12月3日23时10分，嫦娥五号上升器从月面起飞，携带月球样品成功进入预定环月轨道。这是中国首次实现地外天体起飞。点火起飞前，嫦娥五号着陆器上升器组合体携带的五星红旗成功展开。
与嫦娥三号、嫦娥四号以及玉兔月球车上的国旗采用喷涂方式不同，此次嫦娥五号探测器亮出的国旗是一面真正的“织物版”旗帜。这一次，也是我国在月球表面首次实现五星红旗的“独立展示”。为研制这套国旗展示系统，中国航天科工集团航天三江九部经历诸多挑战。
“这是一面真正的旗帜，虽然只是薄薄一面，但科技含量十分高。”国旗展示系统项目指挥马威告诉湖北日报全媒记者，这面闪耀月球的五星红旗，在正负150摄氏度的温差下仍能“保持本色”。
选材耗时超1年
“国旗展示系统是舱外单机系统，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。”马威说，宇宙环境有很强的电磁辐射，加上月球表面有正负150摄氏度的温差，如果把地球上使用的国旗放在月球上，在很短时间内，国旗就会褪色、串色，甚至分解。
立项初期，科研团队就设计了多种国旗展示形式，有记忆合金展示方案、伺服升旗方案、机构展示方案等通过卷轴形式展开国旗的方式，也有通过折扇形式展开国旗的方式，但通过高低温试验后发现，只有卷轴形式展开的国旗比较平整，不会出现褶皱等情况。
但如何保证国旗展开时拥有足够的强度，能保持平整？团队一边地毯式查阅文献资料，一边广泛开展调研论证，携手国内优势单位开展关键技术联合攻关。
国旗展示系统技术负责人范开春说，团队联合武汉纺织大学，在选材上耗时超过1年，最终挑选出近30种纤维材料，通过包括热匹配性、耐高低温、防静电、防月球尘埃等在内的物理试验，科研团队最终决定采用某新型复合材料。
“这种材料既能满足强度要求，又能满足染色性能要求，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。”范开春说。
重量只有1公斤
“不仅材料要轻质化，而且还要对设备进行‘瘦身’。”国旗展示系统项目负责人李云峰说，由于嫦娥五号国旗展示系统的重量只有1公斤，研制团队在减重问题上下了大量工夫，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采用四级杆、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原因，最终选择使用二级杆的方式来呈现。
李云峰介绍，之所以采用杆系结构方案，是因为它在航天系统里算比较成熟的技术，包括卫星、飞船等航天器的太阳能电池帆板展开，使用的都是杆系结构，其目的就是保证可靠性。
为了控制整个国旗展示系统的重量，研制团队还对系统结构进行优化设计，在选取耐高温、抗严寒材料的基础上尽量将支架臂做薄、做小。
李云峰说，国旗展示系统使用的支架结构，在空间环境中要承受冷热交变、空间辐照、极低真空等恶劣环境考验，如果选材不当，可能会发生冷焊——两块接触金属在太空极低真空环境下会粘连一起，导致机构不能正常工作或打开。
“我们对系统所有的机构和关键位置都进行了防冷焊处理，以保证部件能满足太空环境和月表对温度的要求。”李云峰说。
一系列动作1秒钟内完成
保证可靠性是整个国旗展示系统的第一任务，整套系统涉及解锁、支架展开、支架固定等步骤，如果支架无法在月球上成功展开，一切都将前功尽弃。
“每个动作都要确保工作正常，而且这一系列动作都必须在1秒钟内完成。”李云峰说。
火工品是整个国旗展示系统中最基础的一环，如果它无法起爆解锁，后续动作就无从谈起。
副主任设计师程昌介绍，国旗展示系统使用的火工品，在国内同等用途和功能中属于最小之一。研制团队将火工品放在零下200摄氏度左右的液氮罐里和高温环境下，进行了几十次试验，模拟它在月球极大温差环境下能否正常使用，确保五星红旗能顺利在月面上缓缓升起。
系统中，与火工品同样重要的2根扭簧，是机构支架展开的关键动力源。
程昌说，弹簧的弹性系数在零下5摄氏度到25摄氏度的范围内，一般不会发生变化，如果超过100摄氏度和低于零下30摄氏度，则会导致弹簧材料的强度降低，弹性系数也随之降低。
“工业设备中常用的扭簧，无法满足国旗展示系统展开机构的要求。”程昌说，研制团队找到弹簧生产厂家按照要求专门订制，在试验室里对其进行高低温、长期压紧、拉伸等试验，观察它的力学变化情况，以保证扭簧的可靠性。
（湖北日报全媒记者 许旷 通讯员 谭青海 图片由通讯员提供）
