作品名称：“天问一号”上的五星红旗

作 者：聂中民/甘肃科技报社

作品简介：本文是甘肃科技报社记者聂中民（中国科普作协理事）创作的航天科普文章，作者用新闻的视角揭秘了“天问一号”上两面五星红旗登陆火星的重大科技题材。文章主要介绍了510所研制的国旗装置荷载重量轻、展开方式新、可靠性高的特点，用幽默诙谐的语言严谨的回答了“如何保证国旗在漫长奔火过程中锁定”、“国旗长期卷绕怎么破解弯曲效应”“国旗装置如何顺利实现加热展开”三个公众关注度高的热点问题。通篇文章短小精悍，以小见大，体现了“真、短、活、实、新”的文风。标题简单明了，语言通俗易懂，用记者的思维传播了正确的科学知识、科学方法、科学思想和科学精神。

“天问一号”上的五星红旗

5月22日，祝融号火星车安全驶离着陆平台，到达火星表面，正式开启它探秘火星的神奇之旅。

本次共有两面五星红旗跟随“天问一号”一起登陆火星，他们分别是贴装在火星车表面的器表国旗和安装于着陆平台上的国旗装置，这两面国旗均由中国航天科技集团公司五院510所研制。

祝融号火星车表面的国旗究竟长啥样？答案是，这面国旗相对较小，长96毫米、宽64毫米，这面国旗大家应该比较熟悉了，它和嫦娥三号、四号上使用的国旗是“孪生兄弟”；着陆平台上的这面国旗位于着陆平台，长360毫米、宽240毫米。

从“祝融”传回的影像资料可以看到安装于着陆平台上的国旗装置已经顺利展开。由于受到安装位置和空间的限制，着陆平台上的国旗装置设计了类似中国传统文化中书画/画轴的展开方式，利用形状记忆复合材料实现国旗的锁定和释放。在着陆火星国旗展开前的地面总装与测试、发射、地火转移、环火飞行以及着陆阶段，国旗始终处于卷绕收纳状态；在探测器着陆火星后，国旗装置通过加热形状记忆复合材料释放并展开国旗。

为了保证任务的顺利完成，国旗装置实现了重量轻、展开方式新、可靠性高3个方面的创新。为了让探测器“轻装上阵”，国旗装置驱动机构采用形状记忆复合材料，使整个国旗装置的总重量小于200克；结合中国传统文化，创新地设计了卷绕锁定—展开的国旗展示模式，这种方式不同于贴装或折叠收纳展开等常规携带方式，适用于较大尺寸的国旗，且动态展开过程栩栩如生，展示效果极佳；解锁设计采用加热缓慢展开，形状记忆复合材料展开几乎没有振动与冲击。展开冲击小，对其他部组件影响小。而航天器解锁展开方式通常为爆炸或电动机构驱动。

在这里，大家是不是很好奇，我们如何保证国旗在漫长的奔火过程中成功锁定？其实，国旗装置的锁定功能主要由形状记忆复合片层通过弯曲后压紧来实现。而材料弯曲压紧后，在经历长期存贮、高低温环境变化时，存在锁紧力松弛，导致锁不紧的风险，因此，需要加强锁定控制措施。研制人员通过防侧滑设计、加强材料锁紧力、试验验证等措施解决了该技术难点。

那么，国旗长期卷绕怎么破解弯曲效应？需要说明的是国旗在卷绕状态下长期存贮，会产生弯曲效应——即解除锁定时，国旗还会保持一定的弯曲状态。为解决这一问题，研制人员对卷绕存贮后的弯曲状态进行分析、验证，确定配重大小、存贮时长、存贮环境等因素对国旗释放后展开效果的影响。最终，通过设计合理的试验验证方案、分析验证试验结果、控制国旗材料卷绕应力并选择适宜的配重质量等措施解决了该技术难点。

说了这么多，大家一定想知道国旗装置是如何顺利实现加热展开的？记者了解到，国旗装置加热展开时间受环境温度、环境气压及风速、加热电压、加热膜粘贴工艺等多因素影响，不但影响因素多，而且有些影响因素本身存在不确定性，必须开展大量的验证试验。为获得可靠的加热展开时间参数，研制团队不仅设计了各影响因素的试验方案，而且开展了同一参数的多次验证。通过上百次的加热展开试验验证工作，最终获得了仅受电压判据影响的加热控制时间参数，闯过了国旗装置研制过程中的最后一道难关。