未来战场可能会出现这样的场景:交战双方正在进行激烈战斗,突然,空天导航卫星被摧毁,信号随之中断。然而,战场并没有沉寂,部分高新武器火力依然按照计划击中了既定目标。这精确打击的背后,离不开自主导航系统一个叫做“激光陀螺”的核心器件。为让激光陀螺起舞,在湘江之畔有这样一群人,他们用43年的矢志坚守和披肝沥胆,让我国的激光陀螺从无到有、从弱到强,绽射出耀眼的强军之光。
科研人员正在试验全内腔氦氖绿光激光器
他们,就是国防科技大学激光陀螺技术创新团队。坚守43年,决不能把自己的命脉掌握在别人手上!1991年海湾战争中,美国的“战斧”巡航导弹大放异彩,而让“战斧”巡航导弹实现“千里点穴”功能的核心器件,就是激光陀螺。
激光陀螺,又叫环形激光器,它在加速度计的配合下可以感知物体在任意时刻的空间位置,被誉为武器平台定位导航系统的“心脏”。
时间追溯到1960年,美国率先研制出世界上第一台激光器后,马上开始激光陀螺的研制。由于激光陀螺与传统机械陀螺相比,启动快、动态精度高、抗干扰能力强,可用于航空、航天、航海等领域高精度惯性导航,因此世界各国纷纷跟进,在世界范围内引起一场导航技术的革命性变化。
60年代末,美国研制工作取得重大进展,并于70年代末期在战术飞机和战术导弹上试验成功。时任国防科委副主任的钱学森,敏锐地捕捉到了激光陀螺巨大的潜在价值和广阔的应用前景。1971年,在他的指导下,国防科技大学成立了激光教研室,开始了艰难的探索之路。
当初,我国有10多家单位开展这项研究,最后绝大多数都因基础工艺过不了关而放弃。“正因为这样,我们才更要坚持下去。如果我们不干,就可能给国家留下空白!”中国工程院院士、时任团队负责人的高伯龙掷地有声地说。
刚刚研制激光陀螺时,高伯龙和他的同事连制作激光器用什么材料也不知道。一次,他听说大理石膨胀率较低,可以选用。为节省开支,高伯龙就推着平板车到长沙火车站工地去捡废料,一次又一次。
一天,当高伯龙拖着疲惫的身躯回到家中,脚肿得连袜子都脱不下来。他的老伴心疼得泪水在眼眶里打转:“都这么大年纪了,何苦?”他淡然一笑:“我们起步已经晚了,如果现在再不抓紧,什么时候能撵上?决不能把自己的命脉掌握在别人手上!”核心关键技术买不来!为了打破国外垄断,让中国的激光陀螺绽放光彩,整个团队卯足了劲。
经过无数个不眠之夜的艰苦鏖战、无数次攻坚克难的顽强拼搏,1994年11月8日,我国第一台激光陀螺工程化样机在国防科大诞生,向全世界宣告:继美俄法之后,我国成为世界上第四个能够独立研制激光陀螺的国家。
为使激光陀螺走出实验室,他们攻克了一个个技术难关,研制出一套套设备,填补了一项项国家空白,完成了激光陀螺迈向工程化的华丽转身。为了早日实现激光陀螺产业化,他们又主动与北京、天津、长沙等多家单位建立了合作生产线。
在研制工程化样机时,最大的拦路虎就是被称为“关键技术之首”的镀膜。为了突破工艺技术这道难关,高伯龙不得不放弃多年钟爱的理论研究,转向专攻基础工艺,整理撰写了《环形激光讲义》,成为我国该领域的奠基之作,为后来发展指明了方向,提供了基本依据。
“那时,我国的工艺水平比较落后,由于国外技术封锁,国内市场上没有能满足科研需要的镀膜机。”今年已年逾70的高级工程师丁金星对记者说,他们买来普通镀膜机进行技术改造。根据激光陀螺对膜片的特殊要求,对镀膜过程进行了深入研究,凭借扎实的理论功底和高超的设计技巧研制出当时全国最先进的镀膜控制系统。
为了检验镀膜的效果,高伯龙想出了一个全新的测量方法,成功研制出高精度的反射率透射率测量仪。该仪器的发明,为团队提供了一双“火眼金睛”,大大提高了镀膜工作效率。
在团队中,无论是两鬓斑白的老教授还是归国不久的年轻博士,既是理论研究领域的“白领专家”,又是工程一线操作的“蓝领工人”。
超精密的光学加工也是激光陀螺研制的一个重要技术难题。手工抛光的玻璃表面质量具有很大的不确定性,无数次失败,让团队成员备受折磨。“从头再来!”团队成员金世龙教授斩钉截铁地说。他舍弃了原本从事的光学理论研究,来到加工生产一线,从最普通的工艺入手,拜工人为师,潜心一线加工。每次攻关都是严峻的挑战,每次突破都是巨大的跨越!经过1000多个日日夜夜,他们攻克了一系列工艺难题,终于掌握了具有完全知识产权的腔镜光学加工技术。
小型化、高精度是世界各国激光陀螺研制追求的方向。为了解决这个问题,罗晖教授把近5年所有生产的陀螺测试数据都打印出来,打印的数据纸摞成3摞儿还有1人多高。那段时间,他整天扎在数据纸堆里,对数据一一进行分析整理、仔细对比,一干就是9个月,终于找到了规律,缩小了尺寸,提高了精度。
经过43年发展,团队已成为我国激光陀螺研究领域的国家队和主力军,成功研制出多种型号的激光陀螺,多项技术达到国际一流水平,创造了我国在该领域的多个第一。从白手起家、艰辛探索,到如今勇立潮头、抢占前沿,记者在采访中深深体会到,这一系列奇迹的背后,饱含着陀螺人的默默付出。
创业之初,条件十分艰苦,高伯龙说:“虽然我们没钱,但不能缺志气。”没有场地,他们就将一间废旧的食堂改造成实验室,因为科研需要还要封闭起来。为让有限的经费用在刀刃上,实验室里没有安装空调。一到夏天,就变成了大闷罐,大家在里面挥汗如雨,通宵达旦地干。到了冬天,实验室就成了大冰窖,阴冷潮湿,很多人手脚长满了冻疮。
科学研究容不得半点瑕疵。一次,高伯龙所带的博士小韩申请一个10万元的校预研计划项目。虽然相对于平时他和导师所从事的百万、千万科研项目来说微不足道,但小韩还是加班加点,花了整整一周时间,提交了一份自己比较满意的申请报告。当时,高伯龙恰值身体不好。小韩以为导师不会仔细审核了。没有想到,当申请书递给高院士时,他在病床上连续看了4个小时,从标点符号到技术细节,仔仔细细地改了又改,12页的申请报告到处飘红。而这一年是2011年,高伯龙已经83岁高龄了。
采访中,一位专家所讲的一个故事给记者留下了难忘的回忆: 2008年初,还有一周时间就到了传统的新春佳节。那年的冬天格外冷。为了完成车载试验,他们下午抱着设备从长沙出发,直奔南岳衡山。受冰灾的影响,200多公里路程,足足开了6个多小时,到达山脚下已是半夜。大家手拉着手,顶风冒雨爬到山顶祝融峰上开始实验。
直到凌晨2时完成实验后,他们在山上找到一家宾馆抓紧整理数据,突然一阵急促的敲门声响起。于博士开门一看,几名保安站在门外—原来,宾馆服务员见他们深夜抱着箱子抬着柜子,进进出出、神情兴奋,误把他们当成了窃贼。
由于保密需要,团队成员的学术论文不能公开发表;由于攻关进程紧张,他们分不出精力准备报奖材料,43年来只报了3次奖,两次国家科技进步二等奖;由于没有论文和获奖成果的支撑,很多专家做了无名英雄。
“43年来,激光陀螺技术创新团队忠诚使命、勇攀高峰、团结奋进、甘于奉献,创造了辉煌的业绩,为强军兴军作出了突出贡献。”国防科大光电科学与工程学院政委姚炳洪如是说。
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