我所研制的多種高速攝影機在歷次大氣層試驗中均獲得寶貴的技術(shù)資料,但這樣的試驗對人類健康、生態(tài)環(huán)境乃至整個生物圈都會造成嚴重傷害,反對呼聲越來越高,因而核大國,特別是美國開始將試驗轉(zhuǎn)入地下。1967年初,國家給我所下達“地下核試驗測量方法研究”的任務。時逢“奪權(quán)”之初,黨令、政令雖不暢通,所領(lǐng)導仍以國家利益為重,立刻組成光機電三人總體組,我任組長。為了保密,任務書原文未讀,唯一提供了爆心數(shù)據(jù)。之前,我連地下核試驗的名字都沒聽過,國家重點項目,絕密任務,又是組長,用什么方法測量,一時束手無策。由龔所長主持,總體組多次討論后確定,我們是科學院的光機所,應該研究如何進行光測!很顯然,現(xiàn)有測量手段,均無用武之地,也不能修修補補,路在何方,路在創(chuàng)新。不久,光機方面參照我所潛望鏡任務,提出用“倒置望遠鏡法”將圖像引至地面,隨即進行試驗,我所當時唯一的副研喻濤老師也積極協(xié)助。
知識積累 方案形成
圖像轉(zhuǎn)換:20世紀60年代,我國電子領(lǐng)域不發(fā)達,現(xiàn)在家家都有的電視機,那時一般人都不知道,電子技術(shù)應用更是落后。我經(jīng)??匆恍┛萍茧s志,曾見過電視攝像、顯示的基本原理,覺得很新鮮,它能把一張照片變成許多從表面看雜亂無章、大大小小、形狀不一的波形,而這些信息又能還原成照片,似乎在變魔術(shù),這給我留下深刻的印象。由此我大體懂得光學圖像→電子訊息→光學圖像轉(zhuǎn)換的基本原理。
電子圖像余輝:我常用示波器,發(fā)現(xiàn)每次關(guān)機后波形慢慢消失,時間有長有短。有一篇文章把這種現(xiàn)象稱為電子圖像余輝,一般電子成像器件都有,其時間與訊號強度、發(fā)光材料等有關(guān),可用毫秒表示。
某管相機:我所有一只進口管,據(jù)說用它制成相機,比我所研制的克爾盒、數(shù)十萬次/秒轉(zhuǎn)鏡高速攝影機都先進。我想知道先進在哪里,花了一些時間,沒有找到答案,僅知它是電子成像器件,有分幅和掃描之分。
知識就是力量,知識給人勇氣。電視攝像、顯示、圖像轉(zhuǎn)換給了我啟示,形成了一個設想:用高速攝影機攝像,由電視系統(tǒng)將圖像送至地面。所長對任務十分關(guān)心,要我經(jīng)常匯報進展情況,所以我將還不成熟的設想也報告給他。沒想到他很支持,鼓勵我大膽工作,盡快拿出方案。談話間,我覺得所長已發(fā)現(xiàn)倒置望遠鏡法有些問題,希望我拿出更好的方案,但又不明說。在設想的基礎(chǔ)上,經(jīng)過資料綜合,理論分析,我提出:“電視——某管高速攝影機”,從功能上講,應該是某管——電視高速攝影機。但本方案是由電視攝像、顯示、圖像轉(zhuǎn)換獲得啟示而來,故電視在前。本相機的工作流程:某管相機記錄核變過程,利用某管電子圖像余輝,被電視攝像機攝像,有線電視同軸電纜將圖像訊息送至地面。方案的可行性分析:
(1)某管相機國外已有,我所已開始研制。
(2)初步估算,電子圖像余輝時間能滿足要求。
(3)給國防任務研制一套專用電視設備,無論是經(jīng)濟還是技術(shù)都是可能的。
綜合以上,方案是能實現(xiàn)的。
所長見到方案后很高興,表示總的思路是對的,要進一步深入探討。電視某管高速攝影機的提出,標志著地下核試驗測量方法研究正式進入創(chuàng)新之路。
通縣會議 方案通過
國防科委在通縣召開地下核試驗測量方法研究方案論證會。在去北京的途中,所長把我叫到軟臥車廂,再次鼓勵我大膽工作,不要怕,把方案講清楚,可見這位老科學家對國防事業(yè)多么盡心盡責。會議級別高,規(guī)模小,參會人少,有國防科委副主任陳開甲教授,長春光機所所長王大珩院士,孫瑞藩教授和幾個不認識的軍人及我所龔所長、高崇壽副科長、總體組夏紹健、陳良益和我。在核試驗基地一起工作生活近十個月的那些同志都沒參加,其中有江蘇常州老鄉(xiāng)陸權(quán)欽。會上只有我所兩個方案,倒置望遠鏡法僅作一簡介,我較詳細地談了電視某管高速攝影機的原理,可行性分析和主要困難。前者因有些問題未采納,后者雖被通過,但討論不多,主要原因是地下核試驗、某管相機、電視系統(tǒng)在當時缺乏資料可參考,其次本方案是由初級職稱的年青人所提,可信度會受到影響。在會上,陳副主任講了地下核試驗的必然性、重要性及一些感謝的話,王所長強調(diào)一個方案能否成立,可行性分析是重要的,但更重要的是可行性試驗。當時我有些不樂意,心想哪里去找設備,王所長知識淵博(注),我欽佩,很快想通了。會議同意我們的方案,要盡快做可行性試驗。這是本相機在創(chuàng)新路上跨出的可喜一步。
知錯必改 借雞下蛋
會后我去長春、上海、成都等地找設備,收益甚微。因自己缺乏經(jīng)驗,知識不足,思路偏差,造成財力(出差費)和時間的浪費。應該知道,某管相機是高精尖儀器,國內(nèi)不會有,即使有也不會借,借到了我也不敢用。我們想知道的是某管熒屏上的圖像,能否被電視攝像機攝像,而不是某管相機本身的性能。因而可用其他電子成像設備來代替,最方便的是示波器。電視系統(tǒng)除上面提到的攝像外,還有訊息傳輸,在當時兩者同時進行還沒有條件,可先試驗攝像。我知道西安電視臺有電視流動轉(zhuǎn)播車,如能借來最好,若不行可利用他們的轉(zhuǎn)播車和示波器在電視臺試驗。經(jīng)多方努力,我見到電視臺臺長,說明來意后,他二話沒說,表示既然是國防絕密任務,我臺積極配合。轉(zhuǎn)播車多次來所對某示波器、蘇聯(lián)進口某示波器進行攝像,結(jié)果證明當初的想法是對的,獲得了相應的照片,這是本方案在創(chuàng)新路上又邁出的重要的一步。在此我們要向電視臺領(lǐng)導的大力協(xié)助和王漢民、陳民祖兩位老師的辛勤勞動表示感謝,祝賀我們在一起為我國地下核試驗作出的貢獻。經(jīng)過相當長時間后,在計劃科長奚徐州和器材科的努力下,從天津港購回英制水下有線電視兩套,利用我所某管掃描相機調(diào)試時間做試驗,攝像沒問題,像質(zhì)比電視臺攝得還好一些,但分辨率還是不高。傳送方面,無論是理論計算還是實測結(jié)果,將圖像用同軸電纜送至1.2公里以外是完全可能的。該試驗很接近實際,差別僅是現(xiàn)在所用掃描相機,方案中為分幅相機,但不影響方案的正確性。借兩只“雞”——西安電視臺電視攝像機、某管掃描相機,下了一個“蛋”——證明了該高速攝影機的方案是可行的。借雞下蛋,完成了可行性試驗,這是地下核試驗測量方法研究在創(chuàng)新路上前進的一大步。
同心協(xié)力 開花結(jié)果
在1971年左右,地下核試驗測量方法研究改為某管高速攝影機,列入我所科研計劃,任務代號沒有變,它意味著這種獨立創(chuàng)新的高速攝影機被國家、科學院認可。因種種原因,地下核試驗遲遲不能進行,加上有些人對該相機的成功研制并不樂觀,使得該課題在相當長時間內(nèi)處于表面重要,實際無人管的狀態(tài),直到我提出方案近十年,完成可行性試驗多年后的1977年下半年,國防科委某所從一份報道性消息中得知美國地下核試驗所用測量方法和我提出的方案基本相同,加上大環(huán)境的改善,進行地下核試驗步伐加快,該任務才得到真正的重視。
知己知彼,百戰(zhàn)不殆。電視系統(tǒng)不是我所強項,經(jīng)協(xié)商,由某所找協(xié)作單位,按總體要求某管、光、機、電分別進行設計。電控中難度最大的分幅脈沖,總體組在多年前已經(jīng)安排曹文欽同志進行調(diào)研、設計,受元器件的限制,脈沖陡度一直欠佳,他想了很多辦法,克服不少困難,用信心和勞動換來了成功。本相機從提出設想、方案形成和論證、可行性試驗到設計,經(jīng)歷艱苦歷程、漫長歲月,1982年5月通過技術(shù)鑒定,在我國第一次地下核試驗時,該相機完成了地下開花、地上結(jié)果這一光榮任務。國防科委在賀信中的評語是:打破西方國家技術(shù)封鎖和禁運,獨立地完成了用于測試地下核試驗的成套系列設備。在地下核試驗中,用于核活性區(qū)射線針孔照相,在首次原理方法試驗中獲得圓滿成功。為射線照相、監(jiān)視產(chǎn)品活性區(qū)的狀態(tài)提供了一套有效的診斷方法。該項目獲1982年中科院科技成果一等獎、1985年國家科技成果特等獎子項目。這是我所職工同心協(xié)力、社會大協(xié)作的結(jié)晶,也是該任務在創(chuàng)新路上結(jié)的勝利果,讓我們在習總書記新時代中國特色社會主義思想指引下,繼續(xù)發(fā)揚創(chuàng)新精神,奪取更大勝利。
注:第一次核試驗時,王所長來工壕視察,已臨近核爆,儀器工作較正常,但攝像機探頭如何能正確對準十多公里外百米鐵塔頂部的模擬核彈,心中無數(shù)。我大膽請教王所長,他笑嘻嘻地立刻回答:“光電某管暗電流最小,對準最好。”這句話使我終身難忘。