“人生路必曲,仍須立我志。竭誠為國興,努力不為私?!?/SPAN>
我在1952年受中國科學(xué)院吳有訓(xùn)副院長囑托,開始籌建電子學(xué)研究所。1953年秋天,錢三強從蘇聯(lián)回來,他為研究原子能辦起近代物理所(后改稱原子能所)。錢三強知道原子物理研究工作離不開電子學(xué),例如加速器、射線測試等都要有電子學(xué)知識的人來做,提出要我們到他們所去一起干。我則認(rèn)為電子所籌備近一年,已具備一定的人員和儀器規(guī)模,停止了籌備工作可惜。
那是1953年秋天的一個晚上,吳副院長把錢三強和我找到他家,進行協(xié)商,直到深夜。錢三強反復(fù)強調(diào)電子學(xué)對核物理的重要性。經(jīng)過吳副院長的協(xié)調(diào),最后我們達成一致:電子所籌備處先并到原子能所作為其一個研究室,由我?guī)е徊糠秩伺浜衔锢矸矫娴难芯?,為原子能所做工作,其他人仍繼續(xù)做電子學(xué)發(fā)展幾個重要方向的工作,繼續(xù)籌備電子所,我們這些人不散,到一定時候再全部撤出來建科學(xué)院電子所。這樣,在1953年年底,我們并入了原子能所。
1956年,在十二年科學(xué)規(guī)劃后,中國科學(xué)院實施“四項緊急措施”,組建電子所、半導(dǎo)體所、計算所和自動化所。錢三強信守諾言,同意我們從原子能所撤出來,他僅僅留下了兩個人。錢三強是一個很值得人們佩服的人,我們都很尊敬他。
顧德歡、馬大猷、孟昭英和我是電子所籌備組成員。電子所成立后,我任四室主任,主要搞電子線路的研究,對和核物理有關(guān)的電子儀器的線路研究工作仍在繼續(xù)進行。
1962年,由于核彈研究的需要,要求我們做了一臺多道脈沖檢測儀,這個儀器是用來測量射線的。如果說,我們?yōu)椤皟蓮棥弊隽耸裁簇暙I的話,也就這么一點兒。
我在中科院電子所四室任室主任時,主要做了這么幾件事:大約是1963年前后,我們做毫微秒脈沖的產(chǎn)生、放大和觀測,做出了一臺毫微秒脈沖取樣示波器,是國際上最先做成功的,參加了國際展覽;接下來,我們做多道脈沖檢測儀;1964年,我們開始改進機載雷達,這種雷達后來在電子部投入批量生產(chǎn)。
衛(wèi)星上天 我們測控
1957年是國際地球物理年,科學(xué)院趙九章先生很早就提出能否放衛(wèi)星。后來蘇聯(lián)放了。
我是搞電子的,對衛(wèi)星發(fā)的無線電信號有濃厚的興趣。所以蘇聯(lián)放衛(wèi)星后,我和張志誠,還有研究室的其他幾位同志,合計著能否收到蘇聯(lián)衛(wèi)星上的無線電信號。我們開設(shè)了一個小小的課題(并非上面下達的任務(wù)),幾個人一起做了一臺接收無線電信號的裝置。后來,搞天文的同志也加入進來了。
蘇聯(lián)的第一顆衛(wèi)星早晨太陽沒出來時能用肉眼看到,我起來看到過2次。我們接收到它向地面發(fā)射的無線電信號及頻率變化(稱為多普勒頻率),并計算出它的軌道,還推測了一下它里面可能有些什么內(nèi)容。
1965年,趙九章、錢學(xué)森向中央提出搞人造地球衛(wèi)星。在毛主席講了“我們也要人造衛(wèi)星”以后,科學(xué)院正式組織研制衛(wèi)星,稱為“651”工程。在此之前,科學(xué)院已經(jīng)組織實施“581”任務(wù),研制了探空火箭,他們就成為“651”的基礎(chǔ)。在對衛(wèi)星的跟蹤測量方面,則于1966年組織成立了“701”工程處。當(dāng)時,這項工作有天文、電子、光學(xué)等三方面的人參加。
趙九章先生在清華做過助教,我在清華物理系讀書時,他輔導(dǎo)過我們的實驗工作。大約在1966年的夏秋之交的一個傍晚,我出家門散步,迎面碰到趙九章先生和其他幾個人,他對我說,“我們搞衛(wèi)星,無線電非常重要,這是重要的一環(huán),衛(wèi)星發(fā)出去后就看你們的了”。
我在“701”工程處工作后不久,便被部隊(國防科委)的基地接管了。領(lǐng)導(dǎo)先叫我到天橋無線電廠勞動了近一年,就到陜西某地工作。因為搞設(shè)備和設(shè)站,四處奔跑,以后就再沒有看見趙先生。沒想到后來趙先生竟被“造反派”批斗致死,這是我這一生想起來就很難過的事?!拔母铩睍r期,我雖因為到了部隊,沒受到?jīng)_擊,但是心里對為什么要這樣搞實在想不通,家里也曾被紅衛(wèi)兵抄過一次。當(dāng)時我倒是把毛主席著作認(rèn)認(rèn)真真地讀了一遍,但是也找不到答案。
人生斷想 偶然際遇
我的經(jīng)歷,想起來有許多偶然的際遇。
1938年我大學(xué)畢業(yè)后,在清華無線電研究所工作了一段時間。那時,總想為抗戰(zhàn)做點事,就到了航空委員會的成都無線電廠,做飛機上的導(dǎo)航設(shè)備。有一次,國民黨引進了美國的導(dǎo)航臺,在重慶,讓我去裝。裝好后,他們讓我把導(dǎo)航的方向指向西安,我感覺不對頭,因為日本人不在西邊,于是產(chǎn)生了離開那個工廠的想法。
在二次世界大戰(zhàn)快結(jié)束時,美國、英國在中國招收一批人員,預(yù)備戰(zhàn)后在中國做生意。我就是想離開工廠,先后報考了美國的電影工程和英國的無線電技術(shù)。1944年夏秋之交,先通知考取的是美國的電影工程。通知我到重慶教育部報到出國。我到了重慶,教育部說廠里來信不放我走。我就去找好友陶曉光,他是陶行知先生的兒子,我知道陶先生和解放區(qū)有聯(lián)系,有可能想辦法到解放區(qū)去或是找件別的事,就不回成都了。記得當(dāng)晚我在他家一直等到深夜,陶曉光都沒有回來。第二天,我在街上徘徊,恰好碰到了航空委員會一個干部,他告訴我,說我已經(jīng)考上了英國的無線電技術(shù)。因此,我就在重慶報了到?;氐搅顺啥?,廠里也沒有說什么。于1944年底出了國。
在英國,我在一個工廠的研究室做過海用雷達的工作,1948年回國。到上海后,國民黨希望我去飛機場工作,我不愿去,他們又讓我去南京,正是淮海戰(zhàn)役的時候,我堅決不幫國民黨打共產(chǎn)黨,想出了一個不去的辦法。我岳父是名醫(yī)生,我就讓他把我左腳的大指甲蓋給拔了,因此就住院了。后來,從成都搬回的無線電廠(后改為一研究室)的廠長,干脆讓我住進了正規(guī)醫(yī)院。1948年底,我到了馮德培先生(在英國時認(rèn)識)的生理生化研究所,做神經(jīng)電脈沖的測量設(shè)備。
我的一生中,回想起來,遇到的偶然性事件相當(dāng)多,有些可能會影響到一生的工作和生活。但是從中學(xué)開始逐漸地從對國事的了解,學(xué)生運動的參與和體會,革命隊伍中熏陶,逐漸地立下了志愿,跟著共產(chǎn)黨走,為祖國和民族的振興而工作和貢獻一切,則是一成不變的了。如果說在工作中有一點成就,也正是從立志而來。
測控方法 有些爭論
部隊接管“701”工程處后,在很長一段時間里,我非軍非民,經(jīng)常穿一套藍色衣服,戰(zhàn)士們叫我“老師傅”,這倒讓我覺得很合適。我真正參軍是在1975年,已經(jīng)快60歲了。
對于衛(wèi)星的測控,許多工作都是和大家一起做的。只是在一些方案、思路上提得多一點。對第一顆衛(wèi)星來說,在測量方面,衛(wèi)星發(fā)射上天后,有3點最為重要。
第一,衛(wèi)星是否已經(jīng)進入了運行的軌道?
第二,衛(wèi)星的軌道是什么樣的,是否符合預(yù)定的要求?
第三,衛(wèi)星運行中,什么時間到達什么地點上空的預(yù)報。
1965年年末,科學(xué)院開過一次較大規(guī)模的會,討論衛(wèi)星的研制和測控問題,會上有些爭論。在測量方面,光學(xué)觀測是需要的,大家的意見是一致的,但是考慮到天氣不好時光學(xué)看不到,還得有無線電測量。爭論的正是無線電測量方法,特別是對入軌點的測量,當(dāng)時,蘇聯(lián)和美國主要是采用干涉儀。天文臺的一些同志堅持要用干涉儀,電子部提議用雷達,我主張用無線電多普勒測量。最后的意見是在入軌點,光學(xué)、雷達、多普勒都用,可以說是為了保險,干涉儀則在入軌后的第一個觀測站和第二圈經(jīng)過我國上空時設(shè)置攔截觀測,但是是試驗性質(zhì)。
關(guān)于如何設(shè)置觀測站的問題,我們國家不像蘇聯(lián)經(jīng)度跨度那么大,受地域影響,我們一定要適當(dāng)選擇站址,才不會“丟”了衛(wèi)星。我們考慮衛(wèi)星上天后的第二圈在新疆那邊看,十多圈之后,則轉(zhuǎn)回到東部沿海可以看到。這樣,在新疆西部的喀什、東北和膠東地區(qū)設(shè)觀測站就非常重要;此外還考慮了其他一些地方,因此,先后建起8個站和一個測控中心。后因發(fā)射靜止通信衛(wèi)星,又增加3個站和測量船。
在衛(wèi)星測控中,我思想上有幾項原則。第一,設(shè)備要有高的效率,但是也要盡量地簡化,從國家的經(jīng)濟和人員的情況看,盡可能快地建設(shè)自己的測控網(wǎng)。提出的新方法更要考慮是否比舊的方法效率更高,效費比更高。第二,結(jié)合中國的條件考慮,我們要求儀器效果不低于人家,但是要想法以中國的條件來達到。當(dāng)然,如果有些新的元部件,我們也可以自己做。我頭腦中一直有一個念頭,既然我也學(xué)了這些知識,我們應(yīng)該有自信心,只要干,就不會比人差。
衛(wèi)星觀測一共包括四個方面,其中三個是測控,叫做TT & C,即跟蹤、遙測和控制,還有就是通信。通信把各個系統(tǒng)、各個臺站和中心聯(lián)結(jié)到一起。
當(dāng)時傳達中央的指示精神是:“抓得住,測得準(zhǔn),報得及時”,我們做到了。我做的是偏重于測控設(shè)備方面的工作,實際上還有很大一部分是軟件工作,如測量到后,計算衛(wèi)星軌道,管理衛(wèi)星的運行和控制執(zhí)行某種任務(wù)等,也都需要在TT & C中做。
測控技術(shù)與觀測站點
對我國放第一顆衛(wèi)星來說,“抓得住”是衛(wèi)星測控中最主要的一道難題。如果衛(wèi)星送上去了,自己卻沒有看見,不知道衛(wèi)星到哪里去了,也不好宣布發(fā)射成功了,因此大家都很關(guān)注。
“抓得住”最主要的是對衛(wèi)星入軌點的測量。當(dāng)時估計我國第一顆衛(wèi)星的入軌點在湖南南部到廣西北部一帶,因此在這一帶設(shè)觀測站是必要的。但是用什么測量設(shè)備呢?光學(xué)設(shè)備是肯定要用的,光學(xué)經(jīng)緯儀可以起較大作用,但在當(dāng)時也讓人感覺不放心,主要是怕天氣不好時看不見。因此,在關(guān)鍵的閩西站,光學(xué)、雷達和多普勒三種方法都用上了,在南寧還使用了干涉儀。由于多普勒實時定軌需要多站觀測,因此,在閩西、南寧、昆明和萊陽都裝上了多普勒,根據(jù)多普勒數(shù)據(jù)可以定出衛(wèi)星運行的軌道。雷達主要是用來測量距離和衛(wèi)星角度的,跟蹤衛(wèi)星上的應(yīng)答機,測量一段距離后,可以算出衛(wèi)星軌道。
觀測站點的選擇,主要是和天文臺的同志一起商量。因為還有衛(wèi)星入軌后的第2圈,將經(jīng)過中國西部邊界附近的上空,大家認(rèn)為這一次的觀測也很重要。因為這次測到就可以完全肯定衛(wèi)星運行正常,同時,測量以后可以把軌道算得更加準(zhǔn)確。因此,一致的意見是在新疆西部喀什設(shè)站,并安裝光學(xué)、多普勒和干涉儀等設(shè)備。衛(wèi)星經(jīng)過十多圈后,回到我國東部沿海上空,這時就要靠東北和山東的站了。衛(wèi)星的測控中心設(shè)在西安,管理和指揮各站工作。各站測得的數(shù)據(jù),經(jīng)過通信線路送至中心,中心計算機綜合各站數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)星的軌道參數(shù)。需要衛(wèi)星做某種動作時,中心發(fā)出遙控指令,經(jīng)過適當(dāng)?shù)臏y控站發(fā)往衛(wèi)星。
在研制第一顆衛(wèi)星時,地面系統(tǒng)考慮觀測較多,沒有控制。東方紅1號一上去就自動唱起了東方紅,沒進行遙控。
東方紅1號衛(wèi)星在發(fā)射時,我們正出差在科學(xué)院上??苾x廠,討論新的測量設(shè)備。一天晚上,我們幾個人走在街上,聽到新聞公報,說我國成功地發(fā)射了人造地球衛(wèi)星,并傳來了《東方紅》的樂曲聲。這說明我們的測控系統(tǒng)也成功了,真的很激動,很高興。
統(tǒng)一測控系統(tǒng)
70年代的時候,我們國家已經(jīng)有人提議搞載人飛船,我自然想到將來的測控問題。我研究了美國登月球時的測控方法,他們用的是微波統(tǒng)一測控系統(tǒng)。后來我們的飛船項目暫時不上了,但是我想為什么不把統(tǒng)一測控系統(tǒng)用在別的項目上面呢?例如通信衛(wèi)星。我和幾個同事就給通信衛(wèi)星設(shè)計了一套統(tǒng)一測控系統(tǒng),當(dāng)然與美國的不一樣,用了一些新方法,上報給上級部門。當(dāng)時有很多人覺得沒必要,那時的測量、遙測和遙控都是分開搞的,各成體系,各自歸不同的單位管理,如果搞統(tǒng)一系統(tǒng),怎么能合在一起呢?結(jié)果,發(fā)射中心參謀長支持這個方案。方案報送到國防科委后,時任國防科委副主任的錢學(xué)森贊成,通信衛(wèi)星的總設(shè)計師也贊成這一方案。原因是用了統(tǒng)一系統(tǒng),就可以將衛(wèi)星上各種測控信號都調(diào)制在同一個載波頻率上和地面聯(lián)系,這樣衛(wèi)星上就可以省去好些設(shè)備,特別是天線,原來需要幾套,現(xiàn)在一套就夠了,對衛(wèi)星十分有利。
這個方案得到批準(zhǔn)后,到底誰來做,又發(fā)生了爭論。最后的結(jié)果是四機部做一套,七機部做一套,國防科委科技部的同志和我在中間做協(xié)調(diào)工作。
遠(yuǎn)望號測量船
觀測衛(wèi)星在海面上空的情況只能依靠測控船,特別是發(fā)射靜止通信衛(wèi)星。衛(wèi)星不能一次就定點在36000千米高度某一經(jīng)度的赤道上空,需要控制它進行兩次變軌,測控船起關(guān)鍵性作用。早在第一顆衛(wèi)星發(fā)射之前,國防科委基地的技術(shù)人員就提出需要測控船(因為導(dǎo)彈試驗也需要)。我們的兩條測量船,遠(yuǎn)望1號和2號是在文革期間造的,我們在船上裝了對衛(wèi)星的測控設(shè)備。在發(fā)射靜止通信衛(wèi)星之前,還裝上了統(tǒng)一測控系統(tǒng)設(shè)備。目前世界上也只有少數(shù)幾個國家有測控船。
發(fā)射靜止衛(wèi)星的過程是先把衛(wèi)星送到有一定傾角的400千米或200千米高度的橢圓軌道,當(dāng)它經(jīng)過赤道時要進行變軌,要變到36000千米高度的圓軌道,還要把軌道傾角轉(zhuǎn)變?yōu)榱?。這些測量控制需要在海上進行,靠船上的測控設(shè)備來完成。船上還有大功率的遠(yuǎn)距離通信機,與國內(nèi)的測控中心聯(lián)系和傳遞測量數(shù)據(jù)。因此,船上的設(shè)備多,無線電天線也多,發(fā)生了電磁互相干擾的問題;特別是大功率通信機一開機就會使好些設(shè)備受到干擾而不能正常工作。當(dāng)時的一個辦法是先把信號用小功率送到幾十千米以外的另一條船上,再通過該船上的大功率發(fā)射機將信號發(fā)回國內(nèi)。即使這樣做,仍不能解決全部干擾問題。
為了保證發(fā)射靜止通信衛(wèi)星時測控船所有設(shè)備都能處于正常工作狀態(tài),國防科委的測量通信總體研究所和遠(yuǎn)望號測量船上的技術(shù)人員,我們一起想辦法來解決這個問題。我們一方面把“文革”時期搞的不嚴(yán)格的工程加以改正和完善,另一方面提出了一套頻率分配的算法,使各種設(shè)備選擇使用的頻率避開其它設(shè)備的頻率,包括可能產(chǎn)生的一定次數(shù)的諧波和組合波,這樣就避免了互相干擾。測通所計算室的同志做了大量的計算工作,我們又在船上做了海上試驗,證明是非常有效的,就此解決了電磁干擾問題。測控船后來在發(fā)射通信衛(wèi)星和遠(yuǎn)程導(dǎo)彈中起了很大作用。
對“兩彈一星”精神的體會
對于一項大的系統(tǒng)工程,從科研到開發(fā)到實用,我覺得沒有比大力協(xié)同來做更重要了。放衛(wèi)星的工作,包括衛(wèi)星本體、發(fā)射衛(wèi)星和對衛(wèi)星的測控三個方面,每一方面都需要多個學(xué)科和多種技術(shù)的協(xié)同工作才能做成。就拿測控來說,我在前面提到的主要是關(guān)于測控設(shè)備和建立觀測站等問題(因為自己的工作在這一方面),但是還有重要的方面是如何計算衛(wèi)星的軌道,如何控制衛(wèi)星的運動等工作,如果沒有天文和計算數(shù)學(xué)的人參加,則有了設(shè)備也沒有用。進一步的創(chuàng)新工作更需要多個學(xué)科,從基礎(chǔ)到技術(shù)的人都參加。我自己在許多問題上常感數(shù)理基礎(chǔ)不夠,也深感要沒有大家的合作,就不會做出一些成績。在幾十年的工作過程中,我還感到中國人的刻苦耐勞,為民族、為國家的精神在世界上是無可比擬,遠(yuǎn)勝于人的。記得在我們?yōu)榻y控站而四處奔走時,也正是“文革”十分緊張之時,火車上擁擠不堪,我和青年同志們一起,有時站著也談工作,吃不上飯、睡不上覺,但工作還是做好了。因此,我相信,在國家現(xiàn)代化建設(shè)中,無論是國防事業(yè),還是民用設(shè)施,如果再有與“兩彈一星”類似的大項目,只要在黨的領(lǐng)導(dǎo)下,發(fā)揮大力協(xié)同精神,我們一定能超越他人,圓滿完成。
對于個人,我在“一二九”運動時,只是民族先鋒隊的外圍人物,受到同學(xué)的啟發(fā)對共產(chǎn)黨有所了解。抗日戰(zhàn)爭時期通過對許多事實的了解和思考,逐漸樹立了只有跟著共產(chǎn)黨走,才能救中國的信心和決心。解放前夕我從國外回國,就想方設(shè)法不為國民黨效力。全中國解放以后,正是我的壯年時期,自然力求以所學(xué)的專業(yè)為國家做一點貢獻,學(xué)用結(jié)合,邊學(xué)邊用,為祖國的現(xiàn)代化而努力工作是我的志愿。在“兩彈一星”中,我自己的感覺是因為在抗日戰(zhàn)爭中,學(xué)校搬遷,自己又生過幾次病,學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不夠,影響到許多工作做得不夠好,心中還有遺憾?!拔母铩逼陂g我到了國防科委,沒有受到?jīng)_擊,只是開始時被下放到無線電廠勞動了一年,與工人同志關(guān)系相處非常融洽,并幫助他們解決了通信機生產(chǎn)等類似一些技術(shù)性問題。不像許多學(xué)校里的老師和科學(xué)院的研究人員受批判,沒有工作做,去掃廁所。我沒有喪失這五六年為國家工作的機會,感到很是幸運,并且十分感謝部隊的信任和支持!
希望科學(xué)院起更大作用
“兩彈一星”,科學(xué)院起了很大作用,希望科學(xué)院在今后的國民經(jīng)濟建設(shè)中起更大作用??茖W(xué)院各個學(xué)科都有,有利于各學(xué)科的融合與交流??茖W(xué)院有良好的基礎(chǔ)研究傳統(tǒng),可以為國家知識創(chuàng)新體系的建立提供后盾。
對于創(chuàng)新,無論是基礎(chǔ)性研究抑或高技術(shù)研究,學(xué)科之間、基礎(chǔ)和技術(shù)之間的相互了解、交流、交叉和協(xié)作是十分必要的,他們的相互融合也會互相促進各自的進一步發(fā)展。
首先,中科院學(xué)科齊全,基本囊括了目前科學(xué)研究的各個領(lǐng)域。這使得各個學(xué)科交流十分方便、快捷。當(dāng)今科技的發(fā)展與創(chuàng)新,如果沒有學(xué)科之間的交流,很難有所創(chuàng)新。舉例來說,最近正準(zhǔn)備研制的對地觀測小衛(wèi)星系統(tǒng),就是我們和地學(xué)部的陳述彭院士等人一起提出的,這是典型的空間技術(shù)與地學(xué)的結(jié)合。
其次,中科院有很好的基礎(chǔ)研究傳統(tǒng)。如納米技術(shù)的研究,對電子學(xué)意義重大,將可能使“微電子變成納電子”;原子鐘不僅是計時最準(zhǔn)確的鐘,還是計量的基準(zhǔn);高溫超導(dǎo)材料的使用,可以使衛(wèi)星上許多零部件體積縮??;許多基礎(chǔ)性研究,中科院已經(jīng)進行到一定程度,只要再往前走一步或兩步,并互相結(jié)合,對工業(yè)部門一定會有很大的幫助。
目前,國家很重視高技術(shù)的發(fā)展,這不能沒有基礎(chǔ)性研究。高技術(shù)需要基礎(chǔ)研究,同時反過來也促進基礎(chǔ)研究。我們的科研現(xiàn)狀,在協(xié)作方面表現(xiàn)出一些令人擔(dān)憂的現(xiàn)象,科研上的有些事情,互不通氣,不了解,這很不利于發(fā)展與創(chuàng)新。
我們希望科學(xué)院能像在“兩彈一星”的工作中那樣,能和其他部門大力協(xié)作,更多地解決國家經(jīng)濟發(fā)展中急需的問題,同時,看到未來的發(fā)展,以創(chuàng)新的研究成果作為產(chǎn)業(yè)部門的先導(dǎo)和后盾。
1998年8月(王靜、黃波整理)