林俊德 研制压力自动记录仪获取核爆炸数据
林俊德
研制压力自动记录仪获取核爆炸数据
文/孙照宇
2012年5月31日,林俊德波动的生命曲线,从心电仪屏幕上永远消失了。
2013年1月,中央军委主席习近平签署命令,追授林俊德院士“献身国防科技事业杰出科学家”荣誉称号。
2018年9月,经中央军委批准,增加林俊德为中国人民解放军各时期的10位挂像英模之一。
有人说,20世纪是一个密度极大的世纪。历史老人在这短短的一百年时间跨度里塞进了太多的内容,这是一个起伏跌宕、不缺传奇的世纪,也是一个英雄辈出、激荡人心的世纪。
林俊德的家乡在福建省永春县介福乡,是一个偏僻小山村,在那个年代家里,他的家里比较贫穷,但他很认真读书。
他喜欢读历史,对近代中国积贫积弱的印象极深。随着年龄的增长,见识的积累,他的理想越来越丰满,他暗自决心,长大以后去制造机器,制造武器,助力祖国建立完备的工业体系。为了追寻心中的理想,他十分努力地学习知识,特别专注于数理化;而且非常自律地要求自己,在学校不断拓宽知识面,学习成绩名列前茅。
就这样,靠着母亲的辛苦钱,靠着政府的助学金,林俊德以全优的成绩完成了高中学业,考上了浙江大学。他始终记着父亲和老师的话,中国要强大,不能没有现代化的工业体系,因此他选择了机械系机械制造专业。
其实上大学填报志愿时,老师告诉他,凭他的学习成绩,报清华、北大等名校是没问题的。但林俊德却选择离家最近的工科院校——浙江大学,原因很简单,就为了省点路费,减轻母亲的一些压力。大妹林一德后来曾问过哥哥:上省内大学不是更省路费吗?林俊德说省内大学没有他喜欢的有实力的工科专业。
是块金子,放在哪里都会发光的。入学没多久,同学们很快就发现这个有些另类的土老帽同窗人穷志不短。林俊德不仅勤学好问,有刻苦努力的钻研精神,而且为人朴实无华,待人真诚,在他的身上,丝毫也没有一些自以为见过世面的人所染上的世故圆滑习气。他表面上沉默寡言,但在青年学子之间海阔天空般的侃大山神聊时,不显山不露水的一两句插话,却偶尔露峥嵘地展示了其博学多思的见识才智。随着了解的加深,同学们对林俊德从不以为然到越来越刮目相待,都为有缘和他同窗求学而感到高兴。
期末考试成绩刚放榜,同学们围在机械系公示栏前啧啧称赞,原来林俊德3门主课都是优等。这本该是林俊德同学引以为傲的时刻,大家四处张望了一下,却不见他的身影。“保准在图书馆里!”魏赛珍快言快语地说着,就大步流星走向了图书馆,她想把这个好消息第一时间告诉林俊德。
还真让魏赛珍猜对了,林俊德正聚精会神地在图书馆的角落里读书。“在看什么书呢?”她轻轻地凑上前去,小着声音问道。
“《理论力学》,写的真好!1949年出版的,作者Hamel,德国巴伐利亚科学院院士。”林俊德指着书的封面介绍说。
“期末考试成绩公布了,你知道了吧?”
“哦,公布了。考完试后,这几天我都在图书馆,还不知道。”
“你真行!全优!每一门课都满分!同学们都在夸奖你。”魏赛珍竖着大拇指真诚地夸赞道。
大学毕业后林俊德分配到国防科委某研究所,按规定集训之前的那段时间空档可以回家,路费全额报销。尽管上大学后他已经五年不曾回老家了,很想念母亲,很想念兄弟姐妹,但林俊德还是选择留在了单位。他在家信中告诉母亲:从杭州千里迢迢来到北京,国家已经花费了不少路费,能省就节省些,不好再乱花费国家的钱了。
毛泽东于1956年4月25日的中共中央政治局扩大会议上,针对新中国国防工业的现状,向中央领导同志及各省、市、自治区党委第一书记强调指出:“我们现在还没有原子弹……在今天这个世界上,我们要不受人家欺负,就不能没有这个东西。”“我们现在已经比过去强,以后还要比现在强,不但要有更多的飞机和大炮,而且还要有原子弹。”
时隔两年,毛泽东再次于1958年6月21日在军委扩大会议上强调:“……还有那个原子弹,听说就这么大一个东西,没有那个东西,人家就说你不算数。那么好,我们就搞一点。搞一点原子弹、氢弹、洲际导弹,我看十年功夫是完全可能的。一年不是抓一次,也不是抓两次,也不是抓四次,而是抓它七八次。”
毛主席的伟大号召和坚定信心,马上化作全党全国的坚决行动。
1958年,中国开始组建核试验基地时,既没有专门的研究机构,也没有专业的研究队伍,核试验技术研究仍是一空二白。1962年9月,核武器研究院起草了原子弹设计、制造与试验工作的《计划纲要》,自立军令状,提出争取在1964年,最迟在1965年上半年爆炸我国第一颗原子弹,经当时的二机部(核工业部)上报中央并得到批准。
1962年10月,核物理学家、二机部副部长钱三强提出:原子弹试验是一个十分复杂、集多学科为一体的高科技试验,仅就核爆炸试验靶场开展的技术项目就很大,这一个个项目都需要研究、定题,并要在靶场进行工程建设,需要有很强的技术队伍。11月,中央军委决定,由核武器研究院副院长、核物理学家程开甲负责组建核试验技术研究队伍,尽快制定核试验技术方案,提前开展核试验技术的研究和攻关。
1950年,程开甲义无反顾地抛弃在英国优越的科研和生活条件,满腔热情地投入建设新中国的历史洪流中,先后任教于浙江大学、南京大学,1960年3月,调入核武器研究院。领受筹建重任后,程开甲向副总参谋长、国防科委副主任张爱萍提出:“请给我调人,我们马上投入工作!”
张爱萍目光坚定又有些内疚地看着程开甲回答:“马上投入工作很好,调人也是必要的。不过,要房子暂时没有,仪器无法马上买到,机构短时间内也难以健全,但研究工作要立即开始!”就这样,程开甲带着原子能研究所三位中青年技术骨干吕敏、陆祖荫、忻贤杰,时不我待只争朝夕地开始了先期的创建工作。
不久,经邓小平批示,由中央组织部、总政治部从全国、全军为研究所选调技术人员,强调各单位要服从中央全国一盘棋,点名要谁就给谁。根据程开甲开出的专业和人选名单,杨裕生、董寿莘、孙瑞蕃等24名专家很快前来报到。1963年春,又从全国各重点大学选调分配来100多名大学生。
1963年7月12日,基地研究所正式成立,下设冲击波、光测量、核测量、自动控制与电子学、理论计算五个研究室。林俊德是冲击波研究室最早的成员之一。
作为检验原子弹是否成功爆炸的关键性标志,如何测试和获取核爆炸威力数据,始终是核试验技术研究中的重要课题。通过测量冲击波的波形,则是确定核爆炸威力最有效的方法之一。
核爆炸所产生的以超声速传播的冲击波,其杀伤力异常巨大。当时国内不但没有一台测量冲击波的测量仪器,甚至整个基地研究所里也没有人见过核爆炸,哪怕是对冲击波的纸面认识,也是少之又少堪称可怜的。
为了保证冲击波这个衡量核武器威力主要参数的测量获取,心中无底的程开甲在无奈之下只好安排了9个项目组,同时开展冲击波测量仪器的研制,以期待东方不亮西方亮。其中的8个项目组分别由中科院声学所、自动化所和哈尔滨军事工程学院、工程兵研究所承担,而基地研究所自己负责的冲击波测量仪器项目组,程开甲则指定由林俊德担任组长。
这是个貌似有些冒险的大胆决定。组长林俊德才25岁,全组总共4个成员,个个都是刚出大学校门的年轻人。
也不是没有人提出质疑,程开甲颇有大将风度地回答:“当前正是用人之际,我们要不拘一格降人才!当然,对林俊德我也有所了解,我相信他能完成任务。”
论基础,论经验,论历练,林俊德都清楚,他们这个项目组都是“小弟弟”,但所有的短板,都更激发了项目组成员的斗志,无论如何,他们都得为自己争口气,为程开甲争口气,为基地研究所争口气,为祖国争口气。
林俊德的项目组,只知道他们的任务是研制一台能够测量冲击波波形的仪器,至于仪器该长什么样子,又该如何去测量冲击波,他们心中一点概念也沒有。一切都得从零开始,完成任务的时间只有短短一年,手头没有任何现成可参考的资料!怎么办?
林俊德对战友们说:我们的面前,只有华山一条路!拉开大网查资料,就是大海捞针,也得把这根“针”捞出来!
基地研究所刚刚创立,既没有办公楼,也没有宿舍楼,全所人员暂借总参谋部测绘学院的一栋小楼,一个屋打上下铺住十几个人,既当工作室,又当寝室。艰苦的工作生活条件,他们并不在乎。令人苦恼的是,开展科学研究所必备的图书馆、资料室、实验室,也全都没有踪影。
林俊德毫不气馁,他带着项目组的年轻人,天天坐上公共汽车到中关村,把中国科学院图书馆的有关图书期刊,从1940年起,逐年、逐月、逐本进行翻查。在装满书籍目录的卡片柜橱前,他们把所有的卡片一张张翻了个底朝天,只要目录字样似乎与研制内容沾边的概不放过,包括查阅难度很大的外文期刊,马上把刊物借出,生怕漏过一丁点有用的信息。
图书馆中午闭馆休息时,为了节约时间,他们就在附近找个小饭馆,边吃着简单的面食边查阅借出的期刊。有一天,林俊德刚吃了一口面条,脑袋里突然闪现出一个问题,他马上放下筷子,旁若无人掏出笔记本边想边写了起来。服务员过来问:“同志,你吃好了吗?”林俊德头也没抬就“嗯”了一声。过了半晌,待合上笔记本后,才发现碗筷早被勤快的服务员收拾走了,他只好苦笑着摇摇头又买了一碗。
虽然全身心投入瞎忙了一个多月,却一点有参考价值的资料都没有找到。
正当山穷水尽疑无路的时候,他们偶然听说,当年苏联专家帮助规划核试验场区总体方案时,曾提到过一种自动记录仪器,有可能就是用来测量核爆炸冲击波的。
林俊德听后眼睛一亮,马上去请教所里的专家们。经过头脑风暴,专家猜想这种自动记录仪器,应该是类似于气象部门用于自动记录气压、气温的机械式仪器,属于压力自动记录仪一类。
林俊德当即调整思路,从压力自动记录仪入手,重新去图书馆查阅。时间一天天过去,就在有人快泄气的时候,他们终于沙里淘金从一份美国特刊资料发现了一条线索。特刊中这篇豆腐块报道透露说:美国在核试验时,采用过机械式压力自动记录仪测量冲击波。报道还附有一张记录仪的照片以及简要的文字说明。
林俊德项目组如获至宝,他们的工作目标、研究内容、努力方向一下子豁然开朗了。林俊德立即做了内部分工:由他负责压力自动记录仪的总体设计,其他成员负责配合,协助设计部分零部件,并继续查找有关资料。
为了检验、考核各种测量仪器的质量和工作效能,按照原子弹总体试验安排,计划于1963年底在北京官厅水库进行大型化爆试验。林俊德向项目组的战友们说:“我们绝不能缺席这次试验!”如此倒推,他们的研制时间实际上只有几个月了。
现成的只有一篇几百个字的报道,一张简单的照片,而压力自动记录仪的基本工作原理和内部构造等关键要素却一无所知。时间紧,任务重,困难重重。他们知难而上,边琢磨边设计,没日没夜地奋战不休。
不同于化爆试验,原子弹爆炸时会产生强烈的核辐射、光辐射、电磁脉冲干扰和地震冲击,对压力自动记录仪都会产生许多意想不到的负面影响。
而且,化爆试验是使用通过电缆来传送信号启动指令的模式,而根据核试验要求,压力自动记录仪要布点在核试验场几十公里的范围内,必须通过原子弹爆炸时产生的强闪光或冲击波本身来自动开启仪器。
其它的不利因素还有很多。比如在原子弹爆炸试验时,压力自动记录仪要提前几天布放在各个测量点上。戈壁滩的狂风、飞沙、高温、太阳暴晒等等难以预见的自然力,都可能对测量仪器造成毁损的风险。
连续好些日子,林俊德好像丢了魂似的,工作时想,吃饭时想,走路时想,甚至连睡觉时也梦见到了。
有一天,他到长安街上办事时,在公交车上突然听到电报大楼顶上的钟楼传来报时的响亮钟声。
那一刻,林俊德就就像发现新大陆似的。
他脑子猛一激灵,联想到了座钟、挂钟、闹钟等等以机械运动为动力的钟表,还有中国古代的地震仪、气象仪……这些古代的仪器也都是采用类似于机械式的发条做动力的!
林俊德顾不上手头要办的事,马上折返回去查阅资料。他发现,在气象自动记录仪器中,还真有许多是以纯机械为动力的!誉称“东南清华”的浙江大学机械制造专业高材生林俊德大胆设想:应该可以用钟表式的发条用作压力自动记录仪的机械动力。
这个天才的创意太令人激动了!项目组全体成员都为林俊德的想法鼓掌欢呼,一致表示赞同支持。林俊德立马向程开甲做了详细汇报,也得到所长的认可。
林俊德找回了前段时间丢失的魂儿,现在他的脑袋里装满了不舍昼夜连轴转的发条。他买来了一大堆闹钟、秒表和各种发条,拆了装,装了拆,反复琢磨它们的构造特点,研究分析可供借鉴改造的方向及细节。同事们开玩笑说,他们的林组长现在开了个钟表铺,把自己变成了钟表匠。
经过反复论证,用钟表式发条作为压力自动记录仪的机械动力在理论上是完全可行的。钟表的内部结构紧凑,抗干扰能力也强,为了解决其时间分辨率满足不了核试验要求的问题,经过深入研究和不断探索,林俊德又从闹钟的闹铃结构和高射炮弹定时引信中,成功找到了解决办法。
自古名师出高徒,强将手下无弱兵。在程开甲的大力支持下,林俊德与项目组全体同事积极立足现状,自力更生地创造条件,争先恐后地各显神通,推进压力自记仪的研制工作。可以说,林俊德项目组硬是采用土办法解决了许多难题。
他们找大街上的一家黑白铁铺焊了个储气罐,配上自行车的打气筒,顺利完成了验证压力膜片性能的静标定研究。
钢笔容易溅出墨水,铅笔笔头容易折断,为了找到一种最适合记录冲击波波形的介质,林俊德先后尝试了各种材料,最后还是就地取材,把戈壁滩上的一种硬木火烧炭化后,效果奇佳。
没有标准的光电实验室,就戴着草帽在炎炎焦灼的烈日下,用高能闪光灯进行光电开关研制实验……
克服了一道又一道意想不到的重重难关,在中国第一颗原子弹爆炸试验之前,林俊德项目组硬是研制成功了一套崭新的压力自动记录仪。
1964年6月,林俊德项目组成员携带着刚刚研制出炉的30套压力自动记录仪,意气风发地随基地研究所分批次开赴新疆罗布泊核试验场。
奔赴罗布泊之前,谁也不知道部队具体的行程。因为组织上严肃规定,任何人都不得以任何方式向外透露部队的出发时间、地点和目的地,并且从今以后,暂时停止一切通信。
1964年10月9日,核试验党委上报中央,建议把第一颗原子弹正式爆炸试验的时间定在10月15日至20日之间。中央很快批复同意,并指示由核试验党委根据现场气象情况决定起爆日期和时间。据此,距离第一颗原子弹爆炸试验的零时,只剩下大约一周时间了。
来核试验场之前,林俊德已对原子弹冲击波规律进行了深入研究,设计了压力自动记录仪在核试验场区的地面埋设点,选择了合适的朝气通道。
核试验技术工作容不得丝毫闪失。林俊德严肃地对项目组成员作了临战动员:“核试验的特点就是‘一锤子买卖’,大家辛苦了几年的事就看那几分钟了,一出纰漏差错就会终生悔恨,无可挽回。”
根据现场指挥部的命令,林俊德带着项目组人员,把30套压力自动记录仪按预案提前分散埋设在了核试验场。他们以极其严酷的检测手段,确保压力自动记录仪处于稳定可靠状态。
罗布泊的夏天酷热异常,地表温度高达六、七十摄氏度,太阳一晒,强烈的紫外线能把人的皮肤灼伤,帐篷更是成了大蒸笼。林俊德却高兴地说,这正是考验和测试压力自动记录仪的最好机会。他们利用强烈的阳光,在烈日下对光电开关反复测试。连续好几天,项目组每隔一小时就要记录一次数据。战友们的皮肤很快就变粗糙了,脸上先红而黑,嘴唇也反复地干裂流血。
戈壁滩上动辄就刮起八九级的大风,常常卷着飞沙走石,林俊德带领战友逆风而上,全然顾不得倾盆扬沙和米粒大的砾石狠狠地打在脸上身上。他们一门心思关注的,是压力自动记录仪的可靠性。比起自己身上针刺般的疼痛,他们更担心在大风沙的天气条件下,仪器会不会出现故障。
几十天下来,项目组成员全都脱了几层皮,又黑又瘦的。程开甲下来检查准备工作时,心疼地对林俊德说:“这是小林吗?我都快认不出来了,你们可千万不要累垮啊!”林俊德憨厚地笑了笑。
10月14日,综合有关各方的气象预报,核试验现场总指挥张爱萍、副总指挥刘西尧决定:10月16日15时为核爆“零时”。
谁知人算不如天算,当天晚上核试验场刮起了漫天风沙,风速达到每秒16米。呼啸的大风,扰动着辗转反侧的人们,焦灼着每一个人的心。
经第二天上午再次会商,一致认为当天(10月15日)14时以后,风速将减弱至每秒6米以下,符合核爆条件。
林俊德再一次不厌其烦地对埋设压力自动记录仪的各个地点检查了一遍。
10月16日,凌晨。第一颗原子弹爆炸试验启动爆前程序。
首先开始“投篮”,由核武器研究院负责。“投篮”即装配原子弹的密语。原子弹最核心的部分是用铀-235做成的两个半球。按设计要求和试验程序,必须先把这两个半球从弹体预留孔装进原子弹弹体的中心部位。
“投篮”的过程可谓步步惊心。两块高浓缩铀部件合拢成整体时,已无限接近临界状态。合拢时,随着距离越来越近,计数器的嗒嗒声越来越密集。这种次临界状态实在考验人的心理极限。因为再往前一点点,一旦达到超临界,就将发生核反应,原子弹就可能爆炸。稍有不慎,对整个核试验场就意味着毁灭。
铀-235球没有备份,“投篮”只准成功,容不得丝毫闪失。负责“投篮”的“选手”是一位八级工匠,虽然之前已多次模拟操练,但真正抱起铀-235球时,他还是有些紧张,额头上冒出了冷汗,双手也不由自主地微微颤抖了起来。但不愧是久经考验又反复选择的高手,只见他轻轻吐了一口气,心里默念着“放松、平静,放松、平静”,眼睛一眨也不眨,平稳而缓慢地把铀球安全装入了弹体后,口气平静地轻声报告:“投篮成功”。
“投篮”成功后,张爱萍、刘西尧、张震寰、张蕴钰、李觉、朱光亚分别签过字,原子弹从装配间工房吊出,被吊上了102米高的铁塔。
最后一道工序的密语叫“梳辫子”,也就是给原子弹插接雷管,即把多路雷管的导线,平行地垂向地面插入连接原子弹的导管。由于颇似维吾尔族姑娘的辫子,所以平日里不苟言笑的核试验科技工作者形象地称其为“梳辫子”。
激动人心的蘑菇云从戈壁滩上升腾而起后,张爱萍立即拿起专线电话,颤抖着声音向北京汇报:“报告总理,试验成功了,原子弹爆炸成功。”
周总理抑制住内心的兴奋,沉着而谨慎地反问:“你们怎么证明是核爆炸呢?”
指挥所里所有的专家都认定是核爆炸无疑,但却暂时没办法用科学的语言准确回复总理。
几乎就在原子弹成功爆炸的同时,核试验场720工号的防护门打开了。林俊德和战友们身穿防护服,奋不顾身地跃出地面,老鹰掠小鸡般把埋设的两套压力自动记录仪疾速地取了出来,犹似担心弄丢了新生婴儿一样,紧紧地抱在怀里跳上了汽车,风驰电掣穿越过核爆沾染区驶向指挥部。
“来了!来了!”林俊德冲进指挥部边上的速报工作帐篷时,程开甲正焦急地盼着他们早点到来。他哪里顾得上脱掉防护服,麻利地取出记录仪里记录冲击波波形的玻璃片。数据分析技术员一边仔细观测显微镜下的玻璃片,一边报着数据:
距爆心×公里处,每平方厘米压力×公斤,
冲击波超压峰值达到×千帕,
冲击波作用时间超过×秒,
计算结果:核爆炸当量为×万吨!
听着技术员报告完依据压力自计仪测到的结果数据,林俊德紧绷了多时的精神稍微放松了下来,属于他负责的工作圆满完成。以为没他什么事了,林俊德刚想离开,这时张爱萍跑了进来,把总理的问题复述了一遍。程开甲不慌不忙地报告了项目组测得的离爆炸中心20公里外的冲击波数据,以及理论计算结果。他边递给张爱萍计算结果边胸有成竹地说:“根据冲击波测量数据表明,这是一次核爆炸!”
一次核爆炸试验后,林俊德(左一)和参试人员从试验场区完成取样任务后合影留念
程开甲骄傲地指着林俊德微笑着说:“是他们几位拿来的实测数据。”
为了礼貌,林俊德这时才想起该把防护口罩摘下。张爱萍惊奇地看着眼前全是二十几岁的几个年轻小伙子,高兴地拍了拍林俊德满是尘土的肩膀,激动地说:“你们立了大功,压力自动记录仪立了大功!”
很快地,防化兵侦察分队完成了沾染区的辐射侦察作业,防护回收取样队也在规定时间里取回了全部测量仪器,各项测量数据陆续汇集到指挥部,进一步证实了第一颗原子弹爆炸是真正的核爆炸。
张爱萍再次拿起了专线电话报告周总理:“多方面综合证实,确实是原子弹爆炸,很理想,很成功!”
试验结束后,他们悬着的心才终于放了下来。林俊德项目组成员平均年龄不到25岁,研制出来的压力自动记录仪样机,外表虽然比较简陋,但在化爆试验中清晰记录了化爆冲击波的压力波形,得到了专家组的充分肯定,被正式列入了第一颗原子弹爆炸试验的重点测量项目。林俊德因此荣立三等功。