嫦娥六号"石头版"国旗：玄武岩纤维的航天应用与民用前景
嫦娥六号"石头版"国旗：玄武岩纤维的航天应用与民用前景
2024年5月3日，嫦娥六号探测器在中国文昌航天发射场成功发射，由长征五号运载火箭送入地月转移轨道。经过53天的飞行，嫦娥六号成功着陆于月球背面南极"艾特肯盆地"的预选着陆区，并实现了世界首次月背采样和起飞，携带月壤于6月25日成功返回地球，往返距离超过76万公里。在这次任务中，嫦娥六号首次在月球背面展示了五星红旗，这面特殊的"石头版"国旗背后有着怎样的科技故事？
"石头版"五星红旗：原料来自玄武岩
此次嫦娥六号在月背展示的国旗，对材质的要求非常特殊，它是用"石头"做成的。
在河北蔚县的一家采石场，这里正在采集的是一种叫玄武岩的石材。这里的玄武岩，是国内地层最古老、数量最多、种类最全的玄武岩群之一。
玄武岩具有韧度高、耐腐蚀性、耐酸碱性、耐高温低温等优异性能。这些特性正是嫦娥六号月面国旗研制团队一直在寻找的适合月球环境的材料。
研制团队在研究月壤成分时发现，玄武岩与月壤化学成分相近。通过公开研究月壤的文献，发现月球上玄武岩的组分是很复杂的，有一二十种成分，最主要的是二氧化硅。经过分析，发现河北蔚县的玄武岩矿与月壤的成分非常接近，最终被选为制造嫦娥六号国旗的原材料。
千锤百炼：石头变成超轻超薄布料
嫦娥六号选择"石头版"国旗进行月背展示，一个重要原因就是把玄武岩制造国旗作为月面原位制造的一种探索。未来建造月球基地需要就地取材，把月球上的玄武岩做成片状或者管状建材，用于月面建造，这样比在地球上取材大大节省了成本。
原料确定后，如何把石头变成布料，并精准控制重量，成了研制团队急需攻克的难题。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，与一张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，这就会导致"石头版"国旗会更重。由于要用到航天器上，月面国旗的重量要求极为苛刻，需要在同样的尺寸大小下，保持一样的重量。研制人员推算出，这需要把玄武岩纤维做到每1000米重8.8克的密度才不会超重，但这么细的玄武岩纤维要怎么生产出来呢？
曹根阳告诉记者，当时工艺控制、炉子温度、喷丝板状态等等都在不断地调试，但是无论怎么做，10克每千米的密度指标都成了制作玄武岩纤维难以跨越的鸿沟。经过无数次的试验，在一次生产过程中发现，对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，可以解决玄武岩纤维特性不足的问题。
最终，研制团队成功实现了超细玄武岩纤维的稳定量产，他们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。
四年攻关：月背完美呈现"中国红"
超细玄武岩纤维制造出来了，下一个挑战接踵而至。"如何给石头制造出来的纤维上色"成为摆在研制团队面前的又一难题。由石头拉出的细丝和布料不同，表面特别光滑，颜料不能牢固地附着在旗面上。旗子做好了，颜色又上不去了，科研团队只能反复尝试，来找到解决的办法。
最后，研制团队结合嫦娥五号的经验，利用织物表面的芳纶短纤毛羽，使颜料中的黏合剂与其形成类似"铆钉"锚定的效果，有效提升涂料界面结合牢度与国旗图案的色彩饱满度，保障了国旗的月面展示效果。
科研人员告诉记者，从一根丝到一面旗，中间的工序少说也有四五十步。相较于嫦娥五号国旗研制的8年攻关，嫦娥六号国旗的科研攻关时间格外紧张，团队成员们几乎没有休息日，这些都是为了确保这面国旗能够经受住"千锤百炼"。
月面国旗研制团队历时近4年，攻克了玄武岩超细纤维纺纱、织造及色彩构建等诸多国际难题，首次研制出无温控保护、独立动态展示的"石头版"高品质织物国旗，实现了我国首次在月球背面独立动态展示国旗。又一次在月球打上"中国标识"！
前景可期：航天科技织就"防火魔法衣"
在"石头版"国旗研制的同时，月面国旗团队开启了将玄武岩纤维拓展到对耐热、阻燃等领域的应用研究。这些研究成果也让玄武岩有了更多的用武之地。
眼前闪烁着金褐色光泽的天然纤维，就是由坚硬的玄武岩拉丝而成。生产车间里，大批的玄武岩碎石被投进高炉，1500℃的高温下，岩石被熔化为液体，再通过转轴拉成肉眼几乎无法看到的细丝。而这一股纤维中，总共包含400根500微米的单丝。用手触摸一缕玄武岩纤维的单丝，其质感像头发丝一样，丝滑又极具韧性，由它们制成的衣服就是具有防火功能的"魔法衣"了。
玄武岩纤维结合纺织工艺制成的布料，除了作为消防衣在特殊场景进行使用以外，未来还可以制成防火窗帘、防火床垫等家用物品。同时，在道路建设、复合材料、新能源汽车等领域，玄武岩纤维都有着广阔的应用前景。
在新能源汽车领域，可以用作刹车片，可以用做电池模组的防火布；在航天军工领域，可以用作航天发射场拦截网。