據(jù)央視新聞消息，6月3日，月表取樣完成后，嫦娥六號(hào)著陸器攜帶的一面由玄武巖纖維制成的“石頭版”五星紅旗在月球背面成功展開，嫦娥手中的國旗在陽光的照射下呈現(xiàn)出一抹鮮艷的中國紅。這是中國首次在月球背面獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示國旗，也是繼2020年12月3日嫦娥五號(hào)“織物版”五星紅旗在月球成功展示后，中國探測(cè)器在月球上再次打上“中國標(biāo)識(shí)”。嫦娥六號(hào)月面國旗展示系統(tǒng)由中國航天三江集團(tuán)聯(lián)合武漢紡織大學(xué)等單位共同研制。針對(duì)此次任務(wù)中高低溫交變、高真空及強(qiáng)紫外輻射等極端環(huán)境要求，武漢紡織大學(xué)紡織新材料與先進(jìn)加工技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐衛(wèi)林院士月面國旗團(tuán)隊(duì)選用玄武巖材料，聯(lián)合湖北匯爾杰玄武巖纖維有限公司和安徽華茂集團(tuán)，歷時(shí)近4年，攻克了玄武巖超細(xì)纖維紡絲、紡紗、織造及色彩構(gòu)建等諸多國際難題，首次成功研制出無溫控保護(hù)、獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示的“石頭版”高品質(zhì)織物國旗。研制期間，探月工程三期探測(cè)器系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計(jì)師楊孟飛院士，中國科學(xué)院空間中心、中國航天三江集團(tuán)等單位領(lǐng)導(dǎo)專家多次來校指導(dǎo)，探月工程三期總設(shè)計(jì)師胡浩、火山地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)家劉嘉麒院士等也給予了鼎力支持和指導(dǎo)。探月工程三期探測(cè)器系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計(jì)師楊孟飛院士，中國科學(xué)院空間中心專家、中國航天三江集團(tuán)專家到校指導(dǎo)國旗研制任務(wù)與“嫦娥五號(hào)”在太空飛行7天后到達(dá)月面相比，此次“嫦娥六號(hào)”自5月3日出發(fā)后，在太空飛行了30天才落月，時(shí)間大幅增加。在奔月、繞月及落月的過程中，高低溫反復(fù)交替，國旗對(duì)環(huán)境的耐受性要求就更高。接到嫦娥六號(hào)月面展示國旗任務(wù)后，徐衛(wèi)林院士帶領(lǐng)月面國旗團(tuán)隊(duì)成員曹根陽教授、王運(yùn)利教授、盛丹博士，遵從“原位利用”的原則，決定采用與月壤化學(xué)成分相近的玄武巖作為嫦娥六號(hào)國旗的核心材料。“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。但玄武巖纖維屬于無機(jī)纖維，表面光滑、脆性易碎、模量高，難以紡制超細(xì)絲、紡紗、織造，以及構(gòu)筑高牢度的顏色，這些都是團(tuán)隊(duì)要攻克的難題，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)林院士介紹。徐衛(wèi)林院士（左二）和月面國旗團(tuán)隊(duì)教師曹根陽、王運(yùn)利、盛丹研討國旗研制技術(shù)問題嫦娥六號(hào)月面國旗和嫦娥五號(hào)上的國旗規(guī)格一樣，大小也是300mm×200mm，與A4紙差不多大。不過，玄武巖纖維的密度超出嫦娥五號(hào)國旗原料密度近一倍，按常理推斷“石頭版”國旗會(huì)更重。但是，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了大概是頭發(fā)絲直徑三分之一的超細(xì)玄武巖纖維，最后做出來的嫦娥六號(hào)國旗的重量只有11.3克，比嫦娥五號(hào)國旗還要輕0.5克。
攻克多個(gè)技術(shù)難題 確保國旗順利展示
嫦娥六號(hào)月面展示國旗的重量和質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，既要做到薄而軟，又要做到強(qiáng)而韌，但玄武巖纖維屬無機(jī)纖維，脆性較大，耐磨性差，表面光滑，因此，制備超細(xì)玄武巖纖維難，紡高品質(zhì)紗難，構(gòu)建高牢度顏色也難。
針對(duì)上述三大技術(shù)難點(diǎn)，月面國旗研制團(tuán)隊(duì)聯(lián)合湖北匯爾杰玄武巖纖維有限公司創(chuàng)新設(shè)計(jì)了噴絲板內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了梯形優(yōu)化，再配合爐內(nèi)分布式精準(zhǔn)控溫，成功實(shí)現(xiàn)了超細(xì)玄武巖纖維的穩(wěn)定量產(chǎn)；團(tuán)隊(duì)在理論設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合華茂集團(tuán)在紡紗領(lǐng)域創(chuàng)新實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，利用柔性水溶性長絲和芳綸短纖分層防護(hù)，巧妙設(shè)計(jì)了“雙防護(hù)罩”結(jié)構(gòu)，有效保護(hù)玄武巖長絲的同時(shí)還解決了玄武巖纖維高模量導(dǎo)致“起小辮子”的行業(yè)難題；光滑的玄武巖長絲對(duì)制作月面國旗又提出新的挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)利用織物表面的芳綸短纖毛羽，使顏料中的粘合劑與其形成類似“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，保障國旗的月面展示效果。通過以上技術(shù)攻關(guān)，首次成功研制出能耐受高真空、高低溫循環(huán)、強(qiáng)劑量紫外輻照等極端環(huán)境條件的“石頭版”高品質(zhì)織物國旗。
嫦娥六號(hào)月面國旗室外成像效果
“小石頭”成就“大產(chǎn)業(yè)”
玄武巖纖維應(yīng)用前景可期
在嫦娥六號(hào)“石頭版”國旗研制的同時(shí)，月面國旗團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開啟了玄武巖纖維拓展到對(duì)耐熱、阻燃等領(lǐng)域的應(yīng)用研究，如對(duì)阻燃隔熱性能要求很高的阻燃防護(hù)服裝以及高阻燃性箱包等，充分發(fā)揮超細(xì)玄武巖適應(yīng)高溫等特殊環(huán)境的能力。徐衛(wèi)林院士表示，未來玄武巖纖維作為輕質(zhì)、柔性防護(hù)材料，將在航空航天，如宇航服、太空艙、月球基地等場(chǎng)景會(huì)有越來越廣泛的應(yīng)用。武漢紡織大學(xué)嫦娥六號(hào)月面國旗團(tuán)隊(duì)成員合影
來源 | 武漢紡織大學(xué) 央視新聞
通訊員 | 鄭婷
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