一、天上有了“中国星”
在人类历史上,远洋航海技术的兴起,促成了世界贸易的发展、市场的开辟和科学的进步等一系列成就,拉开了“全球文明”的序幕。
在1981年召开的国际宇航联合会第32届大会上,科学家们达成一个共识,陆地、海洋、大气层和外层空间分别被称为第一、第二、第三和第四环境,而第四环境是随着航天技术的诞生而出现的。在此之前,人类只能在第一、第二和第三环境里活动。
航天技术的发展,把人类的活动范围扩展为陆、海、空、天四大疆域,拉近了太空与人类的距离,为人类认识、开发和利用太空,提供了重要的手段,从而引发了人类文明史的又一次重大飞跃。特别是,载人航天技术的兴起,使人类走出了地球摇篮,到达浩瀚无边的太空,开始了“太空文明”的新时代。在这个时代中,地球是人类生存之本和一切物质财富之源的断言已经过时,宇宙空间以其无穷无尽的宝贵资源吸引着人们去开发和利用。
航天技术的发展推动了整个科学技术体系的进步,改变了人类基于地面所形成的许多传统观念,把新视野拓展到宇宙的深处。
我们生活的地球之外的太空,是陆地、海洋和大气层之外的新空间,那里有太阳能、强辐射、高洁净、高真空、微重力、高远位置,以及很多地球上所缺乏的资源,在这个轨道高度上运行的载人航天器,可以进行地球环境与资源探测、开展生命科学和空间医学实验等太空活动。
第二次世界大战后,世界上的发达国家投入大量的人力、物力进行航天领域的探索,开展了一场此起彼伏的太空竞赛。
当时的苏联领导人赫鲁晓夫从“斯普特尼克1号”卫星的成功发射中,认识到航天技术的发展对提升苏联的国际地位会起到很大的作用,而且在外交层面上,如果有了这张王牌就可以增加谈判的筹码,因此他积极地支持苏联的太空计划。1958年,在航天专家科罗廖夫的带领下,苏联正式开始了载人航天的研制工作。1961年,苏联航天员加加林完成了人类的第一次太空飞行。1965年,苏联航天员列昂诺夫实现了人类的首次太空行走。
苏联屡屡夺得太空竞赛的头筹,让美国人耿耿于怀。为了展现自己的实力,不甘落后的美国人把目光瞄向了更加遥远的月球。
1958年,美国制定了一项“太空法案”,以法律的形式确定了太空研究的计划、方向和目标,并且成立了国家航空航天局,也就是后来人们熟悉的NASA,把有关航空航天的发展计划都纳入NASA之中。8月8日,NASA正式接手载人航天计划,并于不久后公布了“水星号”载人飞船计划。1961年美国组织了庞大的阿波罗登月计划,动员了两万多家公司,42万人,120所大学参加。1962年2月20日,美国航天员约翰·H·格林乘坐“友谊7号”飞船实现了美国人的航天梦。1969年,“阿波罗号”飞船载着美国航天员阿姆斯特朗和奥尔德林首次完成了神奇的月球之旅,终于在这场竞赛中把苏联甩在了后面。
由于N1重型运载火箭多次发射失败,苏联明智地调整了方向,放弃登月计划,开始大力发展载人空间站,并研制出了足以令其自豪的“联盟”系列飞船。
20世纪60年代末期,人类对太空的开发逐渐回到了它的本质。美苏两国都意识到太空不应只是各自炫耀实力、增加政治资本的地方,如何开发利用太空资源、开展应用型研究,成为两国领导人和科学家们思考的问题。
20世纪50年代中期,朝鲜战争的硝烟还未散尽,新生的中华人民共和国百废待兴。刚刚走出战火的中国人,从过去百年的屈辱史中深刻地体会到落后就要挨打的道理。虽然中华人民共和国的成立,结束了国内几十年的战乱,但在国际上还没有相应的地位,加之美苏之间的“冷战”升级,中华人民共和国的最高领导人毛泽东意识到,要想拥有独立的主权,在国际事务中以一个大国的身份出现,就必须在军事发展中掌握某种决定性的力量。特别是抗美援朝战争期间,由于中国的武器不如美国,我们在战场上吃了很多亏。在这种情况下,毛泽东提出了“向科学进军”的目标,明确要以原子弹和导弹为重点,发展尖端科学技术事业,迅速赶上世界先进水平。
1955年1月15日,毛泽东在中南海的住处召集中央书记处的全体成员开了一次扩大会议,作出了一项重大决策——发展航天和原子能事业,从此拉开了火箭、导弹和人造卫星研制的序幕。
这一年,一名留学海外的中国科学家受到了毛泽东和周恩来的关注,他就是钱学森。钱学森是近代科学巨匠、20世纪世界最杰出的航天工程专家冯·卡门的学生,空气动力学第三代世界级权威,工程控制论的创始人,是20世纪应用科学领域最为杰出的科学家之一。20世纪40年代,钱学森的著作《工程控制论》出版,标志着他在学术成就上已经与冯·卡门齐名,成为闪耀于航空航天领域的巨星之一。当时,他正和冯·卡门一起从事空气动力学、固体力学和火箭、导弹的研究。中华人民共和国成立时,他是美国加州理工学院喷气推进中心主任、教授。
中华人民共和国的成立,让钱学森看到了民族复兴的曙光。1950年,他决定以探亲的名义回国,却遭到美国当局无理拘禁,在联邦调查局特务的监视下被滞留长达5年之久。直到1955年10月,在周恩来总理的亲自安排下,中国代表在中美大使级会谈中经过多次严正交涉,钱学森一家才得以安全回到祖国。44岁的钱学森从此伴随着中国的航天事业,走上了艰辛的创业之路。
也是1955年,为培养国防科技的尖端技术人才而成立的哈尔滨军事工程学院初具规模。这年12月,哈尔滨军事工程学院火箭专业的教授任新民、周曼殊、金家骏3人,联名给中央军委写信,提出了在中国研制导弹武器和发展导弹技术的建议。
年底,钱学森到哈尔滨军事工程学院参观时,院长陈赓握着钱学森的手问:“你看,咱们中国人搞导弹行不行?”
钱学森毫不犹豫地回答:“外国人能干的,中国人为什么不能干?难道中国人比外国人矮一截?”
钱学森的话令陈赓感到很振奋,连声说:“好!我就要你这句话。”
1956年是中国航天史上一个值得永远记念的年份。元旦那天,叶剑英请陈赓、钱学森到家里吃饭,席间又谈起导弹的问题,陈赓提议,立即去找周恩来汇报。周恩来听完后,很赞同他们的想法,对钱学森说:“你们写个报告吧。”
1月25日,毛泽东主席在最高国务会议上说:“中国人应该有一个远大的规划,要在几十年内,努力改变中国在经济上和科学文化上的落后状况,迅速达到世界上的先进水平。”他还提出一个思考已久的想法,“从现在起,我们抓紧时间,埋头苦干,争取在第三个五年计划的末期,使我国原子能、火箭等最急需的科学技术接近世界先进水平。”
按照周总理的要求,2月17日,钱学森向中央提交了他回国后的第一份意见书。这份由他亲自撰写的意见名为《建立我国国防航空工业的意见书》,第一次系统地提出了发展我国航天技术的建议,对中国火箭和导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案。报告受到了中央的高度重视,2月22日,周总理把这一意见书呈送给了毛泽东主席。自此,中国的导弹研制工作,正式提上了议事日程。
制定这样一个严谨系统的科学规划,是新中国有史以来的第一次。
3月14日,在周恩来总理的主持下,国务院成立科学技术规划委员会,陈毅、李富春、聂荣臻等开国元勋们组织全国600多名科技人员,经过长达7个月的广泛调研、周密筹划,新中国的第一份科学技术发展规划诞生了。这份《1956~1967年12年科学技术发展远景规划纲要》(以下简称《纲要》),从自然条件及资源、矿冶、燃料和动力、机械制造、化学工业、土木建筑、运输和通信、新技术、国防、农业林业牧业、医药卫生、仪器计量和国家标准、若干基本理论问题与科学情报等13个方面,明确了“重点发展,迎头赶上”和“以任务带科学”的发展方针,提出了57项重大任务、616个中心问题,并综合提出原子能的和平利用、无线电电子学中的新技术、喷气技术、生产过程自动化和精密仪器等12个重点任务。其中,《纲要》的第37项《喷气与火箭技术的建立》就是在钱学森的主持下,由任新民、沈元、王弼等专家共同完成的,他们提出的目标是,在这12年内使中国的喷气和火箭技术走上独立发展的道路。
任新民和钱学森一样,也是中国航天事业的主要奠基人之一。1949年,新中国即将成立的消息传到美国。正在美国布法罗大学任教的任新民,放弃了刚刚获得一年的职位,毅然回到祖国,还参加了中国人民解放军,成为一名现役军人。很快,任新民又作出了人生中的第二次选择,由机械工程专业改为导弹研制,投身到新中国的国防科技事业当中,从此再也没有改变。
中国航天事业发展初期的主要任务是为国防建设研制各类导弹。导弹的发射、飞行过程实际上就是火箭技术的一部分,特别是弹道导弹,起飞后直接冲出了大气层,在太空飞行的部分,更是需要雄厚的航天技术来支撑。
1956年4月,周恩来主持召开中央军委会议,根据钱学森的建议,决定组建一个导弹航空科学研究方面的领导机构——航空工业委员会,由时任中央军委副主席的聂荣臻担任主任,黄克诚、赵尔陆担任副主任,委员有王士光、王诤、安东、刘亚楼、李强、钱志道和钱学森。在此基础上,5月10日,聂荣臻向国务院和中央军委报送了《关于建立我国导弹研究工作的初步意见》,建议成立专门的导弹研究院,立即开展导弹技术的研究和技术干部的选调培养工作。5月26日,周恩来再次主持中央军委会议,确定由航空工业委员会负责组建导弹管理局(国防部五局)和导弹研究院(国防部第五研究院),开始筹备导弹的研制发展规划。鉴于当时薄弱的经济和技术现状,周恩来对聂荣臻说:发展导弹不能等一切条件都具备了才开始进行,而应当采取“集中力量、突破一点”的方针,逐步开展起来。
1956年,中国人民解放军全面实行军衔制。金秋的一天,北京西郊的解放军466医院,一批解放军将帅们穿着崭新笔挺的55式军服走进简陋的职工食堂,参加一个后来被写入中华人民共和国航天史册的庄严仪式。中华人民共和国代国歌《义勇军进行曲》奏完之后,聂荣臻元帅对着台下的两百多人,代表国务院和中央军委宣布了一个振奋人心的消息,“经过中央军委批准,国防部第五研究院今天正式成立了”。说到这儿,他转过头来看了看坐在身边的钱学森,指着他说:“这位就是大名鼎鼎的科学家钱学森先生,他现在是国防部五局的副局长,从今天开始,由他兼任第五研究院的院长,领导大家从事火箭和导弹的研究工作。”在如雷的掌声中,钱学森站起身,微笑着向大家深深地鞠了一躬。聂荣臻接着说:“在座的各位,都是中国火箭事业的奠基人,现在人手虽少,但只要大家团结一心,艰苦奋斗,中国的火箭、导弹事业,一定会有美好的前景。”聂荣臻还明确了国防部第五研究院(以下简称“五院”)的建院原则,“以自力更生为主,力争外援和利用资本主义国家已有的科学成果。”这一原则得到毛泽东、周恩来的认可,后来,逐渐成为我国国防科技事业,乃至整个科技事业的基本建设方针。
这一天是1956年10月8日,中国火箭、导弹事业正式启动奠基。火箭、导弹既是国家防卫重器,也是发展航天事业的首要工具,所以,这一天也被作为了中国航天事业创建的纪念日。
国防部五院成立后的第一件事,就是组织有关专家学者对刚刚进院工作的大学生进行入门知识培训。授课的教员都是参加五院创建工作的著名专家,钱学森主讲导弹概论,史超礼主讲航空概论,梁守槃主讲喷气发动机原理,庄逢甘主讲空气动力学,朱正主讲制导概论……通过集中学习,大家对火箭、导弹的基本知识有了初步的了解,为接下来的工作开了个好头。
11月16日,第一届全国人大常委会第五十一次会议决定,设立“中华人民共和国第三机械工业部”(后改名为二机部),主管我国核工业的建设和发展工作,并任命宋任穷为部长,刘杰、袁成隆、刘伟、雷荣天、钱三强为副部长。
至此,中国研制原子弹、导弹的大幕徐徐拉开。
1957年12月24日,一列从莫斯科出发的专列抵达了中国北京。车上的102名苏联火箭技术人员给中国的专家们带来了一份厚礼——两枚P-1近程地地导弹。这两枚导弹运抵五院驻地后,五院领导立即组织全院人员参观,并请专家进行讲解。通过对实物的学习,大家对导弹和发动机有了初步的感性认识。在此基础上,科技人员兵分两路,一部分人员由任新民领导,进行发动机的测绘;另一部分人员则由梁守槃领导,进行发动机试验设备的初步设计……
正当中国的航天事业在一穷二白中迈出第一步时,美苏两国已经分别开始了各自宏大的航天计划,他们把航天领域的较量看作是国家实力的角逐,都渴望凭借举世瞩目的成就从气势上压倒对方。仅1951年和1952年,苏联就发射了6枚生物探空火箭。到1956年,苏联已累计发射了22枚火箭,上天进行试验的狗也达到20只。美国也毫不示弱,在1955年3月10日向全世界宣布了他们的“先锋计划”,准备短期内连续发射多颗卫星上天。就在美国为他们的这一计划沾沾自喜时,苏联却捷足先登,于1957年10月4日,率先发射了人类的第一颗人造地球卫星,成为世界上第一个掌握了卫星发射技术的国家。
1957年11月1日,毛泽东应邀参加纪念十月革命40周年的活动,率领中国代表团出访苏联,钱学森也在代表团的行列中。毛泽东抵达莫斯科的第二天,苏联又发射了第二颗人造地球卫星。
苏联的人造卫星抢先于美国升空,这无疑对同为社会主义阵营的中国是一个巨大的鼓舞,也促使毛泽东意识到航天事业在国家发展中的战略意义,只有拥有足够的和平盾牌,才有对战争说“不”的资格。他在随后举行的社会主义国家共产党和工人党代表大会的开幕式上,用亢奋的语气对苏联领导人赫鲁晓夫说:“希望你们在不长的时间里,再抛一个更大的东西上去,把资本主义世界远远抛在后边。那样,我们社会主义国家的日子就更加好过了,全人类就‘免于恐怖’了。”
毛泽东讲这番话时,坐在台下的钱学森默默地回想了一遍百天之内世界上发生的事情——苏联发射世界上第一颗洲际导弹,美国的人造卫星也正在不甘落后地进行着……钱学森意识到,一场世界范围的航天竞赛已经拉开帷幕。在这风云变幻的世界中,要想建立一套可靠的国家安全体系,导弹和卫星是必不可少的。特别是未来战争中,卫星将成为获取重要情报的工具,一旦战争爆发,对没有这项技术的中国来说,后果不堪设想。
想到这儿,钱学森坐不住了,散会后立即向毛泽东请求提前回国。毛泽东从钱学森的目光中,看出了这位科学家“只争朝夕”的决心,便批准了他的请求。
钱学森一回到北京,就接连召集了几次记者会,热情地向记者们介绍卫星、火箭的知识,介绍研制导弹、发射卫星的意义。在中国科学院、自然科学学会和科普协会联合主办的庆祝苏联十月革命40周年的大会上,钱学森又专门做了一场《喷气技术与人造卫星》的专题报告。他开阔的视野、前瞻的眼光、丰富的知识和富有激情的表达,瞬间便激发了科技工作者心中的强国心愿和飞天梦想。钱学森精心安排的这一系列活动,不仅对科技界是一次摩拳擦掌的鼓动,也在全社会唤起了一阵强劲的“卫星热”,各界人士纷纷致信钱学森,建议尽快实施中国的太空计划。
1958年1月31日,美国的“探险者一号”卫星发射成功,世界上第二个拥有卫星发射技术的国家诞生了。这个消息极大地震动了毛泽东。面对新的国际形势和高技术发展的迅猛势头,他下决心要鼓足干劲追赶世界了。
1958年5月17日,党的八大二次会议,在讨论中央工作报告时,身为八届中央候补委员、中国科学院党组书记的张劲夫,向毛泽东、周恩来等中央领导正式反映了科学家们的建议,他说:“苏联老大哥的卫星已经上天了,资本主义的美国也发射了卫星,我们中国既是火箭的故乡,又是社会主义国家,无论如何也应该搞出自己的人造卫星。”
张劲夫之所以在这个时候发言,是因为不久前,钱学森和竺可桢、赵九章等科学家联名正式向中央建议开展人造卫星的研制工作。张劲夫的话唤起了大家的共鸣,会场顿时热闹了起来,代表们议论纷纷……
毛泽东默默地听着大家的发言,不动声色地大口吸烟,等大家说完,他猛吸几口烟后,站起身来说:“苏联去年把卫星抛上了天,美国几个月前也把卫星抛上了天。那么,我们中国怎么办?”说到这儿,毛泽东把话停了下来,环视了会场一周后,大手一挥,说:“我们也要搞人造卫星!”
毛泽东的这番话道出了代表们的心声,也等于同意了科学家们的建议。会场顿时掌声雷动,毛泽东微笑着看着大家,等掌声平息后,又接着说:“我们要抛就抛个大的,要干就干一两万千克的,不干美国鸡蛋大的。”毛泽东所说的“鸡蛋大的”东西,是指美国在1958年1月31日发射的“探险者一号”人造卫星,这颗卫星的重量只有8.2千克。毛泽东用幽默的语言表明了自己的态度,新中国不仅要让卫星上天,而且还是一颗重型卫星。
八大二次会议结束半个月后,主管国家科技工作的国务院副总理聂荣臻元帅按照毛泽东的要求和周恩来的指示,组织张劲夫、钱学森等领导和专家召开会议,专门讨论研制卫星的实施方案。这次会议上,成立了中国的第一个星际航行委员会,由钱学森、裴丽生、赵九章等科学家负责组织与规划工作。
这次会议后,中国科学院和国防部五院将人造卫星的研制列为1958年的首要任务,重点研制高能推进剂运载火箭和重型卫星,计划在1959年新中国成立10周年之际,将第一颗人造卫星送上天,这个设想被称为“581工程”。同时组成了以钱学森为组长,赵九章、卫一清为副组长的“581”领导小组,具体组织实施人造卫星、运载火箭、卫星探测仪器设计以及空间物理的研究工作。
这项工程之所以被称为“581”,还有一个原因。1958年1月,钱学森和几位与他齐名的科学家从国际形势出发,在向中央的联名建议中,描绘了一个大胆而浪漫的设想——上天、入地、下海。入地,说的是探测地球深部资源的核心技术;下海,指的是研制海军潜艇;上天,就是发展人造卫星和载人航天。这份报告第一次公开表达了中国开展载人航天的意向。这几位科学家除了钱学森之外,还有郭永怀、贝时璋等。
研制导弹,得有一个试验的地方。结合苏联专家的意见,靶场勘察小组把靶场的场址选在了内蒙古额济纳旗巴丹吉林地区。1958年3月,正在朝鲜战场上的志愿军第20兵团,接到了回国组建靶场机构的命令,并组成以工程兵司令员陈士榘上将为领导的,以志愿军第20兵团领导机关为基础的特种工程指挥部,调集工程兵、铁道兵等数万人的施工部队开赴内蒙古的大漠深处,兴建我国第一个导弹、卫星试验靶场。
数以十万计的工程兵、铁道兵、通信兵、特种工程部队、汽车运输部队、建筑工人和科研院所的精英,从全国各地秘密进入西北大漠,惊醒了沉睡千年的戈壁滩,开始了建设导弹、原子弹研制试验基地的浩大工程。邓稼先、朱光亚、彭桓武、任新民、王淦昌、程开甲、于敏……一大批科学家消失在大漠深处。
这一年,美国人已经进行了66次核试验和成百上千次导弹试验,而中国的科技人员还没有见过火箭是什么样。主持组建导弹试验基地的孙继先将军拍着桌子说:“没见过又怎么样,我们就是不信这个邪。他们能造导弹,咱们就搞不出来?搞!”一个月后,战略导弹训练大队宣告成立,并从全军及科研院所、地方院校选调了上万名干部和科技人员,投入到运载火箭的研制行列。
按照毛泽东“我们要抛就要抛大的”指示,钱学森等科学家提出了卫星研制的计划方案:第一步,发射探空火箭;第二步,发射小卫星;第三步,发射大卫星。任务的分工是:运载火箭以国防部五院为主,探空火箭和卫星及其观测工作以中国科学院为主。
科学家们从有限的公开发表的资料的字里行间,努力寻找有关空间科学技术的线索。中国科学院选择研制探空火箭作为叩开太空之门的前奏,为此成立了上海机电设计院,负责卫星总体设计和研制。
1958年8月20日,聂荣臻签发了由钱学森主持起草的《关于12年科学规划执行情况的检查报告》。这份报告第一次明确了发射卫星对于推动尖端科技的意义:发射人造卫星,将使尖端科学技术加速前进,开辟科学研究工作的新领域,为导弹技术储备后备力量。人造卫星上天,是洲际弹道导弹成功的公开标志,是国家科学技术水平的集中表现,是科学技术研究工作向高层空间发展的不可缺少的工具。
8月28日,毛泽东在中南海的书房中,专门请周恩来、聂荣臻、宋任穷、钱三强、钱学森等人讨论卫星研制方案。
“两弹一星”的研制初期,苏联在技术和专家方面给予了中国一定的支持和帮助。但从1958年开始,中苏关系日渐恶化。按照1957年中苏两国签订的《关于在特种技术方面给予中国援助的议定书》,苏联应为中国提供火箭和导弹模型以及技术说明书,并支援一部分火箭燃料。但在具体实施过程中,苏联却没有完全履行这个承诺。这个问题一直困扰着钱学森。钱学森汇报说,我们的火箭导弹有理论基础,如果按照此前与苏联签订的协议,苏联尽早提供模型,三五年之内就会有大的技术突破。而最关键的火箭燃料问题,苏联答应给,却迟迟没有运来,迫使研制工作停步不前。
听到这里,毛泽东的眉头渐渐锁紧了。钱学森发现后,把话停了下来,扭头看了看周恩来。周恩来点点头示意他说下去。钱学森又开始继续自己的话题,但显然调整了发言的逻辑,“虽然条件有限,但好在全国上下都动起来了。我们准备先集中力量搞出图纸和模型,在不依靠外援的基础上拿出自己的东西……”
这时,钱学森发现,毛泽东的脸上渐渐有了笑容,“学森同志,你谈得好啊。我们过去的三大战役取得胜利,就是运用了‘集中优势兵力,各个歼灭敌人’的战略思想。我们今天搞建设,发展科技,还是要有大兵团协作的精神,这个思想不能丢,中国人要走自己的路就得这么干!”听了毛泽东的话,钱学森心里有了数,这位共和国领袖的态度十分鲜明,要立足本国,自力更生。
会后不久,中共中央决定成立国防部第五部,负责领导特种部队的组建工作。与之一并成立的,还有以聂荣臻元帅为主任、陈赓大将为副主任的国防科学技术委员会,统一领导国防科学技术工作。
1958年10月,中国导弹综合试验靶场正式组建。8个月后,在距离额济纳旗近千千米的大漠里,中国核试验基地宣告成立。
1959年1月,新年刚过,中共中央书记处就在中南海召开会议,听取“大跃进”运动的汇报。在“极左”思想的影响下,各条战线的负责人都在摩拳擦掌,慷慨陈词,竞相汇报“放卫星”的“战果”。随着汇报的进行,主持会议的中共中央书记处总书记邓小平虽然不动声色地听着,但停止了记录,面前的烟灰缸渐渐堆满了烟蒂。当听到中国科学院党组书记张劲夫说,争取当年之内就让人造卫星上天时,邓小平毫不客气地打断了他的话。邓小平皱着眉头说:“今年放卫星不现实,我们的国力做不到。空间技术系统复杂,不经历从小到大、循序渐进的过程是不可能的,我认为,还是从基础做起的好。”按照邓小平的想法,在当时还没有运载工具的情况下,中国的卫星计划应先从探空火箭开始。
周恩来和聂荣臻非常赞同邓小平的意见,他们在中国科学院提交的报告上郑重批示:搞探空火箭,是我们研究人造卫星的第一步任务。今后要在这方面下足工夫,为以后发射卫星打好基础。中国科学院迅速调整了计划,暂时停止大型运载火箭和人造卫星的研制,把精力集中到探空火箭上来,循序渐进地发展航天技术。
1959年1月6日,上海机电设计院全体人员接到通知,立即赶到上海市科学会堂,聆听中央领导的指示。几千人冒着严寒走进会场时,发现主席台上已经坐好了两个人。其中一个是中国科学院的党组书记张劲夫,大家已经很熟悉了,而他身边的那位领导同志,头发略显稀疏,矍铄的眼神似曾相识,但想不起来在哪里见过。大家正在诧异中,张劲夫开口说话了:“同志们,我和钱学森同志今天专门赶来和大家见面……”
听到“钱学森”这个名字,张劲夫后来的话谁也没有听到,就被雷鸣般的掌声淹没了。钱学森微笑着向大家点了点头。紧接着,张劲夫传达了聂荣臻和邓小平关于“现在放卫星与国力不相称,要调整空间技术研究任务”的指示,要求大家从“放卫星”的狂热中冷静下来,从基础开始,苦战3年,按照“边战、边练、边建”的方针,扎扎实实地突破关键技术,逐步实现卫星上天的任务。
张劲夫传达完聂荣臻和邓小平的指示后,大家把目光集中在身兼国防部五院院长和“581”组长的钱学森身上,期待这位仰慕已久的大科学家能说些什么。但钱学森什么都没有讲,只是用惯常的微笑看着大家。
半年过去了,1959年7月10日清晨,上海机电设计院党委书记艾丁刚刚来到办公室,秘书就送来了一份机要信件。从信封上熟悉的字体,艾丁便知道这是一封至关重要的信件。他戴上老花镜,小心翼翼地拆开信封——
我建议,把上海机电设计院改组为一个设计和试验小型火箭的单位。其中,火箭发动机的推力在3吨以下,使用一般推进剂,不搞复杂的控制系统。调整后的设计院,首先开展小型探空火箭的研制……
信是钱学森亲笔所书。钱学森根据中央关于“运载火箭由国防部五院一家搞”的统一部署,对设计院的发展方向提出明确建议。
根据钱学森的建议,艾丁立即组织专家用了一个多月的时间,对小型探空火箭的设计和试验工作开始研究论证,对此前承担的任务进行了调整重组。8月4日,上海机电设计院向国家科委和中国科学院呈报了《关于加强上海机电设计院发展探空火箭技术的计划任务书》,提出在1960年试验一两种难度较小的探空火箭的目标。
此后,上海机电设计院在王希季等科技人员的密切配合和艰苦努力下,研制探空火箭取得了重大进展。
王希季是著名的卫星与返回技术专家,1921年出生于云南昆明。1947年,考入美国弗吉尼亚理工学院,攻读动力和燃料专业。1949年,获得美国弗吉尼亚理工学院硕士学位。中华人民共和国成立后,王希季主动要求回到祖国,在大连工学院(现大连理工大学)、上海交通大学、上海科技大学担任教授,从事航天型号的研制和空间技术的开发,是中国早期火箭技术研究的组织者之一,他曾主持了中国第一枚液体推进剂探空火箭、第一枚气象火箭、第一枚生物火箭和第一枚取样火箭的研制工作。我国的18种探空火箭中,有12种是由他担任型号负责人研制出来的。王希季创造性地把探空火箭和导弹技术结合起来,提出了中国第一枚卫星运载火箭的技术方案,并主持了“长征一号”火箭的研制工作。
1958年11月,当王希季被调往上海机电研究院担任技术负责人主管运载火箭研究工作时,身为上海交通大学工程力学系副主任的他只有37岁。那时,他既不具备火箭方面的专业知识,也未掌握相关的技术资料,领导的技术人员平均年龄只有21岁,根本就没见识过火箭的“庐山真面目”。没有前人的经验可循,也没有现实的把握可言,只是靠着激情和朝气,王希季和副院长杨南生带领大家边学边干,废寝忘食地开始了大胆的尝试。
为了搞出中国的运载火箭,研制工作进行得非常艰苦,王希季他们土法上马,没有电子计算机就用电动计算机和手摇计算机,甚至干脆靠打算盘来进行计算。为计算出完整的飞行弹道,他们分成三个人一组,两人负责计算,一人负责校对,几个小组轮班倒,夜以继日地干,没过多久,光是演算纸堆起来就比桌子还要高。
然而,科学规律却不是光有热情和辛苦就能够改变和替代的。迅速赶上世界先进水平的强烈愿望,使他们忽略了国家的工业基础和技术实力,他们设计的型号T-3、T-4的第一、第二级火箭,由于技术指标过高不得不放弃。T-5型火箭虽然完成了设计、制作和总装,但最终也未能上天,成了展览馆中的陈列品。
面对一再受挫的严酷现实,王希季渐渐地冷静下来,他认识到,承担这样一项前所未有的国家工程,目标与技术途径必须合乎国情和现实基础,否则只能欲速则不达。在国家经费投入有限、技术实践经验几乎为零的情况下,究竟选择怎样的技术途径才能最接近目标?经过反复思考,王希季心里渐渐有了数,他向上级领导建议,以技术难度较小的无控制探空火箭为突破口,循序渐进地创造条件,等条件具备后,再在适当的时候开始运载火箭的研制。
王希季的想法得到了钱学森的赞同,建议被上级采纳以后,王希季从急于求成的心理中走了出来,改用稳扎稳打的战术,开始了型号为T-7的无控制探空火箭的研制。为了确保研发顺利,他先从模型火箭T-7M入手。王希季提醒自己,要密切结合我国的实际,清楚了解此项技术和产品所处的社会环境和工程环境,在准确定位的基础上选择适当的技术途径。按照这样的定位,3个月后,王希季便拿出了液体推进剂探空火箭T-7M的设计方案:飞行高度为8千米~10千米,有效载荷19千克。方案确定后,他仅用了3个月时间就完成了第一枚主火箭的总装工作。
1960年2月19日,黄浦江畔的上海还沉浸在过年的热闹气氛中,距离南汇县老港镇大约2千米的东进村的荒凉海滩上,却是一派紧张忙碌的景象。在这个由上海市气象局选定的天气晴朗的日子,我国第一枚液体推进剂探空火箭T-7M静静地竖立在20米高的发射架上。
这次期盼已久的飞翔背后,是难以想象的简陋的发射设施,发电机、起重卷扬机、望远镜都是临时借来的。没有电子对话设备,指挥员下达口令全凭扯着嗓子喊和挥舞信号旗;没有加注推进剂的设备,为火箭加压用的是给自行车打气的气筒;没有专业的遥测设备,数据接收是利用手动天线来跟踪火箭飞行……
时针渐渐地指向16时47分,“点火!”随着指挥员一声令下,现场的人员屏住了呼吸。一阵轰鸣过后,地面浓烟四起,火箭直冲云天。试验成功了,王希季喜极而泣。
T-7M火箭是后继实用型探空火箭的缩比试验型号,飞行高度虽然只有8千米,但却验证了火箭设计、生产工艺和试验技术的正确性,迈出中国探空火箭技术具有工程实践意义的重要一步。
两个月后的一个春日,上海降下瓢泼大雨,江湾机场内,王希季早早地在雨中等候着几位尊贵客人的到来。午后时分,聂荣臻出现在机场,他此行的目的是观看T-7M火箭发动机的地面热试车。与他一同到来的,还有张劲夫、钱学森和中国科学院院长郭沫若。在他们到来之前,T-7M发动机的首次热试车已于4月2日获得成功,这天要进行的是第四次热试车。
热试车进行得非常顺利,一遍就获得成功。张劲夫指着简陋的试车台对聂荣臻说:“如果不是亲眼所见,真想象不出我们的火箭是在这个地方、这样的条件下搞出来的。”聂荣臻欣慰地点点头,亲切地询问在场的每个人的年龄、来自哪个学校,当得知火箭发动机的设计方案是年仅37岁的王希季带着一群20多岁的年轻人,没有苏联专家,没有参考资料,完全靠着几把算盘用了不到100天时间设计出来的时候,他被深深地感动了,紧紧地握住大家的手,不停地赞扬他们自力更生、艰苦奋斗、敢想敢干的精神。
此情此景,让钱学森回想起自己在加州理工学院参加火箭小组的情景,不禁感慨地对郭沫若说:“中国人不比美国人差,我们在美国初期干的时候,也和这差不多,中国人不必自卑。”郭沫若听后说:“要让国外的专家看了,会认为这是个奇迹的。”
听到这样的评价,王希季并没有表现出丝毫的兴奋,他对这个结果似乎有些不满意,低声说:“可惜飞得低了点,才8千米。”聂荣臻见状,笑着拍了拍王希季的肩膀,鼓励他说:“别小看这8千米,这可是我们迈向太空的第一步呢。”
一个月后,T-7M探空火箭的模型被陈列在了上海新技术展览会会场中央最显眼的位置。这次,站在它面前的是共和国的最高领导人毛泽东。毛泽东围着火箭模型摸了又摸,看了又看,不时用手指在外壳上敲打几下。从眼神中,人们看出毛泽东对飞行8千米的高度似乎有些遗憾。不过,他转过身来,脸上却有了笑容,“8千米,也很了不起啊。不要怕土,土八路也可以打败洋鬼子嘛。我们就要这样搞,8千米、20千米、200千米地搞下去,搞他个天翻地覆,直到把卫星送上天。”
毛泽东的话大大鼓舞了航天科技工作者的信心和勇气,他们准备一鼓作气,向太空进军。
但1960年7月16日,苏联突然照会中国政府,要将援华的专家和顾问全部召回,而且不等中国答复,就在10天后通知所有专家都要在七八月份离境。苏联政府还同时撕毁两国签订的《中苏国防新技术协定》,中止了343项专家合同和257项科研合同,断绝了火箭燃料的供应。燃料就像是炸弹中的炸药一样,是导弹的粮食。没有燃料,导弹就是一个无用的空壳。当时中国还没有掌握火箭推进剂的生产技术,失去了援助,几乎等于前功尽弃,岌岌可危。刚刚起步的中国航天事业,还能否继续前进?年轻的共和国面临着一次新的考验和抉择。
消息传到北戴河。正在这里办公的毛泽东对前来汇报的国务院副总理李富春说:“赫鲁晓夫不给我们尖端技术,极好。否则,这笔账以后是很难还的!”他不仅没有沮丧,相反还强调,“苏联人走了,但我们的尖端技术不能放松,更不能下马。”
1960年,中华大地遭受了前所未有的重大自然灾害,人民饱受饥饿的困苦,国防科技研制工作的脚步也放慢了,就在这时,我国登山健儿将五星红旗插上了珠穆朗玛峰,给在困难中苦斗的中国人民带来极大振奋。周恩来总理不失时机地对科学家们说:我们在尖端技术上,也要像攀登珠穆朗玛峰那样迎难而上,不断前进。
1960年7月和1961年8月,聂荣臻两次向党中央和毛泽东建议,力主在独立自主、自力更生的基础上,坚持科研攻关,继续研制导弹、原子弹。中共中央和毛泽东主席接受了聂荣臻的建议。
20世纪60年代,聂荣臻元帅亲临导弹发射现场指挥发射任务
由于中国的导弹研制一开始就以自力更生为主要方针,苏联技术援助的中止并未造成根本性的影响。相反,苏联撤走专家的现实迫使中国更快地在独立自主、自力更生的道路上进入科研攻关的新阶段。
在周恩来和聂荣臻的亲自指挥下,航天战线开始了新型号中程导弹的研制工作。周恩来鼓励科技工作者说:“苏联采取掐脖子的办法,想把我们的火箭事业扼杀在摇篮里,那是办不到的,中华民族是有骨气的民族,也是有智慧的民族,没有什么力量能压服我们,也没有什么事情能难倒我们,只要大家拧成一股绳,就一定能把火箭送上天。”
聂荣臻元帅多次亲临国防部五院和酒泉发射基地,和钱学森一起与科研人员同吃同住,从基础研究开始,一道道攻关。研制工作再次步入了快车道,不久后,中国自主研制生产的火箭推进剂就运抵发射基地。1960年9月10日,在苏联专家撤走后的第20天,我国第一次在自己的国土上,用国产燃料成功发射了一枚P-2弹道导弹,写下了中国导弹发展史上的第一页。1960年11月5日,中国自行制造的第一枚近程地地导弹“东风一号”发射成功,导弹飞行了550千米后,弹头准确命中目标区,导弹技术迈出了突破性的一步。亲自主持试验的聂荣臻元帅高兴地宣布:“从此,我们有自己的导弹了。”
“东风一号”试验成功的喜讯传到上海,极大地鼓舞了正在进行探空火箭研制的技术人员。
1960年,探空火箭的发射工作移师到了安徽省广德县誓节镇的一处荒无人烟的山坳里,代号“603”的探空火箭试验基地正式建成。这年6月底,第一枚T-7探空火箭加工完成,运抵刚刚交付使用的发射场。7月1日火箭进行试射。然而,点火后发动机的管路突然发生爆裂,发射失败了。
12月,经过近半年时间改进的T-7火箭再次进行试验。为了鼓舞科研人员,钱学森亲自来到603发射场,指挥火箭发射任务。12月28日清晨,场区的气象条件符合发射要求,发射进入了预定程序。但当火箭完成推进剂加注后,天气突变,风雨交加,发射工作被迫暂停。接下来的时间里,气象人员不断测量风速,时间一分一秒地过去了,风速虽然不断变小,但仍大于6米/秒的允许风速。终于风速减小到了4米/秒,现场指挥决定继续发射。可就在要下达“点火”口令时,风速又突然变大,考虑到钱学森已在风雨中等待了很长时间,现场指挥决定闯一次试试。结果,点火后,火箭虽然升空了,但过早转向,没有达到预定高度。
钱学森在离开现场前,对火箭飞行中可以目视的一段现象作了分析。他认为,失败是由于切变风引起火箭飞行失稳造成的。
根据钱学森的判断,科研人员想出了一个办法,在T-7火箭的尾部串联一枚固体助推器,这样火箭飞出发射架时速度就会提高,风的影响就相对变小,发射的高度就会增加。按照这个办法,火箭串联了助推器后,又进行了4次试验都获得成功,而且飞行高度也从8千米提高到了60千米。
T-7是我国第一代气象火箭中的领先型号,也是我国第一枚真正意义上的探空火箭。这枚火箭由固体燃料助推器和液体燃料主火箭串联而成,主火箭采取自燃推进剂,起飞重量1138千克,可以探测40千米~60千米以下的大气温度、气压、风向和风速,它的研制成功对中国航天事业来说,是一次来之不易的突破,由此揭开了我国火箭探空活动的序幕。
1962年,为了满足中国科学院对气象火箭的新要求,专家们对T-7火箭进行了改进,改进后的型号称为T-7A气象火箭。T-7A火箭全长10.32米,主火箭直径0.45米,助推器直径0.46米,起飞重量1145千克,能将40千克的箭头送至115千米的高度。
探空火箭研制初期的试验重点是加速度,后来随着轨道的升高和飞行时间的延长,开始对真空失重效应作了较多的试验。一般来说,在距离地球15.3千米的高度,动物肺泡的气体压强同外界大气压强相等,如果突然置于该高度,动物可能引起爆发性缺氧,最先受伤害的是大脑,接着是心脏、眼睛等部位。在距地球19.3千米的高度,暴露在外的动物体液便转化为气体而形成气泡。如果时间过长,受损伤部位的功能将难以恢复。由此可见,无论是动物还是人,暴露在宇宙真空环境中都是不能生存的。
为此,美苏两国在载人飞行前,都进行过大量的动物试验。1946年,美国第一次发射生物火箭,对植物种子、细菌和果蝇等生物进行真空效应试验。实践证明,经过粒子辐射的果蝇,生殖细胞内的大量染色体断裂,有的生物体出现染色体畸变、显性和退行性突变等。1948年,美国将一只猴子送到62千米的高空,因降落伞失灵致使任务失败,后来进入太空的实验鼠和实验猴都成功返回。苏联从1949年到1959年的10年间,共将44只试验狗和1只试验兔送入太空,试验结果和回收成功率都高于美国。1961年1月和11月,美国分别将两只黑猩猩分别放在“水星号”飞船上,它们均成功返回后,才把两名宇航员送上太空。
T-7A气象火箭的成功,为等待已久的我国空间生物试验提供了条件。为了试验的顺利进行,研制人员对T-7A气象火箭再次进行了改进,改进后的火箭型号为T-7A(S1)生物试验火箭。T-7A(S1)的箭头由密封生物舱、遥测舱和回收舱组成,内部装有生命保障系统、摄像系统和磁记录设备,为生物在太空的生存创造必要的条件,并记录它们的姿态变化和生理参数。中国科学院还专门组建了一家生物物理研究所,承担航天飞行环境对人和生物的影响及其防护方法的研究工作。当时,这还是一门新兴学科,人们在这方面的知识几乎是空白。
1964年7月19日,中国第一枚生物火箭T-7A(S1)在广德发射成功,把8只大白鼠送上80千米的高空。当时,中国还没有掌握卫星回收技术,火箭到达80千米的高空后,回收舱弹出,降落伞打开,回收舱降落在地面。1965年6月1日和6月5日,在广德又进行了两次相同的试验,火箭飞行高度达60千米~70千米。研究人员在每枚火箭的箭头里都装载了4只大白鼠和4只小白鼠,还有12支分别装有果蝇、须酶等样品的生物试管。这两次试验的主要目的是,通过测量大白鼠在飞行过程中的心电变化曲线,进行血液理化分析;连续拍摄飞行中大白鼠由超重状态到失重状态的姿态变化;通过解剖,观察飞行环境和高空环境对白鼠组织器官的影响。同时,对回收后的白鼠和果蝇进行繁殖,观察飞行环境和高空环境对遗传的影响。此外,试验与考核密封生物舱、生物生命保障系统、摄影系统和心电遥测数据获取系统及安全返回救生装置等工程设计的合理性和可靠性。
在小型动物成功“飞天”之后,大型动物飞行试验即将开始。1966年7月,广德县的发射场又迎来了一枚新的生物火箭T-7A(S2),这次乘客的身材要比白鼠大好多倍,第一个担此重任的动物是狗。
上天的小狗,要经过严格的“选拔”,除了身体健康、反应灵敏、性格温和、善解人意之外,对体重也有严格的要求,太胖不行,太瘦也不行,最好在6千克左右。按照这个标准,工作人员精心挑选了30多只符合条件的小狗,最终遴选出一只小公狗“小豹”和一只小母狗“珊珊”。
火箭发射之后,要经历“主动段、失重段、返回段”三个不同的阶段,小狗在不同阶段的心率、血压、体温、心电和呼吸等生理指标,对于未来的载人飞行有着重要的参考价值。因此,“小豹”和“珊珊”在成为中国的首批“太空乘客”之前,还得接受震动器、离心机等各种各样的模拟训练。这些训练项目也是航天员上天前需要进行的。
7月15日,“小豹”被选中第一个上天,成为我国生物试验火箭的首位大型动物乘客。火箭发射后,“小豹”被送上了离地面近百千米的高空,正在空中的空军直升机和地面的民兵战士密切注视着天空。当吊着生物舱的降落伞出现在众人的视野中,地面顿时欢腾起来。搜救人员迅速赶到着陆点,打开了生物舱,小心翼翼地把“小豹”抱了出来,当“小豹”目光炯炯地坐在托盘上时,受到了英雄般的热烈欢迎。
7月28日,“小豹”归来十几天后,“珊珊”成为第二位生物试验火箭的大型动物乘客,箭头生物舱完整无损地回收,“珊珊”同样安然回到了地面,出舱之后,它把头依偎在科技人员的身上,欢快地摇动着尾巴。
这两次生物火箭试验开创了我国宇宙生物试验的先河,为航天医学积累了宝贵的经验。在这两次飞行试验中,火箭上安装的设备准确地记录下了小狗的心电、血压、呼吸和体温等生理参数,还用条件反射试验装置观察了小狗的高级神经活动。“小豹”和“珊珊”也一举成名,被送往北京,在著名生物学家贝时璋的陪同下,受到中国科学院院长郭沫若和党组书记张劲夫的“接见”。
在成功把大白鼠和小狗送上天之后,当时的科技人员准备一鼓作气,把与人生物体征更加相近的猴子送上天。但就在钱学森满怀希望地筹划此事的时候,“文化大革命”爆发,在安徽广德的科研人员被紧急召回北京参加“文化大革命”,被迫陷入政治漩涡当中,送猴子上天的计划被迫中断了。
但值得欣慰的是,在那个特殊的年代,中国的导弹试验和核武器试验取得了突飞猛进的突破。1964年6月,我国自行研制的第一枚“东风二号”导弹试验成功;10月16日,第一颗原子弹爆炸成功。1966年10月27日,大漠上空再次腾起了巨大的蘑菇云,“东风二号甲”导弹和核弹头的“两弹结合”试验获得成功,中国从此拥有了实用型导弹核武器。1967年6月17日,我国第一颗氢弹爆炸成功。从制成原子弹到制成氢弹并试验成功,美国历时七年零四个月,苏联历时四年,中国只用了两年零八个月。