510所科技人员数百次实验终于取得成功 五星红旗首次在火星上展开

6月11日，国家航天局在北京举行“天问一号”探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式。12日，记者从中国航天科技集团有限公司五院510所了解到，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。

据介绍，贴装在火星车表面的器表国旗相对较小，长96毫米、宽64毫米，此前已应用于嫦娥三号、四号月球探测器。而安装于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。目前，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。

那么，国旗装置实现了哪几个方面的创新？

据了解，一是重量轻。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；

二是展开方式新。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；

三是可靠性高。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。航天器解锁展开方式通常为爆炸或电动机构驱动，此次国旗装置的解锁展开采用形状记忆复合材料。通过精确控制形状记忆材料结构状态，可实现国旗的卷绕（锁定）收纳与释放（解锁）展开。

在实现这三大创新中，如何保证国旗在漫长的奔火过程中成功锁定？

据了解，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。

国旗长期卷绕怎么破解弯曲效应？

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。

如何顺利实现国旗装置的加热展开？

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。

祝愿“天问一号”和祝融火星车，给五星红旗再添新辉。

兰州日报社全媒体记者 张万宏