初心 · 印迹

王希季:把一切献给航天事业

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导语:百年初心历久弥坚,栉风沐雨笃定前行。2023年是全面贯彻党的二十大精神的开局之年,是学校实施“十四五”规划承前启后的关键一年。为庆祝中国共产党成立102周年,深入开展主题教育,弘扬伟大建党精神,从党的百年伟大奋斗历程中汲取继续前进的智慧和力量,感悟革命先辈和交大楷模的初心与使命,上海交通大学党委宣传部与档案文博管理中心联合设立“初心·印迹 ”栏目,陆续刊出交大百年党史工程党史人物口述采编的部分成果,以飨师生校友及广大社会人士。

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王希季,1921年生,白族,云南大理人。1942年毕业于西南联合大学,1949年,获美国弗吉尼亚理工学院硕士学位。1950年回国,在大连工学院任动力工程教研室主任、副教授,1955年调入交通大学,先后担任涡轮机教研室主任、工程力学系副主任、副教授。火箭总体、航天器系统、航天返回技术专家,中国空间技术开创者之一,中国科学院院士,1999年荣获“两弹一星”功勋奖章。

2010年9月21日,王希季在京接受了上海航天局戚南强、游本凤的采访,深切回忆了当年研制探空火箭的艰难历程,认为探空火箭在国外的技术封锁下,一无资料,二无实物,完全依靠中国航天人独立自主精神取得的早期航天科研成果,为后来航天事业发展起到了非常重要的铺垫和支撑作用。值此王希季102岁生日之际,特刊发此采访口述文章,谨向这位中国空间事业的奠基人和开拓者之一、德高望重的“两弹一星”元勋校友送上最真挚的祝福。 

加盟航天

加入航天队伍,从事航天事业,是我从未想到过的。因为一是我所学的专业与航天没有太大的关联;二是航天那时极其保密,之前我也根本不知道我国航天方面的一些情况。所以,组织上将我安排到航天,可以说是阴差阳错。但航天却成就了我,让我取得了一定成绩,使得航天成为我一辈子割舍不断的情缘。

探空火箭是我进入航天所从事的第一个型号。可以说,探空火箭是我们这支队伍在国外严密的技术封锁下,一无资料,二无实物,完全依靠中国航天人独立自主精神取得的早期航天科研成果。

那时候我们为什么要搞探空火箭?一句话,主要就是为发展运载火箭和发射卫星打基础,最终把我们自己研制的人造卫星送入太空。因此,是探空火箭铺设了我国早期航天事业的成功之路。而上海航天就是从探空火箭起步的。从原来的一片空白,通过探空火箭的研制打下扎实基础,经过多年发展和历练,形成了一个完整的产业链,造就了一支专业人才队伍,型号产品从初期的一二只发展到今天“星箭弹船器”系列化和产业化,并成为中国航天科技集团公司三大总体院之一。可以说,我们这批最早的航天人,对上海航天事业的开创,拔得头筹,立下头功。

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1950年,王希季在归国的客轮上

1957年,苏联第一颗人造卫星发射成功,从此揭开了人类进军太空的序幕,此举在全世界引起极大轰动。1958年,毛泽东主席在党的八届二次会议上发出了“我们也要搞人造卫星”的伟大号召,中国科学院积极响应,决定将卫星和运载火箭任务作为该院的头号任务,代号为“581”,并专门成立了以钱学森为组长,赵九章、卫一清为副组长的领导小组。1958年8月21日成立了负责卫星总体和运载火箭研制的中科院第一设计院(代号为1001设计院),院长为郭永怀,副院长为杨南生。1001设计院的成立,标志着中国的卫星和运载火箭研制工作正式起步。

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1950年,杨南生从曼彻斯特大学获得博士学位

众所周知,发射卫星,运载火箭是关键。所以,1001设计院的重点任务是先把运载火箭搞出来,然后把卫星送上天。正因为有了这一国家下达的重要任务,从而把我个人的命运与航天事业紧密地联系起来,从此没有回头路,无怨无悔地干了一辈子航天。

发射卫星谈何容易!因为这是一项庞大而复杂的系统工程,除了卫星本体以外,还需要具备运载火箭、地面跟踪测控网、信号处理和发射场等几大系统,然而这些综合装备与技术,必须与一个国家的科技水平、经济实力和工业基础相匹配。在当时的国情条件下,我们根本就不具备,工业基础十分薄弱,科技工业几乎是空白,人才队伍更是匮乏,所有搞航天的,从未见到过导弹、火箭、卫星是什么模样。

1001设计院成立后,当时党中央考虑到上海作为我国老工业基地,工业基础相对比较扎实,人才队伍实力也较强,意欲在上海发展探空火箭,以带动日后上海航天事业的发展。于是中科院根据中央的指示精神,经过与上海市委协商协调,上海市委负责人柯庆施表示欢迎1001设计院来到上海,并愿意提供一切方便。就这样,由杨南生副院长带队,于1958年末将1001设计院整体搬迁到了上海。鉴于保密原因,1001设计院对外名称叫上海机电设计院,办公地点在淮海中路1162号的淮中大楼。与此同时,市委组织部派人找我谈话,希望我到机电设计院负责那里的技术工作。那时我还在交通大学做老师,手头还承担着不少教学工作和实验课题,因此交大不同意放人,所以我当时到机电设计院属于借调。

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1957年王希季(前排左一)在交通大学时与同事们的合影

就这样,1958年11月,我到淮中大楼机电设计院报到,任该院技术负责人(后任总工程师),从此正式加盟航天队伍。那年我37周岁,算是年纪大的,而更多的年轻人只有20岁出头,有的大学刚毕业就来到机电设计院。还有不少大学生未毕业就根据组织安排,服从事业需要来到机电设计院。

我到机电设计院报到时,是杨南生接待我的。老朋友相见,格外亲切。原来杨南生与我是西南联大的同学,我们虽然不是同一年级的,但却是系足球队的主力队员,他是守门员,我是右前锋。没想到一对“哥俩好”多年后会再次相逢,并战斗在同一条战线上,真乃命运神奇的安排。

艰难历程

我到机电设计院后,主要负责运载火箭的研制。而那时我国,这方面的技术几乎是一片空白,既没有相关的技术资料,又没有任何外援,国外还对你实施技术封锁。这就意味着,开创火箭事业,一切都必须从头开始。就我本人来说,当年在西南联大学的是机械专业,留学时学的是动力和燃料专业,与火箭并没有直接关系,甚至不知道火箭是个什么模样。因此,运载火箭对我来说,也是一个门外汉,必须从头学起,边学边干,在实践中获得真知。

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王希季在西南联大的学生履历卡

当时我们凭着满腔热情,已经将火箭雏形画在了纸上。我们的口号是:今天画在纸上,明天飞到天上。但我知道,口号叫得再响,只能是一片高涨情绪的表达,要将纸面上的火箭变为真正能够飞起来的火箭,绝不是一件轻而易举的事情。面对一穷二白的重重困难,我们决定分两步走,第一步是先将火箭飞起来,然后再考虑研制和发射卫星。而凭当时国内薄弱的工业基础和经济条件,搞大型运载火箭根本不可能,于是我们在钱学森的顶层策划下,决定一切从实际出发,量力而行,先搞小型探空火箭,即T-7M,先将火箭飞起来再说。T-7M长4.2米、直径250毫米、自重75公斤,可携带19公斤有效载荷,加上固体助推器后,发射高度可达8~10千米。另外,火箭头、体分离后,可用降落伞对回收舱进行回收。

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T-7M”火箭模型

即使是小型探空火箭,也是一项技术和加工均很复杂的系统工程,绝不是一两个单位所能搞得出来的。对机电设计院来说,主要负责总体设计和技术抓总,但机电设计院不是一个生产单位,几乎没有任何机器设备和加工能力。因此,必须依靠地方的企业、研究所、高校等,开展大协作。上海市委非常支持探空火箭工程,只要我们提出要什么,就给什么,一点也不打折扣。如我们一到上海,就主动将淮中大楼给了机电设计院,首先解决了我们几百号人的办公场地问题。队伍缺人,就从各行各业(包括大学生)抽调了大批人员支援我们。还有许多生活保障方面的困难,只要我们提出,他们就尽力帮我们协调解决,确保了机电设计院到上海后的正常运转。

因为设计院毕竟是一个以科研和设计为主的单位,而工程试验装置和产品研制还需要地方有关工厂进行加工、装配等协作。于是通过上海市的协调安排,落实了龙华空军13修理厂、上海柴油机厂、上海机床厂、上海电机厂、上海四方锅炉厂等具备相当实力的协作配套单位。空军13修理厂属军方管理,是一家为龙华飞机场配套的飞机日常维护和修理厂,该厂主要帮助解决探空火箭的总装总调和整体检测试验等问题;上海柴油机厂以研制液体发动机为主及T-7M总装;上海机床厂帮助解决液压部件等问题;上海电机厂帮助解决振动台等问题;上海四方锅炉厂帮助解决火箭推进剂储箱和高压气瓶等问题。

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工作人员用打气筒为“T-7M”加注推进剂

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简陋的发射指挥所

为加快推进探空火箭研制步伐,上海市委曾专门召集本市上百家厂所和科研院校单位的主要党政领导开会,会议还特地邀请了钱学森作报告。会议号召各单位要积极响应党中央、毛主席的伟大号召,向高科技领域进军,尽全力支持机电设计院工作,为尽快把火箭卫星送上天,赶超世界先进水平,作出上海应有的贡献。

现在想想,那时的条件确实很艰苦,设计和加工手段非常落后。如计算飞行弹道,我带领一批设计人员用手摇计算机,二三十人白天黑夜连轴转,花了两个多月时间才计算完。又如我们对于容器贮箱的设计也一直是通过试验来验证,让其承受的压力一直到爆炸为止。再如发动机热试车,则利用上海江湾机场内一个抗战时期留下的废旧碉堡,经过我们科技人员简单改造后进行的。1960年4月18日,主管我国国防科技的聂荣臻元帅和张劲夫、钱学森3位领导冒雨专程来到阴暗潮湿的旧碉堡现场,来观看探空火箭发动机的热试车。由于旧碉堡内缺乏保护措施,使得发动机点火试验具有一定的危险性,我们因此很担心他们的人身安全。而聂荣臻和张劲夫、钱学森却全然不顾,坚持在碉堡内观看了发动机点火试车全过程。试车成功后,聂帅热情地称赞说,你们年纪这么轻,就已经掌握了火箭发动机专业知识,为祖国的尖端科学事业作出了贡献。并鼓励大家“要努力学习,做到又红又专”。聂帅的讲话,让在场的所有人深受鼓舞。

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聂荣臻(右二)与郭沫若(左二)在上海机电设计院

那时机电设计院参与研制探空火箭的队伍,绝大多数都是刚迈出校门不久的青年人,平均年龄只有24岁,他们除了书本知识,没有任何实际工作经验。虽然他们年轻,但热情高涨,满怀为国争光的雄心壮志。其间,他们发扬自力更生、白手起家和艰苦奋斗的精神,因陋就简攻克攻关。例如用以启动发动机的爆破阀用的关键元件——爆破薄膜,技术要求很高,薄膜铣削公差在0.005毫米内。这一关键项目就是由两个刚出校门的女青年经过一个半月近千次试验才研制成功的;控制火箭头体分离的定时钟表机构是研制人员从市场上以7元钱买来的一只小台钟,然后经过改装而搞成功的;火箭的点火装置则是将普通小电珠的玻璃敲碎,取出灯丝再裹上硝化棉,成为最初的引火头。在机电设计院,类似的技术攻关和小改小革比比皆是,举不胜举。正是我们用“即使没有条件,创造条件也要上”的拼搏精神,不畏艰难,迎难而上,创造了一个个奇迹。

那时大家干劲十足,人人都是工作狂。研制过程中,我们一次次地试,究竟试了多少次,最后也记不清了。因为我们知道,探空火箭的各个环节都要通过充分的地面试验,来验证设计的正确性,以及系统的可靠性和安全性。记得那时我们的科技人员都非常忘我地工作在科研生产第一线,每天晚上12点钟之前大家都不回家,因此院办主任每晚都来催促我们赶快回去睡觉,以保证第二天上班有充足的精力。

就这样,我们完全依靠自己的力量搞探空火箭。在上海有关企业的大力协助下,经过机电设计院上下的共同努力,我们仅用短短两年时间就搞出了探空火箭,并发射成功,这在今天看来也是很了不起的,速度之快、干劲之足。

开拓创新

经过大家的共同努力,1960年2月19日,我国首枚T—7M探空火箭在南汇老港海边滩涂发射成功,这在中国航天发展史上具有非凡的意义。从工程意义上来说,它毕竟是第一次,因而被中国航天史册所记载。而T—7M成功当年的5月28日,毛主席就亲自到上海来看望这一火箭,说明党中央对航天产品十分看重。在参观现场,毛主席表彰年轻的航天人是初生牛犊不怕虎,敢想敢做,终于干出了成绩。同时勉励他们,要“8公里、20公里、200公里的搞上去”。另外,刘少奇、邓小平、陈毅、贺龙、聂荣臻、李富春等中央高层领导同志都来上海看过探空火箭,或到研制生产现场视察指导,对我们的研制成绩给予了充分肯定。

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1960年2月19日,王希季等参与研制的中国第一枚探空火箭在上海南汇准备发射

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1960年2月,王希季与钱学森等在火箭发射架前合影

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位于上海南汇老港的试验火箭发射遗址

现在看来,T—7M其实是个很小的火箭。但麻雀虽小,五脏齐全,它却是一个完整的系统,也算是我们对系统工程的一次有益尝试和实践。在T—7M发射成功之后,比T—7M体积更大、飞得更高的T—7探空火箭于同年9月13日在安徽广德603试验场发射成功。T—7的整个研制过程不到一年,距离毛主席视察不过四个月时间,但T—7将火箭的飞行高度从8千米提高到了60千米,随后发射的T—7A更是进一步将飞行高度提高到115~130千米。T—7A是T—7的改进型号,不仅发射高度有了大幅度提高,而且有效载荷的质量也增加到40千克。当时针对T—7的不足,我提出并组织设计人员做了多项重大改进:一是为提高火箭的运载能力,采用先进的铝蜂窝结构尾翼和薄壁贮箱,减轻主火箭结构质量;二是为提高火箭飞行高度,加大助推器的总冲和推力,提高主火箭点火时的飞行速度,并增加推进剂贮量以延长发动机工作时间;三是加大发动机比冲,主发动机采用高空喷管,改进燃烧室头部及喷嘴设计。

13  1960年5月28日,毛泽东在上海新技术展览会观看我国首枚探空火箭(T-7M)实体.jpg

1960年5月28日,毛泽东在上海新技术展览会观看我国首枚探空火箭(T-7M)实体

为了实现T—7A设计采用的新技术、新方案,我带领研制人员进行了顽强的技术攻关。以试制铝蜂窝夹层尾翼为例,我们土法上马,先是用简易滚筒将切割好的铝箔条压成半六角形组成的蜂窝条,再用数百个发卡将涂刷了胶粘剂的蜂窝条叠合在一起放进烘箱内固化成型后,在蜂窝芯中灌注可在常温下固化的樟脑液,待固定后再用铣削加工出厚度符合要求的蜂窝芯,从而研制出我国火箭上首次使用的复合材料夹层结构。

经过一系列改进后推出的T—7A已经达到当时的国际先进水平,顺利升空后箭头、箭体在弹道顶点附近分离,成功地用降落伞装置分别进行回收,这标志着我国的探空火箭已经从试验阶段步入应用阶段。

接着,在T—7和T—7A的基础上,机电设计院乘胜前进,研制发射成功了多个品种的探空火箭,其中有气象火箭、电离层火箭、生物火箭等,以及各类返回回收装置。

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 王希季在卫星研制现场

值得一提的是,在苏联航天员加加林首次成功飞天后,我们利用已经掌握的探空火箭返回技术,大胆地提出了开展小动物发射和回收试验。这一设想很快得到了中科院领导的大力支持。于是我们在T—7A火箭的基础上,对火箭进行了必要的技术改进,用于高空生物试验。该火箭头部是回收舱,包括密封生物舱、供气系统、摄影系统、心电遥测系统和回收系统。试验的目的主要是研究飞行因素和高空环境对生物的影响,考验密封生物舱、供气系统、摄影系统、心电遥测系统的设计合理性和工作可靠性。进行生物试验的动物有小白鼠,以及装入试管内的果蝇、酶、菌类等及其他生物制品,发射高度在70—80公里之间。发射活动共进行了3次,并用高速摄像机拍摄下了那些小动物在高空从超重到失重状态下的图片。

接着,我们又开展了对小狗的飞行试验。上天的小狗要经过严格遴选,除了身体健康、反应灵敏、性格温和、善解人意外,其体重要求在6公斤左右。根据这样的要求当时从30多只小狗中进行挑选,最后选出了小公狗“小豹”和小母狗“珊珊”。接下来对它们进行各种各样的训练,如将它们放到冰箱里进行低温训练,放到振动器上进行振动训练,甚至将它们装进铁桶内,用高速离心机旋转进行离心训练,等等。经过一系列的强化训练,小狗的心理素质和身体素质得到明显增强。小狗上天之前,还要在它们的体内植入记录血压和心电的有关器件,用于记录和测试小狗飞行时经过主动段、失重段和返回段三个阶段时的心率、血压、心电和呼吸这四大生理指标,因为这些数据对未来载人航天有着重要的参考价值。

1966年7月15日,首先让“小豹”飞天,探空火箭发射和回收成功,当搜索队员迅速将“小豹”从舱内解救出来时,天外归来的它依然活蹦乱跳。试验队员将它高高地举起,欢呼中国历史上首次狗类动物飞天试验的成功。同年7月28日,小狗“珊珊”进行飞天试验也获得了圆满成功。

这两只天外归来的小狗一下子成了“动物明星”,曾被专程护送到北京,在著名生物学家贝时璋的陪同下,受到中科院院长郭沫若和党组书记张劲夫的“亲切接见”。后来,它们还繁育了健康的后代。

上述一系列高空生物和动物的回收试验,为我国研究高空生物学和生命保障工程积累了宝贵的资料和经验。后来我们还打算进行猴子的飞天试验,但由于党中央决定对北京和上海航天的体制进行调整,对研制任务重新安排,不仅搭载动物试验遭搁浅,而且上海的探空火箭研制和试验也划上了句号。

重要意义

回过头来想一想,我们这支队伍是在外国人对你实施严密的技术封锁,没有他人提供现成资料的情况下,硬是依靠自己的力量,在实践中大胆探索,大胆创新,直到逐步掌握了整个探空火箭的研制、发射全过程,锻炼和培养了一支早期的航天工程研制队伍。尤其从掌握一定系统工程经验方面来说,通过探空火箭的研制,使我们有了系统的观点、系统地策划、系统地考虑、系统地抓总能力,这是非常难能可贵的。

T—7和T—7A最初是作为气象火箭研制的,后来发展成为高空技术试验火箭,先后共发射了23次,最高达到100多千米,处于亚太空的高度。它曾被用来探测电离层,使我国首次直接获取电子浓度等相关数据。我们还用它来测量宇宙射线和磁场强度,用它来试验卫星仪器、设备的高空性能。当时关键技术如弹道设计、发动机液流控制等,还有高空照相技术、红外地平仪,以及最高达300多千米的发动机高空点火飞行试验等,这些技术亮点,在当时的中国都是独一无二的,都对后来航天事业的发展起到了支持和借鉴作用。后来,我们又利用探空火箭技术,搞出了和平系列探空火箭及第二代探空火箭挺进一号系列,为我国核爆炸试验取样作出了重要贡献。

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中国第一颗人造地球卫星发射成功

而1970年我国的长征一号火箭发射成功东方红一号卫星,在相当程度上是通过探空火箭的研制实践,为之打下了良好的技术基础和工程基础。记得我那时花了好几天时间,关起门来专心查阅和研究了东风四号导弹一、二级的资料,并与探空火箭技术结合起来,为第八设计院搞了个火箭总体方案,一直到初样阶段结束,取得初步成果后,才移交给北京一院,由任新民同志组织实施,最终长征一号火箭完成了研制和发射东方红一号卫星的任务。可以说,没有探空火箭研制发射打下的基础,1970年我国第一颗东方红一号卫星的发射可能会被拖延。

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1999年9月18日,江泽民同志为王希季授予“两弹一星”勋章

另外,探空火箭还为航天器的研制做了很多有价值的高空实验、生物火箭回收实验,对于我国返回式卫星的研制,以及后来神舟飞船的成功返回,都起到了非常重要的铺垫作用。

探空火箭是我国在高新技术中较早达到国际先进水平的一个领域,也是我国发展航天技术的起步项目之一,是业内公认的开拓创新型号。因此,综合上述客观事实,如果说探空火箭的研制成功具有里程碑意义,一点也不为过。

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2011年3月23日,王希季院士获得上海交大终身成就奖

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2016年1月7日,上海交通大学北京校友会成立:吴文俊、王希季、徐光宪等校友在一起交谈

游本凤
欧七斤
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