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 2014年,央视新闻节目介绍国防科技大学激光陀螺团队时,讲述我国一代代“陀螺人”兢兢业业、为国奉献的感人事迹,时至今日,不少第一代“陀螺人”依旧坚守在第一线的科研岗位。

这时新闻画面中就出现了当时已经86岁高龄的中国工程院院士、激光物理专家高伯龙在电脑前工作的画面,令人感动。有网友看后不禁感慨,这位老专家就如同金庸小说里的“扫地僧”。

2017年12月6日,高伯龙同志因病逝世,享年八十九岁。

高伯龙(1928.6.29~2017.12.06),激光陀螺专家。原籍广西岑溪市,生于广西南宁市,1951年毕业于清华大学。国防科技大学教授。自1975年起,高伯龙一直从事激光陀螺研制,率先对激光陀螺的基本理论进行深入、系统的研究;主持并研制成功有关激光陀螺原理样机、实验室样机等。1997年当选为中国工程院院士。高伯龙曾深有感触地说:“外国有的、先进的,我们要跟踪,将来要有;但并不是说外国没有的我们不许有。”

高伯龙:至纯至强之光

现代战争中,以激光陀螺为核心部件的自主导航系统,可以不受各类通讯系统的限制,精确制导对目标实施打击。以激光陀螺为核心部件的自主导航系统这项技术,世界上只有中国等极少数国家掌握,创造这一佳绩的是高伯龙领衔的国防科技大学激光陀螺团队。

高伯龙自1975年起,一直从事激光陀螺研制,率先对激光陀螺的基本理论进行深入、系统的研究,主持并研制成功有关激光陀螺原理样机、实验室样机等,于1997年当选中国工程院院士。

逆境仍思科学强国

高伯龙籍贯广西岑溪归义镇谢村,1928年6月29日生。抗战时期为躲避战乱随母亲回岑溪居住外。此后随其父辗转各地,曾就读于南宁、梧州、桂林、杭州、武昌、岑溪、宜山等地的多所小学,也曾休学在家自修。他两次跳级,小学毕业时10岁半。在家自修期间,全家居住在乡下,信息闭塞,父母又忙于工作,竟然错过了报考中学的时间。1940年9月,他考进蜚声战时大后方的桂林汉民中学。

然而,战火打断了高伯龙的学业。1944年9月,高伯龙进入高中二年级学习仅两个月后,日军即进犯广西。高伯龙随学校撤退。国难当前,年仅16岁的高伯龙决定投笔从戎,抗击日寇。当年即同报名从军的同学一起,徒步前往四川入营。然而目睹国军腐败,而他所在青年军大部并未开赴前线作战,使其从戎抗敌的愿望破灭,从而更加坚定了他科学强国的志向。

抗战胜利后,高伯龙重返校园读书。幸运的是,高伯龙又进入一所名校——上海中学学习。他在该校仅读了高二一年,即于1947年考取清华大学物理系。报考清华大学时,在数学系和物理系之间颇多考虑,最后以物理学家必兼数学家的看法而选择了物理系。1951年毕业时,他被评为清华大学物理系当届两名优秀学生之一。

毕业分配时,高伯龙希望进入中科院近代物理研究所从事理论物理研究,这是他所热爱和擅长的方向,但最后他却被分到中科院应用物理研究所。三年后的1954年,高伯龙被哈军工选调到该校物理教授会,担任物理教学工作。除普通物理外,他还讲授热力学、统计力学、电动力学、量子力学等课程,并为全校干部师生讲授过带有普及性质的原子武器大讲座。

因工作出色,高伯龙很快脱颖而出,成为学院青年教师中的佼佼者,1956年即晋升为主任教员、讲师,1962年晋升为副教授。他于1960年主编的三四十万字的《大学物理学》教材得到学院的高度评价,曾对他作出如下评价:“教学效果好,在军事工程学院和哈尔滨工业大学都比较有声望。”

参加工作以后,高伯龙对当时“重政治,轻业务”的现象和做法一直持反对态度,他认为只有多读书钻研学问,多做实际研究工作,才能报效国家。抱着这样的信念,在那个史无前例的年代,高伯龙受尽磨难,险被发配农村改造,多年身处逆境之中,但高伯龙始终未曾泯灭科学强国的梦想,始终孜孜于学术研究。其日益深厚的理论物理造诣,为他在激光陀螺研究领域取得丰硕成果奠定了坚实基础。

像陀螺般围着激光陀螺转

上世纪六十年代初,美国发明的世界上第一台红宝石激光器和第一台氦氖红光激光器,引发了世界光学领域的一场革命。把激光应用于航空航天领域的设想,引起了包括我国在内的世界各国科学家的普遍关注,并纷纷开始进行“环形激光器”的研制工作。

1971年,在钱学森教授建议下,高伯龙调任由钱学森倡导成立的国防科技大学激光研究实验室。

在上世纪70年代中期到90年代中期这段全国激光陀螺研制最为艰难的20年间,高伯龙率领的国防科大激光陀螺研究团队从零起步,从基本原理的研究、主攻方向的确定,到一项项工艺技术的突破,在重重艰难险阻中开辟出了一条具有中国自主知识产权的研制激光陀螺的成功之路。

激光陀螺,又叫环形激光器。它利用物体在惯性空间转动时正反两束光随转动而产生频率差的效应来感测其相对于惯性空间的角速度或转角。在加速度计的配合下,激光陀螺可以感知物体在任意时刻的空间位置,在航空、航天、航海特别是军事领域有重大应用价值。1960年,美国率先开始激光陀螺研制。上世纪60年代末,我国一些科研单位也开展过这项研究,但终因种种原因而放弃。

在创业之初,团队什么都没有,“就连铁架子、点焊机、高压电源这些最基本的器材都是自己做的。”高伯龙回忆起当时的情形不无感慨地说,更为要命的是,他们连制作激光器用什么材料也不知道。

再难也要做!时任团队负责人高伯龙和他的同事没有却步。没有实验场所,他们把废弃食堂改成实验室;没有软件,就自己动手编程;经费不足,就利用废弃的材料自己造设备、搭平台……

激光陀螺是一个多项复杂技术的集合体。每一个环节都要精细化操作,比如,在一个200多毫米长的腔体上钻一个直径1毫米的孔,误差仅几个微米。腔体角误差不能超过几角秒,控制难度极大。镀膜是世界公认的技术难题。“膜片的反射率要求非常高。”高伯龙说:“否则激光在闭合回路的强度将不断衰减。”从膜系计算、分析,到膜系设计,再到工艺设备制作,高伯龙带领团队成员一点点攻克。上世纪70年代末,他们终于成功研制出高精度反射率透射率测量仪,有效解决了这一难题。然而,困难似乎远未结束:超抛加工、超抛检测、化学清洗……一个个技术难题又在等待着解决。

一个个不眠之夜,一次次全力奋战,通往成功路上的障碍被一一清除。今天,高伯龙和他的团队已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即第一台高精度反射率透射率测试仪;第一个激光陀螺实验室样机、工程化样机;第一个实现激光陀螺产业化生产;第一家具有独立知识产权并能全闭环研制生产激光陀螺的单位……

照亮后人前进的道路

由于保密等原因,高伯龙在参与激光陀螺研制工作数十年间,仅公开发表论文30余篇,但每一篇都具有很强的实践性和指导性。他从来不做空对空的所谓理论研究。

高伯龙对科学研究的严肃态度和严谨学风,也通过他的言传身教,深刻影响着他的弟子。能不能解决实际问题,是高伯龙衡量评价他的博士生、硕士生学术水平的重要标准。他交给学生的课题,几乎全部都是激光陀螺研制中急需解决的攻关课题,有时甚至是研制国外禁运的先进仪器设备,难度很大,以致出现过受邀参加他的硕士生毕业论文答辩的专家,误以为是博士生毕业论文答辩的趣事。

如今,他的诸多弟子已成为国防科技大学激光陀螺研制领域新的领军人物和重要技术骨干。

高伯龙在1995年接受中央电视台“东方之子”栏目记者采访时说,“我始终认为,我想干成的一件事一定能干成,只不过是时间问题。”

高伯龙和其团队像陀螺一样围着轴心转,才有一次次艰苦鏖战,突破了一项项理论研究难点,攻克了一个个技术工艺难关——1976年,高伯龙撰写的《环形激光讲义》一书出版;1984年,实验室样机研制成功;1994年,我国第一台激光陀螺工程化样机诞生,我国成为继美俄法之后世界上第四个能够独立研制激光陀螺的国家……

已入耄耋之年的高伯龙院士步履蹒跚,久治不愈的哮喘病、高血压已拖垮了他的身体。然而,怀着对激光陀螺事业的深深热爱,他依然像红烛一样拖着带病的躯体坚持工作,用自己率直的品格和渊博的学识化作一束至纯至强之光,照亮后人前进的道路。

节选自梧州日报文章《高伯龙:从岑溪走出的激光陀螺专家》

作者:庞广蛟

延伸阅读:激光陀螺是什么?揭开激光陀螺神秘面纱

自俄罗斯展开对叙利亚境内极端组织“伊斯兰国”的空袭行动以来,许多恐怖分子的据点和重要设施被摧毁,打击成果显著。空袭行动中,各类精确打击武器发挥了重要作用。早在美国“沙漠之狐”行动中,“战斧”式巡航导弹就因“千里点穴”而大放异彩,实现这一功能的核心器件就是激光陀螺。

激光陀螺,又叫环形激光器,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,被誉为精确打击武器惯性导航系统皇冠上的“明珠”。

那么,激光陀螺有什么神奇之处,让我们一探究竟。

精确打击的导航“心脏”

驰骋在现代战场上的飞机、导弹、坦克以及各类水面舰艇,在预定导航作战时无不需要精准的方位、速度、姿态等信息,作为导航“心脏”的就是惯性导航系统。传统的惯性导航主要是机械式陀螺,其制作工艺要求高,体积庞大,精度也受到极大限制。

激光陀螺的出现极大地改变了这种状况,它具有重量轻、尺寸小、精度高、可靠性好、响应时间短等优点。正是源于激光陀螺的优异性能,美国B-52轰炸机把惯性导航系统更新为环形激光陀螺系统,英国的“勇士”机械化炮兵观测车载导航系统、日本的“AS90”式自行榴弹炮等都使用激光陀螺来提高武器作战导航的精度。

作为精确导航的“心脏”,激光陀螺看似神秘,其实原理并不复杂。当光束在设定好的通道中传播时,由于通道本身具有转动速度,从而引起光沿通道转动方向的时间发生改变,测量这个相位差的改变,可以测出闭合光路的旋转角速度。利用这种光程变化的原理,就可以制作出激光陀螺仪。由于光电设备具有较高的可靠性和较长的工作寿命,它才能像一颗永不停息的“心脏”,时刻为利剑导航。

武器装备的“火眼金睛”

在古希腊语里,“陀螺”一词的含义是“旋转指示器”,随着现代科学技术的飞速发展,只要能对物体的旋转状态进行感知测量的装置,都可被称为陀螺仪。惯性测量装置好像现代高精度武器的“眼睛”,而激光陀螺的出现,已成为现代高精度武器惯性制导系统的核心元件,可谓是武器装备的“火眼金睛”。

早在18世纪,人类就开始了对陀螺运动的研究,第一次世界大战中,美国海军首先成功研制了机械陀螺仪。上个世纪70年代末,激光陀螺的相关技术在战术飞机和导弹上试验成功,激光陀螺得到飞速发展应用。1979年法国首次将激光陀螺成功应用于“美洲虎”直升机、超音速导弹和“阿里安-4”型火箭。美国提出战略防御计划后,进一步刺激了其他军事大国开展相关领域研究,俄罗斯、德国、日本等国都相继研制出高精度激光陀螺系统。

激光陀螺的军事应用得益于现代战争对武器准确性要求的不断提高,今后激光陀螺技术将主要向更高精度、更小体积和更便宜价格发展。如美国霍尼韦尔公司的GG1308型激光陀螺,总体积小于2立方英寸,重量仅为60克,却可以达到很高的精度。

激光陀螺虽小,却是让导弹打得更准、舰船跑得更远的核心部件。它集成了光、机、电等诸多领域高精尖技术,是一个国家科技和军事实力的具体体现。

茫茫海天的“定位神器”

近年来,随着光电技术的迅猛发展,集光、机、电“三位一体”的新型激光陀螺得到迅速发展,并在陆海空天等领域得到广泛应用。激光陀螺也被誉为茫茫海天的“定位神器”。

激光陀螺可以为各类飞行器和精确制导武器提供实时航向、速度、高度、姿态等信息,极大提高精确制导武器的命中精度;为机动发射的弹道导弹、巡航导弹提供方位基准,使它们快速定向定位,准确命中目标。此外,还可以为舰船、潜艇和鱼雷提供航向、航速和位置等基准数据,它们不依赖于任何外部信息,就能独立地进行实时导航。

在民用领域,激光陀螺作为航天器姿态和轨道控制系统的重要组成部分,可以用于运载火箭的惯性制导系统,或安装在望远镜上提供实时角坐标信息,亦可用超大型激光陀螺观测地震波信息、固体地面潮汐效应和测量引力波等。

可以预见,随着激光陀螺技术的日渐完善,它的应用范围还会更加广阔,势必会对未来战争和我们的日常生活产生巨大影响。

来源: 军报记者    时间:2017-12-08

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