今年5月3日，嫦娥六號在中國文昌航天發射場發射，由長征五號送入地月轉移軌域。在53天的時間裏，嫦娥六號成功著陸月背南極「艾特肯盆地」的預選著陸區，並實作世界首次月背采樣和起飛，並攜帶月壤於6月25日成功返回地球，往返超過76萬公裏。
在這份成功的背後，還有許多不為人知的故事。系列報道【月亮之上的科技「嫦娥」】，探索嫦娥探月背後的科技力量。今天我們一起關註首次在月球背面展示的五星紅旗。
「石頭版」五星紅旗 原料來自玄武巖
此次嫦娥六號在月背展示的國旗，對材質的要求非常特殊，它是用「石頭」做成的。
在河北蔚縣的一家采石場，這裏正在采集的是一種叫玄武巖的石材。這裏的玄武巖，是國內地層最古老、數量最多、種類最全的玄武巖群之一。
蔚縣新源玄武巖礦業負責人 朱兆春：玄武巖具有韌度高、耐腐蝕性、耐酸堿性、耐高溫低溫等優異效能。
朱兆春對玄武巖的特性很了解，但他不知道的是，玄武巖所具備的這些特性，正是嫦娥六號月面國旗研制團隊一直在尋找的適合月球環境的材料。
嫦娥六號月面國旗研制團隊成員 武漢紡織大學教授王運利：月球的環境下，它的高低溫是零下150℃和零上150℃這麽高的溫差。因為月球沒有大氣保護，紫外線會直接照射到物體上。所以說，對於國旗，它提出了更加嚴苛的環境的要求。
除了特效能夠滿足月球環境之外，研制團隊在研究月壤成分的時候還發現，玄武巖也與月壤化學成分相近。
嫦娥六號月面國旗研制團隊成員 武漢紡織大學教授曹根陽：我們透過公開研究月壤的文獻，發現月球上玄武巖的組分是很復雜的，有一二十種成分，最主要的是二氧化矽。我們就去匹配，對石頭進行了分析，發現它的數據和月壤的成分非常接近。最終，我們選擇了河北蔚縣的玄武巖礦。
就這樣，河北蔚縣的玄武巖被選為制造嫦娥六號國旗的原材料。這些在地球存在了億萬年的石頭，踏上了奔月之路。
千錘百煉 石頭變成超輕超薄布料
此次嫦娥六號選擇「石頭版」國旗進行月背展示，有一個非常重要的原因，就是把玄武巖制造國旗作為月面原位制造的一種探索。未來建造月球基地需要就地取材，把月球上的玄武巖做成片狀或者管狀建材，用於月面建造，這樣比在地球上取材大大節省了成本。
原料確定後，如何把石頭變成布料，並精準控制重量，成了研制團隊急需攻克的難題。
嫦娥六號月面國旗和嫦娥五號上的國旗規格一樣，大小也是300mm×200mm，與一張A4紙差不多大。不過，玄武巖纖維的密度超出嫦娥五號國旗原料密度近一倍，這就會導致「石頭版」國旗會更重。由於要用到航天器上，月面國旗的重量要求極為苛刻，需要在同樣的尺寸大小下，保持一樣的重量。研制人員推算出，這需要把玄武巖纖維做到每1000米重8.8克的密度才不會超重，但這麽細的玄武巖纖維要怎麽生產出來呢？
曹根陽告訴記者，當時工藝控制、爐子溫度、噴絲板狀態等等都在不斷地偵錯，但是無論怎麽做，10克每千米的密度指標都成了制作玄武巖纖維難以跨越的鴻溝。經過無數次的試驗，在一次生產過程中發現，對噴絲板內腔結構進行梯形最佳化，再配合爐內分布式精準控溫，可以解決玄武巖纖維特性不足的問題。
最終，研制團隊成功實作了超細玄武巖纖維的穩定量產，他們做出來的嫦娥六號國旗的重量只有11.3克，比嫦娥五號國旗還要輕0.5克。
四年攻關 月背完美呈現「中國紅」
超細玄武巖纖維制造出來了，下一個挑戰接踵而至。「如何給石頭制造出來的纖維上色」成為擺在研制團隊面前的又一難題。
由石頭拉出的細絲和布料不同，表面特別光滑，顏料不能牢固地附著在旗面上。旗子做好了，顏色又上不去了，科研團隊只能反復嘗試，來找到解決的辦法。
最後，研制團隊結合嫦娥五號的經驗，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，有效提升塗料界面結合牢度與國旗圖案的色彩飽滿度，保障了國旗的月面展示效果。
科研人員告訴記者，從一根絲到一面旗，中間的工序少說也有四五十步。相較於嫦娥五號國旗研制的8年攻關，嫦娥六號國旗的科研攻關時間格外緊張，團隊成員們幾乎沒有休息日，這些都是為了確保這面國旗能夠經受住「千錘百煉」。
嫦娥六號月面國旗研制團隊成員 武漢紡織大學博士盛丹：力學實驗就有4個，環境實驗裏面是有三步，包括前期測試之類的，至少在50步。最後是拿一面旗子，從頭到尾經歷了一次完整的實驗，包括最後的展開。後來看到國旗機構展開的時候，看到機構展開的時候，伸出小手，覺得特別可愛、自豪。
月面國旗研制團隊歷時近4年，攻克了玄武巖超細纖維紡紗、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，實作了中國首次在月球背面獨立動態展示國旗。又一次在月球打上「中國標識」！
前景可期 航天科技織就「防火魔法衣」
在「石頭版」國旗研制的同時，月面國旗團隊開啟了將玄武巖纖維拓展到對耐熱、阻燃等領域的套用研究。這些研究成果也讓玄武巖有了更多的用武之地。
眼前閃爍著金褐色光澤的天然纖維，就是由堅硬的玄武巖拉絲而成。生產車間裏，大批的玄武巖碎石被投進高爐，1500℃的高溫下，巖石被熔化為液體，再透過轉軸拉成肉眼幾乎無法看到的細絲。而這一股纖維中，總共包含400根500微米的單絲。用手觸摸一縷玄武巖纖維的單絲，其質感像頭發絲一樣，絲滑又極具韌性，由它們制成的衣服就是具有防火功能的「魔法衣」了。
玄武巖纖維結合紡織工藝制成的布料，除了作為消防衣在特殊場景進行使用以外，未來還可以制成防火窗簾、防火床墊等家用物品。同時，在道路建設、復合材料、新能源汽車等領域，玄武巖纖維都有著廣闊的套用前景。
湖北匯爾傑新材料科技股份有限公司總經理吳敏勇：在新能源汽車領域，可以用作剎車片，可以用做電池模組的防火布；在航天軍工領域，我們用作航天發射場攔截網。
來源丨央視網
