維。”曹根陽解釋,為把玄武巖變成纖維,團隊將玄武巖石塊倒入熔爐中進行高溫熔融,當(dāng)熔爐溫度達到1600℃左右時,玄武巖呈液態(tài)流動,再通過噴絲板拉出極細的玄武巖長絲。在纖維拉絲完成后,還需要進行特殊表面處理,以進一步提高玄武巖纖維的柔韌性能。
為了獲得更細的玄武巖纖維,研究團隊將實驗室“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)計了噴絲板內(nèi)腔結(jié)構(gòu),并進行了梯形優(yōu)化,再配合爐內(nèi)分布式精準(zhǔn)控溫,成功實現(xiàn)了超細玄武巖纖維的穩(wěn)定量產(chǎn);為有效保護玄武巖長絲,團隊利用柔性水溶性長絲和芳綸短纖分層防護,設(shè)計了“雙防護罩”結(jié)構(gòu),同時解決了玄武巖纖維高模量導(dǎo)致“起小辮子”的行業(yè)難題;面對光滑的玄武巖長絲帶來國旗“染色”難,團隊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)合牢度與國旗圖案的飽滿度,保障國旗展示效果。
徐衛(wèi)林說,歷時近4年,團隊聯(lián)合多家企業(yè)、單位攻克了玄武巖超細纖維紡絲、紡紗、織造及色彩構(gòu)建等諸多難題。
月背飄揚“中國紅”
據(jù)介紹,國旗展示系統(tǒng)是探月工程四期探測器系統(tǒng)的關(guān)鍵項目。由于落月位置不同,嫦娥六號國旗展示系統(tǒng)在嫦娥五號任務(wù)基礎(chǔ)上進行了適應(yīng)性改進,并開展了展示效果和產(chǎn)品壽命可靠性評估。
光線對于國旗的成像效果至關(guān)重要,由于嫦娥六號是在月球背面著陸,月面光線與旗面角度都發(fā)生了變化。中國航天科工集團專家介紹,研制團隊提出了多種改進方案,聯(lián)合總體單位開展了多輪方案評估和地面模擬月面成像試驗,以保證國旗的最佳成像效果。同時,研制團隊開展了國旗展示系統(tǒng)壽命評估和驗證工作,確保能夠在月球背面可靠運行。
徐衛(wèi)林說,玄武巖與月壤化學(xué)成分相近,此次嫦娥六號國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。
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