嫦娥六號揚起五星紅旗 月球背面閃耀科技之光
——武漢紡織大學研制“石頭版”國旗側記
6月3日,嫦娥六號著陸器在月表完成取樣任務后,一面由玄武岩纖維制成的“石頭版”五星紅旗在月球背面成功展開。陽光照射下,國旗熠熠生輝,閃耀著鮮艷的中國紅。
這是我國首次在月球背面獨立動態展示國旗,也是繼2020年12月3日嫦娥五號“織物版”五星紅旗在月球成功展示后,中國探測器在月球上又一次打上“中國標識”。
選取玄武岩為核心材料
嫦娥六號在太空飛行30天后落月,時間較嫦娥五號大幅增加。在奔月、繞月及落月過程中,高低溫反復交替,對國旗的耐環境性能提出了更高的挑戰。
該國旗展示系統由中國航天科工集團旗下的中國航天三江集團聯合武漢紡織大學等單位共同研制。武漢紡織大學徐衛林院士月面國旗團隊介紹,月面國旗的重量和質量要求極為苛刻,不僅要做到薄而軟,還要做到強而韌。
在接到嫦娥六號月面展示國旗任務后,團隊遵從“原位利用”原則,採用與月壤化學成分相近的玄武岩作為國旗的核心材料。
嫦娥六號月面國旗尺寸為300mm×200mm,規格與嫦娥五號月面國旗一樣,但重量比嫦娥五號月面國旗輕0.5克,僅為11.3克。
徐衛林解釋道,玄武岩纖維具有非常優異的隔熱抗輻射性能,能夠抵御月表惡劣環境。但玄武岩纖維屬於無機纖維,其表面光滑、脆性易碎、模量高,難以紡制超細絲、紡紗、織造,以及構筑高牢度的顏色。
針對紡絲問題,月面國旗團隊聯合湖北匯爾杰玄武岩纖維有限公司,創新設計噴絲板內腔結構,研發出約為頭發絲直徑三分之一的超細玄武岩纖維,“石頭版”國旗才得以“輕裝登月”。
巧妙設計“雙防護罩”結構
針對玄武岩纖維部分特性的不足,研究團隊開展了多項技術攻關。
在噴絲板內腔結構基礎上,研究團隊進行了梯形優化,再配合爐內分布式精准控溫,成功實現超細玄武岩纖維的穩定量產。
該團隊還在理論設計基礎上,結合華茂集團在紡紗領域創新實踐,利用柔性水溶性長絲和芳綸短纖分層防護,巧妙設計了“雙防護罩”結構。這一創新不僅有效保護了玄武岩長絲,還解決了玄武岩纖維高模量導致“起小辮子”的行業難題。
此外,光滑的玄武岩長絲對月面國旗制作也是一大挑戰。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,有效提升涂料界面結合牢度與國旗圖案的飽滿度,保障國旗的月面展示效果
歷時近4年,團隊攻克玄武岩超細纖維紡紗、織造及色彩構建等諸多國際難題,首次研制出無溫控保護、獨立動態展示的“石頭版”高品質織物國旗。
在“石頭版”國旗研制的同時,月面國旗團隊也已開啟了將玄武岩纖維拓展到對耐熱、阻燃等領域的應用研究,如對阻燃隔熱性能要求很高的阻燃防護服裝以及高阻燃性箱包等,進一步發揮超細玄武岩適應高溫等特殊環境的能力。
徐衛林表示,作為輕質、柔性防護材料,玄武岩纖維未來在航空航天,如航天服、太空艙、月球基地等場景會有越來越廣泛的應用。
(記者 吳純新 通訊員 劉戈 鄭婷)
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