玄武岩织成的国旗只有11.3克创新材料科技

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2024-06-04 16:46:45 ZAKER

玄武岩织成的国旗只有11.3克

6月4日7时38分，携带月球样品的嫦娥六号上升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道。嫦娥六号完成世界首次月球背面采样和起飞。表取完成后，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开，这是我国首次在月球背面独立动态展示国旗。

记者了解到，这面五星红旗的原材料是玄武岩。玄武岩织成的国旗只有11.3克！

嫦娥六号月面国旗交付正样件。武汉纺织大学供图

技术含量很高的“石头版”织物国旗

嫦娥六号月面国旗展示系统由中国航天三江集团联合武汉纺织大学等单位共同研制。针对此次任务中高低温交变、高真空及强紫外辐射等极端环境要求，武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林院士月面国旗团队选用了玄武岩材料。

记者从武汉纺织大学获悉，历时近4年，团队攻克了玄武岩超细纤维纺丝、纺纱、织造及色彩构建等诸多国际难题，首次成功研制出无温控保护、独立动态展示的“石头版”高品质织物国旗。

与嫦娥五号在太空飞行7天后到达月面相比，此次嫦娥六号自5月3日出发后，在太空飞行了30天才落月，时间大幅增加。在奔月、绕月及落月的过程中，高低温反复交替，国旗对环境的耐受性要求就更高。

“玄武岩纤维具有非常优异的隔热抗辐射性能，能够抵御月表恶劣环境。但玄武岩纤维属于无机纤维，表面光滑、脆性易碎、模量高，难以纺制超细丝、纺纱、织造，以及构筑高牢度的颜色，这些都是团队要攻克的难题，可以说这是一面技术含量很高的‘石头版’织物国旗。”徐卫林院士说。

“石头版”织物国旗只有11.3克

嫦娥六号月面国旗和嫦娥五号上的国旗规格一样，大小也是300mm×200mm，与A4纸差不多大。不过，玄武岩纤维的密度超出嫦娥五号国旗原料密度近一倍，按常理推断，“石头版”国旗会更重。

不过，团队研发了大概是头发丝直径三分之一的超细玄武岩纤维，最后做出来的嫦娥六号国旗的重量只有11.3克，比嫦娥五号国旗还要轻0.5克。

嫦娥六号月面展示国旗的重量和质量要求非常严格，既要做到薄而软，又要做到强而韧，但玄武岩纤维属无机纤维，脆性较大、耐磨性差、表面光滑，因此，制备超细玄武岩纤维难，纺高品质纱难，构建高牢度颜色也难。玄武岩织成的国旗只有11.3克。

针对上述三大技术难点，月面国旗研制团队联合相关企业创新设计了喷丝板内腔结构，进行梯形优化，再配合炉内分布式精准控温，成功实现了超细玄武岩纤维的稳定量产。此外，光滑的玄武岩长丝对制作月面国旗又提出新的挑战，团队利用织物表面的芳纶短纤毛羽，使颜料中的粘合剂与其形成类似“铆钉”锚定的效果，有效提升涂料的界面结合牢度与国旗图案的饱满度，保障国旗的月面展示效果。

嫦娥六号月面国旗室外成像效果。武汉纺织大学供图

光线对于国旗的成像效果至关重要

嫦娥六号月面国旗展示系统是探月工程四期探测器系统的关键项目。由于落月位置不同，嫦娥六号国旗展示系统在嫦娥五号任务基础上进行了适应性改进，并开展了展示效果和产品寿命可靠性评估。

记者从中国航天科工集团有限公司了解到，光线对于国旗的成像效果至关重要，由于嫦娥六号是在月球背面着陆，月面光线与旗面角度都发生了变化。

为此，研制团队提出了多种改进方案，联合总体单位开展了多轮方案评估和地面模拟月面成像试验，以保证国旗的最佳成像效果。同时，研制团队开展了国旗展示系统寿命评估和验证工作，确保能够在月球背面可靠运行。

值得注意的是，在嫦娥六号“石头版”国旗研制的同时，月面国旗团队已经将玄武岩纤维应用研究拓展到耐热、阻燃等领域，如对阻燃隔热性能要求很高的阻燃防护服装以及高阻燃性箱包等，充分发挥超细玄武岩适应高温等特殊环境的能力。

徐卫林院士表示，未来玄武岩纤维作为轻质、柔性防护材料，将在航天服、太空舱、月球基地等航空航天场景有越来越广泛的应用。

(责任编辑：卢其龙 CN070)

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