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纺织技术助力太空探索|月球上的国旗

来源:国家先进印染技术创新中心科普工作室      发布时间:2023-06-13

202012月,国家航天局发布了探月工程嫦娥五号探测器的自拍照,静谧的月球上,鲜艳的五星红旗格外醒目(图1)。这面国旗由武汉纺织大学徐卫林院士团队持续8年攻关完成,与嫦娥三号、嫦娥四号以及玉兔号月球车上的国旗采用喷涂方式制作不同,嫦娥五号带上月球的这面国旗是编织而成,是一面真正意义上的旗帜,也是五星红旗第一次月表动态展示。

登月国旗.jpg

1 嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片

宇宙有很强的电磁辐射,且月球表面温差达±150℃,环境条件非常恶劣,这就决定了普通材质的国旗无法在月球上使用。为了使国旗展开时拥有足够的强度、平整度,且具有较好的染色性能,团队抛弃了单一纤维和纺织工艺,挑选二三十种纤维材料进行热匹配性、耐高低温、防静电、防月球尘埃等在内的物理试验,最终决定采用某新型复合材料以卷轴形式展开,既能保障国旗比较平整、不会出现褶皱等情况,同时满足强度和染色性能要求,保证国旗能够抵御月表恶劣的环境。

该面国旗以国产高性能芳纶纤维材料为主、重量仅12g,展开后面积2000mm*900mm,约为一张A4纸大小,比要求的重量降低了40%,可以在1秒内完成展示动作,在月球环境下不会粘连在一起。国旗采用“高效短流程嵌入式复合纺纱技术”[1],攻克了高模量差异纤维高品质纱线制备的技术难题,制备出高品质月面展示国旗面料;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;利用“优质天然高分子材料的超细粉体化及其高附加值的再利用技术”[2]制备了微纳米蚕丝粉体,利用其与颜料粒子的协同作用,从本质上解决了极端条件下颜料热升华及热迁移牢度问题。通过以上技术攻关,实现了国旗在太空环境中耐受极端高真空、高低温循环,以及强计量紫外辐照等条件的高色牢度颜色构建的目的。国旗在阳光的照耀下呈现出一抹鲜艳的中国红,在300℃温差的极端环境下仍能保持不串色不变形(图2)。

国旗.jpg

2 武汉纺织大学研制的嫦娥五号“织物版”五星红旗飞向太空前留影

这是第一面在没有温控的严酷环境条件下,成功在月球上进行独立展示的织物国旗,其成功研制标志着我国突破了中国深空探测无温控条件、有色纺织品无法正常使用的航天历史,意义非凡(图3)。

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嫦娥五号着陆器和上升器组合体全景相机环拍成像,五星红旗在月面成功展开

(声明:公益传播,图片和部分文字来源于网络,如有侵权请联系)

相关链接:

《骄傲!月球上亮出的这面五星红旗由湖北研制》

https://article.xuexi.cn/articles/index.html?art_id=10312161342529832082&item_id=10312161342529832082&study_style_id=feeds_default&pid=&ptype=-1&source=share&share_to=wx_single

《五星红旗闪耀月球!嫦娥五号月表国旗展示照片公布》

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1685139239395119208&wfr=spider&for=pc

参考文献:

[1] 徐卫林,夏治刚,丁彩玲,等. 高效短流程嵌入式复合纺纱技术原理解析[J]. 纺织学报. 2010, 31(06): 29-36.

[2] 徐卫林.优质天然高分子材料超细粉体化及其高附加值的再利用[J].中国科技奖励,2008,No.111(09):46.