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在创新路上——回忆地下核试验测量工作往事
来源:西安光机所 蒋森林   时间: 2019-02-01    字体大小[]

      我所研制的多种高速摄影机在历次大气层试验中均获得宝贵的技术资料,但这样的试验对人类健康、生态环境乃至整个生物圈都会造成严重伤害,反对呼声越来越高,因而核大国,特别是美国开始将试验转入地下。1967年初,国家给我所下达“地下核试验测量方法研究”的任务。时逢“夺权”之初,党令、政令虽不畅通,所领导仍以国家利益为重,立刻组成光机电三人总体组,我任组长。为了保密,任务书原文未读,唯一提供了爆心数据。之前,我连地下核试验的名字都没听过,国家重点项目,绝密任务,又是组长,用什么方法测量,一时束手无策。由龚所长主持,总体组多次讨论后确定,我们是科学院的光机所,应该研究如何进行光测!很显然,现有测量手段,均无用武之地,也不能修修补补,路在何方,路在创新。不久,光机方面参照我所潜望镜任务,提出用“倒置望远镜法”将图像引至地面,随即进行试验,我所当时唯一的副研喻涛老师也积极协助。

      知识积累方案形成

      图像转换:60年代我国电子领域不发达,现在家家都有的电视机,那年代一般人都不知道,电子技术应用更落后。我经常看一些科技杂志,曾见过电视摄像、显示的基本原理,觉得很新鲜,它能把一张照片变成许多从表面看杂乱无章、大大小小、形状不一的波形,而这些信息又能还原成照片,似乎在变魔术,这给我留下深刻的印象。由此我大体懂得光学图像→电子讯息→光学图像转换的基本原理。

      电子图像余辉:我常用示波器,发现每次关机后波形慢慢消失,时间有长有短。有一篇文章把这种现象称为电子图像余辉,一般电子成像器件都有,其时间与讯号强度、发光材料等有关,可用毫秒表示。

      某管相机:我所有一只进口管,据说用它制成相机,比我所研制的克尔盒、数十万次/秒转镜高速摄影机都先进。我想知道先进在哪里,花了一些时间,没有找到答案,仅知它是电子成像器件,有分幅和扫描之分。

      知识就是力量,知识给人勇气。电视摄像、显示、图像转换给我启示,形成一个设想:用高速摄影机摄像,由电视系统将图像送至地面。所长对任务十分关心,要我经常汇报进展情况,所以我将还不成熟的设想也报告给他。没想到他很支持,鼓励我大胆工作,尽快拿出方案。谈话间,我觉得所长已发现倒置望远镜法有些问题,希望我拿出更好的方案,但又不明说。在设想的基础上,经过资料综合,理论分析,我提出:“电视——某管高速摄影机”,从功能上讲,应该是某管——电视高速摄影机。但本方案是由电视摄像、显示、图像转换获得启示而来,故电视在前。本相机的工作流程:某管相机记录核变过程,利用某管电子图像余辉,被电视摄像机摄像,有线电视同轴电缆将图像讯息送至地面。方案的可行性分析:

      (1)某管相机国外已有,我所已开始研制。

      (2)初步估算,电子图像余辉时间能满足要求。

      (3)给国防任务研制一套专用电视设备,无论是经济还是技术都是可能的。

      综合以上,方案是能实现的。

      所长见到方案后很高兴,表示总的思路是对的,要进一步深入探讨。电视某管高速摄影机的提出,标志着地下核试验测量方法研究正式进入创新之路。

      通县会议方案通过

      国防科委在通县召开地下核试验测量方法研究方案论证会,在去北京途中,所长把我叫到软卧车厢,再次鼓励我大胆工作,不要怕,把方案讲清楚,可见这位老科学家对国防事业多么尽心尽责。会议级别高,规模小,参会人少,有国防科委副主任陈开甲教授,长春光机所所长王大珩院士,孙瑞藩教授和几个不认识的军人及我所龚所长、高崇寿副科长、总体组夏绍健、陈良益和我。在核试验基地一起工作生活近十个月的那些同志都没参加,其中有江苏常州老乡陆权钦。会上只有我所两个方案,倒置望远镜法仅作一简介,我较详细的谈了电视某管高速摄影机的原理,可行性分析和主要困难。前者因有些问题未采纳,后者虽被通过,但讨论不多,主要原因是地下核试验、某管相机、电视系统在当时缺乏资料可参考,其次本方案是由初级职称的年青人所提,可信度会受到影响。在会上,陈副主任讲了地下核试验的必然性、重要性及一些感谢的话,王所长强调一个方案能否成立,可行性分析是重要的,但更重要的是可行性试验。当时我有些不乐意,心想哪里去找设备,王所长知识渊博(注),我钦佩,很快想通了。会议同意我们的方案,要尽快做可行性试验。这是本相机在创新路上跨出的可喜一步。

      知错必改 借鸡下蛋

      会后我去长春、上海、成都等地找设备,收益甚微。因自己缺乏经验,知识不足,思路偏差,造成财力(出差费)和时间的浪费。应该知道,某管相机是高精尖仪器,国内不会有,即使有也不会借,借到了我也不敢用。我们想知道的是某管荧屏上的图像,能否被电视摄像机摄像,而不是某管相机本身的性能。因而可用其他电子成像设备来代替,最方便的是示波器。电视系统除上面提到的摄像外,还有讯息传输,在当时两者同时进行还没有条件,可先试验摄像。我知道西安电视台有电视流动转播车,如能借来最好,若不行可利用他们的转播车和示波器在电视台试验。经多方努力,我见到电视台台长,说明来意后,他二话没说,表示既然是国防绝密任务,我台积极配合。转播车多次来所对某示波器、苏联进口某示波器进行摄像,结果证明当初的想法是对的,获得了相应的照片,这是本方案在创新路上又迈出了重要的一步。在此我们要向电视台领导的大力协助和王汉民、陈民祖两位老师的辛勤劳动表示感谢,祝贺我们在一起为我国地下核试验作出的贡献。经过相当长时间后,在计划科长奚徐州和器材科的努力下,从天津港购回英制水下有线电视两套,利用我所某管扫描相机调试时间做试验,摄像没问题,像质比电视台摄的还好一些,但分辨率还是不高。传送方面,无论是理论计算还是实测结果,将图像用同轴电缆送至1.2公里以外是完全可能的。该试验很接近实际,差别仅是现在所用扫描相机,方案中为分幅相机,但不影响方案的正确性。借两只“鸡”——西安电视台电视摄像机、某管扫描相机,下了一个“蛋”——证明了该高速摄影机的方案是可行的。借鸡下蛋,完成了可行性试验,这是地下核试验测量方法研究在创新路上再前进了一大步。

      同心协力 开花结果

      大约在1971年左右,地下核试验测量方法研究改为某管高速摄影机列入我所科研计划,任务代号没有变,它意味着这种独立创新的高速摄影机被国家、科学院认可。因种种原因,地下核试验迟迟不能进行,加上有些人对该相机的研制成功并不乐观,使得该课题在相当长时间内处于表面重要,实际无人管的状态,直到我提出方案近十年,完成可行性试验多年后的1977年下半年,国防科委某所从一份报道性消息中得知美国地下核试验所用测量方法和我提出的方案基本相同,加上大环境的改善,进行地下核试验步伐加快,该任务才得到真正的重视。

      知己知彼,百战不殆。电视系统不是我所强项,经协商,由某所找协作单位,按总体要求某管、光、机、电分别进行设计。电控中难度最大的分幅脉冲,总体组在多年前已经安排曹文钦同志进行调研、设计,受元器件的限制,脉冲陡度一直欠佳,他想了很多办法,克服不少困难,用信心和劳动换来成功。本相机从提出设想,方案形成和论证,可行性试验到设计,经历艰苦历程、漫长岁月,19825月通过技术鉴定,在我国第一次地下核试验时,该相机完成了地下开花,地上结果这一光荣任务。国防科委在贺信中的评语是打破西方国家技术封锁和禁运,独立地完成了用于测试地下核试验的成套系列设备。在地下核试验中,用于核活性区射线针孔照相,在首次原理方法试验中获得圆满成功。为射线照相、监视产品活性区的状态提供了一套有效的诊断方法。该项目获1982年中科院科技成果一等奖,1985年国家科技成果特等奖子项目。这是我所职工同心协力、社会大协作的结晶,也是该任务在创新路上结的胜利果,让我们在习总书记新时代中国特色社会主义思想指引下,发扬创新精神,夺取更大胜利。

      (注):第一次核试验时,王所长来工壕视察,已临近核爆,仪器工作较正常,但摄像机探头如何能正确对准十多公里外百米铁塔顶部的模拟核弹,心中无数。我大胆请教王所长,他笑嘻嘻的立刻回答:“光电某管暗电流最小,对准最好。”这句话使我终身难忘。

 
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