不褪色不变形,月面展示的首面国旗出自武汉这所高校


中国在月球上放置的第一面五星红旗。

长江日报-长江网12月4日讯 12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机点火起飞,起飞前,一面五星红旗在着陆器上展开,这也是中国在月球上放置的第一面五星红旗。长江日报-长江网记者刚刚获悉,这面特殊的五星红旗出自武汉纺织大学徐卫林教授团队之手。

采用铰链机构悬挂于嫦娥五号着陆器一侧的五星红旗,面积为200mm*300mm,重量为11.8g,布料较同等大小的普通布料制成的国旗略重,但不皱、不变色、耐极端高低温。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,“嫦娥五号”上的国旗则是一面实实在在的旗帜。它采用二级铰链机构被牢牢悬挂于嫦娥五号着陆器一侧,将永久留在月球之上。

国家航天局公布的探月工程嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片。

抗皱、耐高低温、耐紫外线

徐卫林教授和团队成员王运利、曹根阳、盛丹、潘恒研讨这面国旗研制技术问题。武汉纺织大学供图

这面国旗的制作者为武汉纺织大学“省部共建新材料与先进加工技术国家实验室”负责人徐卫林教授带领的五人团队,另外四人分别为王运利、曹根阳、盛丹、潘恒,攻关小组耗时8年完成了这面特制的国旗。

徐卫林教授介绍,这面五星红旗的织物以芳纶为主,而芳纶初始模量大,很难纺出高品质纱线,不利于这面国旗的展示。为提供符合标准的纱线,经过多次实验研究,最终确定采用团队荣获过国家科技进步一等奖的“高效短流程嵌入式复合纺纱技术”来生产纱线,此技术为月面国旗研制成功奠定了基础。

团队2012年接到缝制一面国旗在月球上展示的任务,历时8年,才将这面深空探测领域第一面设有温控条件悬挂在外的国旗完工。

月球上展示的五星红旗要求抗皱、耐高低温、耐紫外线,而且要便于收放,即使收放也要求平整而无折痕。这看似简单的制作条件,让团队成员倍感压力,不仅此前从未做过这样的国旗,而且要同时满足这样的条件绝非易事。

接到为国制作一面五星红旗的任务后,团队成员不舍昼夜,当即在原料筛选、结构设计到图形构建上全面展开工作。让他们没想到的是,团队在选材上花费的时间就超过1年。

他们在研究中发现,虽然有些纤维材料的强度很高,但染色性能较差,染色性能较好的纤维材料,强度又达不到要求,单一纤维和纺织工艺都无法满足月面环境的要求。“虽然芳纶和锦纶两种材料性能优越,但两者的初始模量指标差异有10倍,很难在一起加工。”徐卫林教授团队成员曹根阳副教授告诉长江日报-长江网记者,这两种材料都是从海量的高性能材料中筛选出来的,为提供符合标准的芳纶材料,烟台一家纺织企业还单独开了一次纺车,才符合技术指标,但是芳纶本身不耐强紫外线,他们利用小分子调控技术实现了芳纶纤维的结构调控及颜色构建,并在此基础上实现了极端紫外条件下优良的耐日晒牢度。芳纶和锦纶的结合则采用了独特的纺纱技术,让二者实现紧密结合。

300℃温差,国旗不串色

武汉纺织大学研制的这面五星红旗飞向太空前留影。武汉纺织大学供图

在这面五星红旗制作过程中,团队还发现另一个难题:在高低温交变和绝对真空条件下,会出现串色,黄的串红,红的串黄。“颜色能串,说明小粒子会流动。”曹根阳前往上海,希望能从颜料的制备上找到原因,结果失望而归。最终采用徐卫林教授的科技成果——天然材料微纳米化技术,让小粒子不再流动,串色问题迎刃而解。 

曹根阳表示,从外表看,月球上的国旗和地面的国旗没什么差别。但是普通布料在零下150℃低温和零上150℃高温时,力学性能会受损,尤其高温时布料颜色会变暗,失去已有的鲜艳度。

串色问题解决了,那么这面国旗上的五角星究竟是绣还是印上去呢?团队成员想在制作上更多地体现中国元素,觉得绣上去更有质感,他们首先想到的是汉绣,尝试用汉绣技术将五角星绣在旗面上,反复尝试后发现,刺绣的线与旗面材料收缩不一致,容易导致起皱,最终放弃刺绣,改为印五角星,然后套上黄色。他们又想到采用蚕丝,普通蚕丝并不耐受紫外线,最终还是被团队采用“整理”技术克服,将蚕丝用在了这面国旗上,最大限度体现中国元素。

统筹│陈昌 主创│李玉莹 张莉

最终,这面不褪色、不串色、不变形,能够抵御月表恶劣环境的国旗诞生了。“我最美好的8年奉献给了这面国旗。”今年39岁的曹根阳觉得很值,自己亲手做的这面国旗能够永久留在月球上,内心无比自豪。

(记者杨佳峰 赵静 通讯员郑婷)

【编辑:朱晨颖】

(作者:杨佳峰 赵静 陈昌 李玉莹 张莉)

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