科技日报记者 付毅飞
2003年,国际小行星中心将编号为11637号的小行星命名为“杨嘉墀星”,以纪念这位中国科学院院士对中国航天事业作出的贡献。
在杨嘉墀留学归国时,中国航天事业从一张白纸起步。此后50年,无论是两弹一星、载人航天,还是探月北斗……几乎每一个关键时刻,背后都有他的身影。
2006年,杨嘉墀溘然长逝。他的学生、“人民科学家”国家荣誉称号获得者叶培建十分悲痛,献上挽联:“出吴江,学哈佛,归国效力,八十七,做人做事皆楷模;精仪表,掌自动,再领信息,八六三,两弹一星建奇勋”。
今年是杨嘉墀逝世20周年,让我们重温他的故事。
“可以依靠自己的力量发展尖端技术”
1956年8月,一艘客轮驶入中国港口。37岁的杨嘉墀和妻子、女儿站在甲板上,身边堆着几十个大箱子。箱子里装的不是普通家当,而是示波器、振荡器、电压表……后来有人说,杨嘉墀把一个实验室搬回了祖国。
这些科研仪器,是杨嘉墀变卖了在美国的全部家产换来的。
回国前,杨嘉墀在美国已经小有名气。他研制的快速模拟计算机和快速自动记录吸收光谱仪等生物医学用电子仪器,被业界称为“杨氏仪器”。才华横溢的他,被宾夕法尼亚大学聘为副研究员。
祖国的召唤,让他放弃了这一切。杨嘉墀对妻子说:“咱们快回去吧,别等人家把祖国建设好了才回去,那就不像样了。”
归国后,杨嘉墀投入到中国科学院自动化研究所的筹建工作中,担任自动化技术工具研究室主任,率先开展火箭探空特殊仪表等探索性研究。
1957年10月至1958年1月,苏联和美国相继发射人造卫星。考虑到研制人造地球卫星对科学技术发展的意义,1958年中国科学院成立“581”组,专门研究卫星问题,钱学森任组长,杨嘉墀是成员之一。
那时中苏关系开始恶化,中国科学院组织考察团前往苏联学习,却并未接触到核心技术。杨嘉墀分析,当时我国并不具备发射人造卫星的工业基础和科技水平,光靠一腔热血是不能让火箭上天的。他建议,我国发展空间事业应立足国内现状,坚持自力更生,一步一个脚印,从探空火箭搞起。
1963年初,中国科学院接到秘密指令:研制用于核爆炸试验的火球温度和亮度测量仪、冲击波压力测量仪和地震波振动测量仪。只有用这些仪器测量出详细的数据后,才能确认原子弹的威力有多大。杨嘉墀担任技术总负责人。
这次任务,时间紧、难度极大。虽然此前“581”组研制的特种仪表能提供一定基础,但原子弹爆炸瞬间亮度范围极宽、光闪得很快,亮度到底能达到多少,就连多次试爆过的美国、苏联也没有记载。
凭借渊博的知识、深厚的功底,杨嘉墀在已有工作的基础上,提出了利用太阳光能量做试验的方案,并与有关单位合作,取得了大量试验数据。他还创造性地提出采用反馈式光电倍增管线路的大量程温度测量仪方案,以及采用变磁阻式压力传感器方案,从技术上为整个研制工作开辟了道路。
在此期间,他带领大家夜以继日地工作,周末节假日也几乎不休息。1964年4月,仪器研制工作终于完成。
1964年10月16日,我国第一颗原子弹成功试爆,现场97%的仪器记录准确,获取大量实测数据。
紧接着,杨嘉墀带领同事完成了火球光电光谱仪和地下核试验火球超高温测量仪的研制工作。它们被应用在我国首枚氢弹试验和首次地下核试验中。“原子弹和氢弹的突破与武器化”科研成果,后来获国家科技进步奖特等奖,中国科学院自动化研究所承担的“核爆试验检测技术及设备”作为分项目也获奖。
杨嘉墀说:“值得庆贺的不仅是获得荣誉,更在于这些成果再次说明,中国人民完全可以依靠自己的力量发展尖端技术,我们拥有不容低估的科技开发实力。”
“能为国防建设作贡献,我非常高兴”
1965年,我国重启人造卫星研制计划。杨嘉墀参与了《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,并作为我国第一颗人造卫星的设计研制总体组成员之一,组建了卫星姿态测量和控制研究室以及地面测控用数据处理设备研究室。
从“东方红一号”开始,中国航天事业的一个个重大突破和进展,浸透着他的汗水和心血。
1975年11月26日,中国第一颗返回式卫星由长征二号运载火箭发射升空。这是中国航天史上重要的一步——如果成功,我国将成为继美、苏之后第三个掌握卫星回收技术的国家。
卫星姿态控制系统由杨嘉墀主持研制,采用他设计的“三轴稳定系统”。他在规划阶段就明确提出要以返回式卫星为重点。事实证明,这个判断对中国航天发展意义深远。
按照原定计划,卫星在轨运行3天后,在指定地点回收。然而卫星入轨仅一天,氮气储量突然断崖式下跌。这让所有人大吃一惊。若故障源于氮气泄漏,依靠喷气反推实现姿态控制的卫星,随时可能丧失姿态稳定能力,面临无法返回的风险。杨嘉墀和同事面前有两个选择:要么冒险继续执行原定计划,要么提前下达回收指令。
紧急会议上,多数专家主张“提前‘回家’总比回不来强”。大家举棋不定时,任务总指挥钱学森看向了在埋头计算的杨嘉墀。
杨嘉墀坚定地表示,氮气含量足够支持卫星飞3天。“当时我根据遥测参数计算,心中已经有底了。氮气下降是温度变化引起的,不是泄漏。”他说。
不过,杨嘉墀也有些后怕。多年后,他坦言:“当时我胆子也够大的。即使氮气够用,别的地方也可能出问题呀。”
钱学森当场采纳了他的意见,让卫星再“飞一会儿”。然而,杨嘉墀并不轻松,那两天都没睡好觉。他总是一个人爬到山顶去,等卫星经过渭南测控中心上空,在寒风中验证自己的计算结果。
1975年11月29日,卫星在预定地点成功着陆,按计划飞行了3天47圈。钱学森的眉头舒展开来,向杨嘉墀说了4个字:“控制有功”。
从1975年至1987年,中国成功发射10颗返回式卫星,星上使用的都是杨嘉墀主持研制的三轴稳定姿态控制系统。
1979年,在国际自动控制联合会第八届空间控制讨论会上,杨嘉墀参与撰写的《中国近地轨道卫星三轴稳定姿态控制系统》论文,进一步奠定了我国在国际空间自动控制领域的地位。
回顾科研经历,杨嘉墀说:“在国外时,我也曾怀疑回国后英雄无用武之地,没想到国内有这么广阔的科研天地,没想到我还能为国防建设作贡献,我非常高兴。”
“光看眼皮底下的,不是好科学家”
除了在技术上的卓越贡献,杨嘉墀还有高瞻远瞩的战略眼光。
1986年,面对美国“星球大战”计划、欧洲“尤里卡”计划带来的全球高技术竞争压力,他与王大珩、王淦昌、陈芳允三位科学家联名给中央写信,建议跟踪研究外国战略性高技术发展。
信中的话至今读来仍令人动容:“必须从现在抓起,以力所能及的资金和人力跟踪新技术的发展进程。须知,当今世界的竞争非常激烈,稍一懈怠,就会一蹶不振。此时不抓,就会落后到以后翻不了身的地步……”
邓小平读信后当即批示:“此事宜速决断,不可拖延。”这就是后来深刻改变中国科技格局的“863计划”。
杨嘉墀的战略眼光,不仅体现在重大科技决策上,也体现在科研方向的前瞻判断中。
中国科学院院士、中国空间技术研究院研究员吴宏鑫说,1978年他原本在研究卫星控制方案,杨嘉墀建议他转做航天器自适应控制研究。吴宏鑫问:“这东西现在有用吗?”杨嘉墀说:“现在没有用,但未来一定会有用。你要想好了,若要干,至少要准备坐十年冷板凳。”这样一说,吴宏鑫反倒愿意干了。这个在当时极为前瞻的研究领域,成为吴宏鑫此后的工作方向。
如今,航天器智能控制已成为航天领域的热点方向,在我国航天重大工程中发挥了重要作用。回想当年,吴宏鑫感叹:“杨先生那个时候就已经想得很远。他曾说过,搞研究的要看到20年之后,光看眼皮底下的,不是好科学家。”
2005年,86岁的杨嘉墀与屠善澄、童铠、王礼恒、戚发轫、张履谦等科学家联名,起草了《关于促进北斗导航系统应用的建议》。这份建议很快得到国家领导人的批示,有关部门迅速作出安排。
这是杨嘉墀在失去知觉之前,向国家提出的最后一项重大建议。
晚年,杨嘉墀写道:“我期望我国航天技术将不断占领科技高地:到21世纪中叶能够与世界空间大国在航天科技领域并驾齐驱,为人类作出更大的贡献。”
如今,中国人在太空建成了自己的空间站、从月球取回了土壤样品,北斗系统实现全球组网,火星探测也已成为现实……杨嘉墀曾经期待的事,正稳步推进,逐一实现。
在太空里的“杨嘉墀星”,能够“看到”这一切。

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