中國飛彈打得准,全因這位穿五塊錢背心、破解了錢學森密碼的老人

法治平安淅川 發佈 2023-01-29T20:42:20.388166+00:00

我們都知道,我軍的飛彈現在打得很準,但知道為什麼打得準的就少了,而知道是誰讓飛彈打得準的,就少之又少了。

我們都知道,我軍的飛彈現在打得很準,但知道為什麼打得準的就少了,而知道是誰讓飛彈打得準的,就少之又少了。

這個人不是別人,他就是中國雷射陀螺儀奠基人、中國工程院院士高伯龍教授!是他,把錢學森生前留下的關於雷射陀螺儀的手稿變成了現實,而且一干就是43年,將中美兩國之間在這一領域的差距一下縮短了20年!

高伯龍院士曾經說過這樣一句話:「外國有的、先進的,我們要跟蹤,將來要有;但並不是說外國沒有的我們不許有。」

而高伯龍院士不但是這樣說的,更是頂著重重壓力落實這一理念的踐行者。

錢學森是中國飛彈之父,在研究中他發現,飛彈光有威力大還不行,必須還要打得准。打個比方說,一個人力氣很大,但你每次出拳都打不到對手,空有一身力氣卻擊不中目標,那麼這身力氣就打了折扣。威力巨大的飛彈也是這樣,必須要打得准,才能發揮出其最大的作戰效能。要想使飛彈打得准,就和飛彈上配置的用於導航定位的雷射陀螺儀的精準度有關了。

在這裡科普一下什麼是陀螺儀。

「陀螺」一詞來源於古希臘語,是「旋轉指示器」的意思,延伸到現代,只要能對物體的旋轉狀態進行感知測量的裝置,都可被稱為陀螺儀。簡單舉個例子,我們手機現在的計步器功能、測量和晃動處理指令等一系列功能,靠的就是陀螺儀。

1958 年,美國科學家肖洛和湯斯發現了光,1960年7月8日,美國科學家梅曼發明了紅寶石雷射器。環形雷射陀螺更是掀起了導航系統的巨大變革,它使用兩束頻率不同的反向雷射,測量出頻差便可計算出設備敏感軸的旋轉角度或旋轉速度,可以精確計算物體的位置、速度、姿態、偏向。

如果說慣性測量裝置好比現代高精度設備的「眼睛」,而雷射陀螺的出現,就好比是慣性制導系統的「火眼金睛。」雷射陀螺儀主要對運動物體在立體空間上做出精準定位,不僅能指明平面上的東南西北方向,還可以判斷上下,即使在高速移動的情況下也能穩定運作,保持對目標的精確導航。

古時候人們外出定位靠指南針,能夠判斷大致方位,科技發展到現代的飛彈時代,精確定位就得靠雷射陀螺儀了。

錢學森以其對新技術的敏感性和洞察力,敏銳地意識到雷射陀螺這項技術可以應用到為飛彈導航上,如果成功,這必將在飛彈導航系統上引起一場革命,他在繁忙的工作之餘,開始關注雷射陀螺儀原理的研究。

經過反反覆覆的實驗和非常人所能理解的艱難之後,錢學森終於在1971年弄明白了雷射陀螺的大致原理以及光路圖信息。因為自己擔負的任務太多,分不出精力繼續進行雷射陀螺儀的研究,他便把有關雷射陀螺儀的原理和相關公式,寫在兩個紙條上,交給了現在的國防科技大學,讓他們進行研製雷射陀螺儀的相關實驗。

說起來容易做起來難,雷射陀螺儀導航作為前沿科技,錢學森轉交的這兩張紙條里的內容很少,錢學森寫的這張小紙條上的內容並不詳細,僅僅是雷射陀螺的大致原理,但就這卻已是當時中國關於雷射陀螺的所有資料。

想要僅靠錢老提供的這兩張紙條就十分順暢地做出雷射陀螺儀,就如蜀道之難,難如登天,因此這兩張紙條也被稱為「錢學森密碼」。

「錢學森密碼」說複雜也複雜,說簡單也簡單,簡單的是已經有了原理,複雜的是對理論的完善和製造工藝流程的嚴重缺失,早期參與雷射陀螺儀研究的幾十個國家級研究機構,因為自身積累的貧乏和美國的技術封鎖,最後都不得不放棄了對「錢學森密碼」的破解。

直到1975年,有一個人接觸到了雷射陀螺儀研究項目,才使得破解「錢學森密碼」有了轉機,這個人,就是高伯龍。

而高伯龍能夠接手雷射陀螺儀的研究,還是因為975年全國高校撤銷了基礎課部,在錢學森的要求下,高伯龍從長沙工學院物理教研室,被重新分配到了承擔雷射陀螺研製任務的學院三系304教研室工作。

正是這次調整,讓高伯龍成就了中國雷射陀螺儀事業。

那麼,高伯龍有何能耐,能夠等到錢學森的特別關注,讓他接手雷射陀螺儀的研究的呢?

1928年6月29日,高伯龍出生於廣西壯族自治區南寧市的一個知識分子家庭。高伯龍年輕時候經歷了很多,中學時期就在數理化方面展示出過人的不凡。抗戰期間,16歲的高伯龍投筆從戎,積極參與反抗侵略的戰爭,直到抗戰勝利以後才復員重新回到學校繼續完成高中學業。

1947年9月,高伯龍了考入清華大學物理系,除了平時理論方面的學習,高伯龍更鍾情於形形色色的物理實驗。畢業之後先是在中國科學院應用物理研究所工作,然後又調到哈爾濱軍事工程學院物理教研室工作。

哈軍工主體南下改為長沙工學院,高伯龍一家隨之南遷,來到了長沙,物理教研室從事物理理論研究。錢學森看中的,正是高伯龍在物理研究和實驗方面的才能。

調到304教研室工作以後,高伯龍面臨的挑戰,就是國產雷射陀螺儀的研製任務,而註定是一個異常艱苦的任務。

其實最開始,高伯龍對雷射陀螺儀並沒有任何接觸,這方面的知識也僅限於錢學森提供的那兩張小紙條。但高伯龍並不氣餒,而是從最基礎的地方開始,一頭扎進了雷射陀螺儀領域的研究之中。

錢學森給的只是簡單的原理和線路圖,那就從最基礎的理論開始。高伯龍帶領團隊先從理論入手,根據雷射陀螺儀的性能、要求,日夜顛倒,廢寢忘食地忙碌著。為了逆向推演出雷射陀螺的運算原理,他們一遍遍在腦海中構思它的細節,一遍又一遍地推演,一張張草稿上寫滿了公式,一本本筆記記滿了參數,一頁頁日誌記錄著每一個操作細節。

高伯龍僅僅用了一個星期的時間,就搞清楚了一直以來困擾雷射研究小組的「離子噪音跟陀螺信號差異」問題。這讓本已經因為此前的失敗而失去信心的團隊士氣大振,也找到了研究問題解決問題的方向。

就是靠著這種刻苦的工作和孜孜不倦的追求,高伯龍終於搞清楚了錢學森那兩張小紙片上所寫的雷射陀螺儀的原理,推算出了手稿上雷射陀螺儀的理想狀態,並於1976年寫出了專業的《環形雷射講義》,使得中國雷射陀螺儀的研究有了充足的理論保障。直到今天,研究雷射陀螺儀的人不學這本書,就不敢說「入了門」,可見這本書的理論之紮實和影響力之大。

理論問題解決了,如何實踐理論,就成了高伯龍教授團隊的首要問題,而這就不可避免地涉及製造雷射陀螺儀的技術方向問題。

當時國內外針對雷射陀螺儀的研究,主要有幾個不同的方向。

一個是二頻抖動雷射陀螺儀,另一個是四頻差動陀螺儀。

二頻抖動雷射陀螺儀,美國等國已經有了成熟的理論與技術方案,做出的雷射陀螺儀也居於世界領先地位。

所以一開始,高伯龍他們的研究方向,也放在了二頻抖動雷射陀螺儀研究上。但經過一番研究,高伯龍發現按照目前國內的技術、材料和工藝,根本不能滿足製造二頻抖動雷射陀螺儀的研究要求。

而雷射陀螺儀的研製任務卻不能停止,怎麼辦?高伯龍真的是藝高人膽大,憑藉自身對這方面深厚的理論儲備,他大膽地提出了「自主研製四頻差動陀螺方案。」

而這個一經提出,就遭到了研究小組大多數人的強烈反對,理由很簡單,這個更為複雜的系統,連美國人都搞不出來,已經放棄了這方面的研究,憑我們這個連二頻抖動雷射陀螺儀都製造不出來的情況,再去啃更難的四頻差動陀螺儀,這不是自找苦吃嗎?

但高伯龍有自己的主見,他並不是一時的心血來潮,而是深思熟慮的結果。因為經過深入的研究,高伯龍發現了美國人之所以否認並放棄研究四頻差動陀螺儀的根本原因,是因為美國當時的方案犯了理論性的錯誤,理論錯了,實踐能對嗎?所以美國人不得不放棄繼續在這方面浪費時間。

高伯龍連續作戰,很快就拿出了令人信服的數據,說服了團隊,全力以赴投入到了四頻差動陀螺儀的研製工作中。他說,「外國有的、先進的,我們要跟蹤,將來要有;但並不是說外國沒有的我們不許有。」

雖然在研製方向上大家的認識得到了統一,但實驗的條件卻實在是太艱苦了。建設實驗室,國家的撥款只有區區的4萬元。就這點錢,高伯龍卻大部分都被用來購置關鍵設備和材料上,其他的地方能簡就簡,能省就省。

比如實驗室,是由一個舊食堂改造的,一些實驗設備,是從學校的廢棄設備和材料裡面改造過來二次利用的,一些實驗器具也是自己製作的。

因為研究對象是雷射,只能在晚上黑燈瞎火的時候做實驗,加上需要保持室內的密封和安靜,做實驗的時候不能在裡面打開電扇和窗戶。高伯龍和他的團隊就是在這樣一個艱苦的環境裡專心致志地進行雷射陀螺儀的各項研究和實驗,幾乎每個月至少20天都是處於加班狀態。晚上做完實驗,稍事休息,白天還得來實驗室整理數據,分析問題,找到解決問題的辦法。

夜以繼日高強度的工作,密閉惡劣且只有一套空調機的工作環境,使得高伯龍起了一身痱子,但他硬是自己扛著,也沒有向國家提出額外的要求,因為他知道那個時候國家太難了。

高伯龍和他的團隊,就是在這樣的工作環境和條件下,憑著對事業的執著和一腔熱血全身心地投入到雷射陀螺儀的研製中。

功夫不負有心人,在1978年製成第一代實驗室原理樣機的基礎上,雷射鍍膜檢測DF透反儀也於1980年研製成功,而這個透反儀的研製過程充滿了艱辛。

決定雷射陀螺儀成敗的關鍵,在於光學薄膜。而當時我們在這方面的資料寥寥無幾。國外對我們也是高度封鎖,高伯龍不得不帶領全隊從零開始,同樣是先研究吃透理論,再將其應用於實踐。

為了早日自行解決這個卡脖子問題,當時已經是年過半百的高伯龍,從自學編程開始,一步一步地嘗試著進行膜系設計工作。這條路做起來並不容易,主要在於當時我國的設備和製作工藝都太落後了,實驗做了一遍又一遍,實驗室里堆滿了報廢的實驗膜片。望著這些廢品,大家心裡都不是滋味,甚至許多人都打起了退堂鼓,「工藝不行,再怎麼努力也是白干,要我說還是放棄算了。」

但困難並沒有嚇倒高伯龍,因為他知道,自己是團隊的主心骨,必須在這個時候堅定地站起來一直向前沖。他用堅定的眼神和決絕的語氣告訴大家,「就算死,也要死在工作上,拿不出成果我死不瞑目!」

高伯龍的決心和氣勢,提振了團隊的自信心,大家克服了畏懼心理,再次以堅定的步伐衝擊實驗。

功夫不負有心人,經過三年多的不懈努力,做了無數次的實驗,不知道流下來多少汗水,具有完全智慧財產權的腔鏡光學加工技術終於被高伯龍團隊拿了下來,成功製造出了四頻差動雷射陀螺儀能用的膜片。

而雷射鍍膜檢測DF透反儀,也在當年獲得了湖南省重大科技成果一等獎,1987年獲得了國家發明獎四等獎。

那個美國都沒有能夠做出來,大多數人都不看好的四頻差動式陀螺儀實驗室樣機,也終於在1984年被高伯龍開發完成通過了技術驗證,並在1987年獲得國防科工委科技進步一等獎。

實驗室樣機出來了,高伯龍團隊馬不停蹄地繼續攻關,這次是要拿出雷射陀螺工程樣機。

但從實驗室樣機到工程樣機,是一個巨大的坎,一個是行不行的問題,一個是能不能用的問題,這個坎,太難了,以至於歷經近10年,依然沒有拿出雷射陀螺工程樣機。

1993年,由於沒有能夠拿出能用的工程樣機,高伯龍團隊遭到鑑定專家組劈頭蓋臉地訓斥,他和團隊這二十年的科研成果被說成全都是在浪費國家的錢財,並讓他就此停止研究。

專家組的話讓人很難受,但高伯龍把個人的榮譽置身度外,堅持自己一定可以拿出工程樣機。他說,「一年!一年以後,我保證一定將雷射陀螺研發出來!」

或許是看到高伯龍那種不服輸不氣餒的勁頭,也可能是國家太需要雷射陀螺儀了,專家組還是答應再給高伯龍一年的時間。

這一年的時間,高伯龍團隊的壓力可想而知,但高伯龍也知道,這一年,或許就是雷射陀螺儀工程樣機成功關鍵的10%,因為前面的那些年,他們已經走完了90%的路!這餘下的10%,他們一定要走過去。

置之死地而後生,1994年,在難以置信地質疑和壓力下,高伯龍團隊終於拿出了可用的雷射陀螺工程樣機,並順利通過鑑定!這個項目的成功,讓我國成為繼美俄法之後,第四個能夠獨立研製雷射陀螺儀的國家!

同時,也因為中國的成功,讓美國人再次開始研究四頻差動式陀螺儀。所以說,外國人不行的,咱們不一定不行,外國人也會向中國人學習的。

雷射陀螺工程樣機和全新的全內腔綠(黃、橙)光氦氖雷射器。這兩個項目當年都獲得了1995年國防科工委科技進步一等獎,其中全內腔綠(黃、橙)光氦氖雷射器在1996年獲得了國家科技進步二等獎 。

臥薪嘗膽之後,高伯龍團隊收穫的是成功的喜悅,但這種喜悅並不只是自己的努力得到了認可,而是我們國家終於有了屬於自己智慧財產權的、讓我們的飛彈可以打得更準的雷射陀螺儀!

而高伯龍團隊研製的全內腔He-Ne綠光雷射器被稱為「檢測之王」,這使中國成為美國和德國之後,第3個擁有雷射陀螺鍍膜的膜系設計和技術工藝的國家!

金鱗豈是池中物,一遇風雲便化龍!高伯龍團隊先進的四頻雷射陀螺儀,很快就被應用到了我國「東風」系列彈道飛彈、「紅旗」系列防空飛彈、「長劍」巡航飛彈、戰鬥機和航母等一系列尖端飛彈武器上。

高伯龍也於1997年當選為中國工程院院士。

2010年,高伯龍帶領團隊再接再厲,研製出國內精度首屈一指的雙軸旋轉式導航系統。

高伯龍院士科研成果斐然,但在個人生活上,則是非常簡樸,夏季去實驗室,經常穿的就是一件價值5塊錢的背心,喝水就是一個老舊的搪瓷水缸。冬天,不是一件軍大衣,就是一件灰色羽絨服。這些物品,有的陪伴了高伯龍院士數十年都有了。

2014年,高伯龍院士的雷射陀螺創新團隊在電視上亮了相。畫面中,86歲高齡的高伯龍院士,穿著白背心依舊挺立在研究第一線,全神貫注地盯著電腦屏幕,兩根彎曲的手指慢慢敲擊著鍵盤。那種對科學的專心致志聚精會神,讓人肅然起敬。

有網友評論:高伯龍院士穿五塊錢的背心,幹上億元的大事。

由於常年勞累,高伯龍院士幻影哮喘,經常是藥不離手,但依然堅持工作。老伴兒心疼他,讓他減少工作時間,他卻說道,「這麼大歲數了,你咋不知道悠著點干。」高伯龍卻安慰老伴兒:「正因為留給我的時間不多,我更要抓緊。活著干,死了算,一天不死一天干!」

高伯龍院士後來病重臥床,但一旦心裡有新的想法,就會立即編輯成簡訊發給自己的學生。因為身體不好,編一條簡訊往往就得花費半個多小時。

2017年12月6日,高伯龍院士在長沙逝世,享年89歲。

老人逝世那天,他最得意的弟子張斌,把自己關進了辦公室嚎啕大哭,那撕心裂肺的哭聲,讓人心碎不已。

致敬偉大的科學家高伯龍院士!致敬中國工程院院士、著名物理學專家、國防科技大學教授、中國雷射陀螺儀奠基人!

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