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民族自强的种子
1919年,杨嘉墀出生于江苏吴江县,濒临太湖的桑蚕之乡。祖父靠经营蚕丝,使杨家成为当地颇有名望的大家族。就在杨嘉墀逐渐懂事时,家业开始衰落。特别是日本洋丝绸的大量涌入,给这个靠经营丝绸为业的殷实家庭蒙上了一层阴影。
“为什么要让东洋人的绸子进来呢?”小嘉墀不解地问父亲。
“因为他们的绸子质量好、价格便宜。”
看着父亲愁云密布的面孔,小嘉墀不服气地追问道:“为什么东洋鬼子的绸子质量比我们好呢?”
父亲深深地叹了一口气:“因为人家有先进的丝织技术。”
小嘉墀伤心地低下了头,一颗民族自强的种子在他心中萌发了。他更加发奋学习,以优异的成绩考入江苏省立上海中学,1937年,又以优异成绩考入上海交通大学电机专业。
然而,踏进大学校园的第一天,日本侵略者的轰炸机掠过校园上空,气浪震得教室的吊灯来回摆动,重磅炸弹在不远处的闸北区发出一声声巨响,惨烈的呼嚎、冲天的火光,撕裂着学子的心。国土沦丧使大批名校和学子被迫迁往大西南,杨嘉墀也饱受了颠沛流离的深重苦难。大学毕业后,杨嘉墀在西南联大任教,当他听说抗战前线急需通讯设备,在华东战场就因为通讯联络出现故障使三千将士陷入日军的重重包围,虽浴血拼杀,但终因弹尽粮绝,以身殉国时,立即放弃了自己心爱的科研教学工作,来到中央电工器材厂,投入了一种新型军用电话的研制。他夜以继日地工作,努力将自己亲手制造的通信设备更多的送往前线,为驱除日寇尽一份微薄之力。
八年抗战的胜利并没有给中华民族带来和平,国民党发动了全面内战,整个中华大地又沉浸在炮火硝烟之中。在上海,国民党接收大员中饱私囊,丑态百出;社会上物资奇缺,通货膨胀,民不聊生。看到这一切,杨嘉墀彻底失望了。他和昔日的老同学常常漫步在上海外滩,望着浊浪滔滔的黄浦江水,把希望的目光投向了大洋彼岸。
获得美国专利的“杨氏仪器”
1947年初,杨嘉墀以优异的成绩被美国哈佛大学免试录取为研究生。
在哈佛这所世界著名的高等学府里,荟萃了一大批世界顶尖的专家学者。杨嘉墀一头扎进这片知识的沃土,吸吮着丰富的科学养分。这位在同学眼里“两耳不闻窗外事,一心只读圣贤书”的“书生杨”,仅用了七个月就获得哈佛大学硕士学位,两年后又获得博士学位。他的博士论文《富氏变换计算装置及其应用》发表后,在美国信号处理和网络设计领域引起较大的反响。本雪尔文尼大学生物物理学系主任、为美国雷达技术作出重要贡献的杰出人物——大名鼎鼎的钱斯教授把杨嘉墀的博士论文从头到尾读了三遍,立刻提出要亲自见一见杨嘉墀。
在钱斯教授的工作室里,这位赫赫有名的雷达专家用恳切的目光打量着眼前这位黄皮肤的中国青年:“我们这里需要你这样的人才。如有可能,希望你能到我的系里来工作。”
杨嘉墀仔细倾听了钱斯先生介绍生物物理学发展的光明前景,十分兴奋,于是他迫不及待地问道:“钱斯先生,您目前有什么具体打算吗?”
钱斯犹豫了一下,说:“当前迫切需要解决的,是光谱记录仪的快速自动化问题。”钱斯觉得这个题目实在太难了,感到有些过意不去。
“如果把这个课题交给你,你看行吗?”钱斯追问道。杨嘉墀对这个题目却很感兴趣,信心十足地回答:
“行!”
一星期后,杨嘉墀把一份工工整整的研究计划递到钱斯教授的办公桌上。钱斯吃惊了,他被年轻人的新颖构思和果断作风所感动,破例地未经系里讨论就立即批准了这项计划。
钱斯问:“需要多长时间?给你四年怎样?”
杨嘉墀说:“不用,三年足够了。”
其实,他只用了两年多的时间,就研制出快速自动光谱仪,结束了光谱仪手动的历史。美国最有权威的《仪器评论》杂志发表了杨嘉墀撰写的《快速自动光谱记录仪》的论文。这台启动光谱仪被美国专家命名为“杨氏仪器”,获得美国专利。纽约的一家公司很快就投入批量生产。
后来,杨嘉墀又研制了用于神经生理试验的二色光谱仪和视网膜仿真仪,取得很大成绩,被誉为生物医学电子学的创造者。
在美国,杨嘉墀参加了留美中国爱国知识分子的组织“科学工作者协会”,这些海外学子聚集在一起,最热门的话题就是新中国的建设和发展。祖国翻天覆地的变化牵动着大家的心,他们看到了社会主义新中国是真正代表人民的,是中华民族振兴的希望所在。
由于美国政府采取排挤爱国华侨、阻挠爱国知识分子归国的政策,杨嘉墀无法在美国继续工作下去。这时,他收到委内瑞拉一家有名的科研机构寄来的聘书和一封热情洋溢的短信,表示欢迎他去委内瑞拉担任高级研究工作,每月将会得到一笔丰厚的酬金,并为他准备了别墅和汽车。
正在这时,杨嘉墀从科学工作者协会得知毛泽东主席在中国最高国务会议上发出了向科学技术进军的伟大号召,新中国科学的春天到来了。杨嘉墀再也抑制不住回国的渴望,向在波士顿音乐学院工作的妻子徐斐坦露了坚决回国的心愿。徐斐完全理解丈夫,她说:“要回国就快走吧,别等人家把祖国建设好了咱们才回去,那就不像样了!”
杨嘉墀的美国朋友哈特兰,这位若干年后诺贝尔医学与生理学奖的获得者,握着杨嘉墀的手希望他三思而行,因为这毕竟是命运和前途的重大抉择!杨嘉墀非常感激地对同事和朋友们说:“谢谢大家的好意。我回祖国的决心已定,绝无悔改之意!”
当杨嘉墀得到可以回国的确切消息后,首先想到的是带一些国外最先进的仪器回国。于是他变卖了家具和妻子的钢琴,购买了示波器、振荡器、真空管电压表等仪器设备,这些设备成了他回国后与同事们开展科研的得力工具。
1956年,杨嘉墀回到阔别十年的祖国,满怀热情地投入到新中国的科学事业之中。他是经过我国长期的外交努力和留美知识分子的不懈斗争,迫使美国政府准许华裔学者离境后,第一批回到祖国怀抱的科学家。
顶着西伯利亚的寒流
杨嘉墀归国后,正赶上国家十二年科学技术发展规划的制定和实施。为了落实规划,国家提出了迅速开展包括电子学。半导体、自动化、计算机在内的科研工作的“四项紧急措施”,迅速调集了全国可以集中的科技力量,包括一部分刚从国外回来的专家、学者。杨嘉墀作为在国外卓有成就的自动控制专家,参与了筹建中国科学院自动化所、建立自动化技术工具研究室的工作,与其他研究机构一道,率先开展了火箭探空特殊仪表等方面的探索性研究。杨嘉墀决心用一腔热血和聪明才智为中华民族的腾飞描绘最新最美的图画。
1957年10月,苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星“伴侣一号”;1958年1月,美国的人造地球卫星也相继上天。人类探测宇宙的序幕拉开了。
1958年5月,在人大二次会议上,毛泽东这位东方巨人把深邃的目光投向了太空,用征服未知世界的顽强精神和诗人特有的豪迈气概向全党发出“我们也要搞人造卫星”的伟大号召,中国开始了向宇宙空间的挑战。中国科学院成立了以钱学森为组长的“581小组”,专门研究人造卫星问题。自动控制专家杨嘉墀成为这个小组的重要成员。
1958年10月,杨嘉墀参加了中国科学院组织的中国大气物理6人代表团赴苏联考察。他对世界上这一最新技术倾注了极大的热情和精力,希望通过考察能够探索一条发展中国航天技术的道路。在苏联期间,代表团参观了一些科研单位,看到一些高空探测仪器及科技展览馆展出的卫星模型。杨嘉墀忍不住走上前去,想仔细看看火箭的控制系统,陪同参观的苏联官员大惊失色,连忙制止说,参观计划只安排介绍火箭,没有靠近接触火箭的内容。
苏方对航天技术高度保密,说是参观卫星设备要得到赫鲁晓夫的批准,故一直拖延时间,以致使代表团在苏联滞留了两个半月时间,仅考察了一些天文、电离层、地面观测站等项目,未能参观到苏联的卫星研制部门及有关的地面试验设备。
在离苏前夕,杨嘉墀见到苏联卫星与火箭主要设计者之一的布拉高洛夫,向他征求中国发展卫星技术应注意哪几个环节时,这位著名科学家反复说道:“卫星和运载工具都是很大的系统工程,那是要花很多很多钱的,需要雄厚的经济基础。”
回国后,杨嘉墀和考察团的其他科学家愤怒而冷静地联名向上级写了一份报告:卫星研制重点应立足国内,走自力更生道路。鉴于我国目前的科技和工业状况,卫星工程上马的条件尚末完全成熟,建议首先从探空火箭搞起。
1959年6月,西伯利亚的寒流侵袭了中华大地,苏联背信弃义,撕毁协议,妄图扼杀刚刚起步的中国国防尖端事业。根据党中央关于卫星工作的指示精神,中国科学院及时调整了部署,提出了“大腿变小腿,卫星变探空”的近期工作方针。在老一辈科学家钱学森、赵九章、郭永怀等人的领导下,杨嘉墀等一大批中国的科技工作者一刻也没有停止科学的脚步。他们顶着西伯利亚的寒流艰苦创业。在几乎完全空白的基础上,从建立学科、实验设备建设、测试技术配套,到科技干部的培养等各个方面做了大量的工作,并成功地研制了热应力和加载测试系统,为运载火箭测试提供了新的设备,填补了国内空白,为我国火箭技术的发展奠定了坚实的基础。
1963年,我国第一颗原子弹研制成功在即,杨嘉墀又被紧急召到原子弹研制行列,负责研制原子弹爆炸试验配套仪器火球温度测量仪、冲击波压力测量仪及地面震动测量仪,这些仪器的成功研制和应用,为我国首次核试验立了大功。接着他又完成了“火球光电光谱仪”及“地下核试验火球超高温测量仪”的研制工作,并成功地应用于我国首枚氢弹试验和首次地下核试验。
寻找太空中运动的支点
苏联第一颗人造卫星“伴侣一号”进入太空后三个月,便在与大气层发生的剧烈摩擦中被烧毁了。一个更新、更重大的课题展现在科学家们的面前:能否按照人类的意志让卫星安全返回地面?
科学家们从一次次失败中领悟到:必须建立一个健全的、平衡的神经系统,才能使卫星在太空高速飞行、旋转以及准确返回地面的过程中,始终保持稳定的姿态。而三轴稳定姿态控制系统正是实现这一切的关键。
从1965年我国的卫星计划重新启动后,第一颗人造卫星“东方红一号”的研制提上日程。与此同时,返回式卫星的一些预研课题也列入计划。杨嘉墀参加了《关于发展我国人造卫星工作的规划方案》的起草和论证工作,成为了我国第一颗人造卫星东方红一号研制总体组五人成员之一。他在中科院自动化所组建了卫星姿态测量和控制研究室并担任主任,领导科研人员开始了卫星姿态控制系统的方案设计。
为了获取空间大气物理资料,为卫星的设计和改进提供准确的科学依据,美国每年要耗费巨资进行大量的高空试验,甚至每个月都要定期发射探空火箭。而我国经济状况刚刚开始好转,放卫星前不允许搞过多的探空试验,这就要求试验必须一举多得。能不能用别的办法代替探空试验呢?杨嘉墀创造了奇迹,而且是在极端困难的条件下创造的。
由于受到文化大革命的冲击,杨嘉墀一度“靠边站”,被分到研究室当了一名普通的研究员,被取消了接触机密资料的资格。室里的同事们到酒泉发射基地进行探空火箭的发射试验去了,只有杨嘉墀被留在家里。他仔细地思考着、探寻着,论证着,智慧的火花不停地在脑海中闪现:“其实很简单,也很省事,只需在红外地平仪信息处理电路中增加一个自动增益控制线路就行了。”这是一个很小的“手术”,经过试验果然却很灵,完全不必为此再发射探空火箭了,这在国际航天史上还是第一次。
1970年4月24日,我国第一颗人造卫星成功地跃上太空,杨嘉墀的姿态控制系统也圆满地完成了卫星测控。虽然他没有亲临发射场观看这一盛况,但他为能用自己的心血和智慧铸就中华民族的航天壮举而感到无比的欣慰和自豪。
1972年4月,身处逆境的杨嘉墀被周总理点名当上了中国科学技术访日代表团团长,他没有辜负党和人民的信任,打开了中日两国在高科技领域开展科技交流的的大门,并全身心地投入了返回式卫星的科研工作。
1975年11月26日,我国第一颗返回式卫星在酒泉卫星发射中心成功地发射了。可是当卫星运行了一段时间后,却从测控中心传回一组卫星气压过快下降的数据。杨嘉墀知道靠喷气产生反作用力来实现姿态控制的卫星,可能会因氮气耗尽不能按预定计划运行三天,而提前返回地面。形势危急,国防科委副主任钱学森从发射场紧急赶赴渭南测控中心,召集杨嘉墀等科技专家研究对策。
杨嘉墀作为卫星姿态控制系统的主要设计者和技术负责人,对系统了如指掌,在地面作过无数次模拟试验,从未出现过这种现象,为什么上天后却偏偏出现了呢?
有人提议,趁气压尚未降到安全线以下,让卫星提前返回地面,会议室里沉闷了。看着杨嘉墀紧皱着眉头,一直低头在写着什么,钱学森点名请他发表意见。
杨嘉墀放下手中的笔,用沉稳的语调分析说:“从我的计算判断,出现这一现象是因为地面温度高,空间温度低,卫星入轨后,因冷热悬殊,气压下降的速度就会加快,但运行一段时间后,就会稳定下来。坚持三天问题不大,我的意见是按计划进行。”
钱学森采纳了他的意见,迅速做出决策:报告中央,按原计划卫星运行三天后再返回。
杨嘉墀虽然对此很有把握,但事关重大,心中也不免有些紧张。他在漆黑寒冷的冬夜爬上山顶,观测着卫星的运行,一直守到天亮。当得知卫星上的气压完全稳定下来时,才从山上下来。11月29日,这颗返回式卫星绕地球运行了47圈后,按照预定计划平安地着陆了,杨嘉墀的科学思维得到了充分的证实和理想的回报。
钱学森感慨地对杨嘉墀说:“美国在试验返回式卫星的初期,经过多次挫折;直到第13颗卫星才顺利回收。”
科学没有平坦的大道,只有在崎岖的山路上不懈攀登的人,才能达到光辉的顶点。杨嘉墀以一颗执著的心努力工作着,坚持不懈地辛勤耕耘着,终于摘下了姿态控制系统这颗太空明珠。卫星姿态控制系统方案设计取得突破性进展,尤其是在姿态测量系统设计中,他提出采用轨道陀螺罗盘解决偏航姿态测量问题;为了改善红外地平仪的性能,他创造性地提出在红外地平仪信息处理电路中增加自动控制电路。他十分重视模拟和物理仿真试验,通过反复研究、设计、试验,攻克了一个又一个难关。他主持设计的星上三轴稳定姿态控制系统,在十余颗返回式卫星的发射及运行中,从未发生过故障,完全满足了使用要求。这项成果于1978年荣获全国科学大会科研成果奖和1985年国家科技进步特等奖。
1980年以后,杨嘉墀担任“实践二号”科学试验卫星的总设计师,参加了“一箭三星”研制和飞行试验的全过程,他进行了大量的故障分析,解决了许多关键性技术问题。1981年9月20日,我国一箭三星发射成功,“实践二号”三颗卫星取得了许多重要试验成果。
1996年6月,在英国牛津大学灯火辉煌的报告大厅里,正在举行国际自动控制联合会第八届空间控制讨论会。这是世界第一流的自动控制技术权威和著名专家学者的盛会。中国的自动控制专家杨嘉墀博士正在宣读题为《中国近地轨道卫星三轴稳定姿态控制系统》的论文,激越的声音在大厅里回荡;“对于近地轨道的卫星来说,由于气动干扰力矩较大,必须采用主动式姿态控制系统,使卫星稳定在对地的轨道坐标系上……”整个会场鸦雀无声。有人递上一张纸条,向杨嘉墀博士置疑。杨嘉墀微笑着环视着大厅,他打着手式用中国人的自豪解释说:姿态控制的任务是保持卫星的方向和平衡稳定,如果说有什么奥秘,那就是要在太空寻找一个点,一个运动着的支点。”
多么通俗而又富有科学哲理的比喻!全场顿时响起了暴风雨般的掌声。在这次会上,杨嘉墀当选国际宇航联合会执行局副主席,成为担任此职的第一个中国人,并获得了国际自动控制联合会空间委员会副主席和国际宇航科学院院土的殊荣。
为我们民族的腾飞干杯
1975年,杨嘉墀归国后第一次率团出访美国,参加国际自动控制联合会大会。当年他在美国研制的自动光谱记录仪获专利后,由美国一家公司生产,杨嘉墀获得两千美元的分成,由朋友王安代收保存。此次来美国,杨嘉墀用这笔钱买了一台“王安电脑”,因为实验工作正需要电脑。他十分高兴地把电脑带回国,装备在中国空间技术研究院的实验室里,用于研究工作。
五年之后,杨嘉墀又应邀参加美国仪器仪表学术会议。会议安排代表们参观美国著名的王安电脑公司。在杨嘉墀曾经生活过的风景名城波士顿,他与年轻时的朋友——世界著名的电脑大王王安久别重建了。
他们那段不寻常的共同生活又浮现在眼前:在江苏省立上海中学读书时,王安比杨嘉墀高一届,后来相继考入上海交通大学电机系,共同经历了民族屈辱的岁月;到美国后,他们又同在哈佛大学攻读,为了省钱,两人合伙到坎布里奇租下一间宿舍,一住就是几年,直到他们各自结婚才分开。
王安让公司的美籍华人带着代表们继续参观,他与杨嘉墀悄悄钻进一辆高级超豪华型轿车。他俩一起来到哈佛大学,来到坎布里奇,寻找着昔日生活的痕迹。杨嘉墀回国后,两人走上了不同的生活道路。王安拥有世界一流的电子技术工厂和大批科技人才,成为世界赫赫有名的实业家和大富翁。而杨嘉墀却投入了新中国的科研工作,创造了“两弹一星”震惊世界的伟大民族辉煌,特别是在领导研制我国返回式卫星姿态控制系统及数据分析指标上达到了国际先进水平,成为享誉中外的空间自动控制专家。尽管杨嘉墀在经济上远远不如王安富有,但在不同的道路上,两人同样是强者。
他们谈论起祖国电子技术发展的新趋势,电子工厂的设备更新,人才培养和科学化管理;谈到国内各种卫星的研制进展、日趋成熟的“长征”系列运载火箭和航天事业发展的光辉前景……
王安被老同学的激情所感染,当晚,他亲自为杨嘉墀操办了一桌丰盛的中式家宴。王安为杨嘉墀斟满一杯白兰地,兴奋地举起了酒杯:“来,为老同学的成就干一杯!”
杨嘉墀满面红光地站起来,微笑着补充道:“为我们民族的腾飞干杯!”
杨嘉墀(1919-)
江苏省吴江县人。中共党员。卫星和自动控制专家,中国科学院院士,国际宇航科学院院士。
1941年毕业于上海交通大学电机系。1947年赴美国哈佛大学应用物理系学习,获博士学位。1950年后任美国宾夕法尼亚大学研究员、美国洛克菲勒研究所高级工程师。1956年回国后,历任中国科学院自动化研究所研究员、室主任、副所长,北京控制工程研究所副所长、所长。1968年后,任中国空间技术研究院副院长,航天工业部总工程师。
长期致力于我国科学技术和航天事业的发展。参与中国空间技术发展规划的制定,是中国科学院早期开展航天技术研究的专家之一。长期从事卫星的姿态控制和总体设计工作,领导和参加我国第一颗人造地球卫星姿态测量系统的研制。在我国返回式卫星姿态控制系统方案论证和技术设计中,提出、一系列先进可行的设计思想。领导研制的返回式卫星姿态控制系统及数据分析指标达到当时国际先进水平。指导研制为原子弹爆炸试验所需的检测技术及设备等重大科研项目。
1984年获航天部劳动模范称号。1985年获国家科技进步特等奖。1987年获国家科技进步二等奖。1999年获"两弹一星功勋奖章"。
编/杜松