
嫦娥六号完成采样!五星红旗在月背展开(玄武岩织成五星红旗)
6月2日至3日,嫦娥六号顺利完成在月球背面南极-艾特肯盆地的智能快速采样,并按预定形式将珍贵的月球背面样品封装存放在上升器携带的贮存装置中。采样和封装过程中,科研人员在地面实验室,根据鹊桥二号中继星传回的探测器数据,对采样区的地理模型进行仿真并模拟采样,为采样决策和各环节操作提供重要支持。 智能采样是嫦娥六号任务的核心关键环节之一,探测器经受住了月背高温考验,通过钻具钻取和机械臂表取两种方式,分别采集了月球样品,实现了多点、多样化自动采样。
嫦娥六号着陆器配置的降落相机、全景相机、月壤结构探测仪、月球矿物光谱分析仪等多种有效载荷正常开机,按计划开展了科学探测,在月表形貌及矿物组分探测与研究、月球浅层结构探测等科学探测任务中发挥重要作用。探测器钻取采样前,月壤结构探测仪对采样区地下月壤结构进行了分析判断,为采样提供了数据参考。
嫦娥六号着陆器携带的欧空局月表负离子分析仪、法国月球氡气探测仪等国际载荷工作正常,开展了相应科学探测任务。其中,法国月球氡气探测仪在地月转移、环月阶段和月面工作段均进行了开机工作;欧空局月表负离子分析仪于月面工作段进行了开机工作。安装在着陆器顶部的意大利激光角反射器成为月球背面可用于距离测量的位置控制点。
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。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗。该国旗由新型复合材料和特殊工艺制作而成。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。
与地面起飞相比,嫦娥六号上升器没有固定的发射塔架系统,而是将着陆器作为“临时塔架”。与嫦娥五号月面起飞相比,嫦娥六号从月球背面起飞,无法直接得到地面测控支持,而需要在鹊桥二号中继星辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿,工程实施难度更大。嫦娥六号上升器点火起飞后,先后经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,顺利进入了预定环月飞行轨道。 后续,上升器将与在环月轨道上等待的轨道器和返回器组合体进行月球轨道的交会对接,并将月球样品转移到返回器中;轨道器和返回器组合体将环月飞行,等待合适的返回时机进行月地转移,在地球附近返回器将携带月球样品再入大气层,计划降落在内蒙古四子王旗着陆场。
5月3日,嫦娥六号探测器发射升空,开启奔月之旅,历经近月制动、着陆器与上升器组合体和轨道器与返回器组合体分离,于6月2日成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区。
月背展开的五星红旗,竟然是用玄武岩织成的
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。
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。
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曹颖
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