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中国雷达事业的开拓者——毛二可

2024-06-26刘创

名人传记 2024年5期
关键词:雷达

刘创

北京理工大学的校园里常常出现一位已九旬高龄的老者骑自行车的身影,每当有人提议让他坐车,他总是微笑道:“我精神头好着呢,不信,你找个小伙子,跟我比比骑车!”这位老者是中国工程院院士毛二可,我国雷达事业的开拓者。学校的整幢办公楼里,毛二可办公室的灯常常第一个亮,最后一个灭——“毛院士总是比我们来得早。”毛二可说:“不早不行啊,我现在的年龄,得分秒必争了。”从风华正茂到年逾古稀,毛二可从未离开过他毕生热爱和为之奋斗的雷达事业……

从小就喜欢摆弄无线电

毛二可能考入当时中国第一所国防工业大学华北大学工学院,离不开父亲毛韶青的言传身教。毛韶青是内蒙古赤峰人,在素有“天津南开,保定育德”之称的育德中学毕业后,又在海外留学八年主攻机械,是当时国内极稀少的有留学经历的高级技术人才。回国后,他参与了中国第一辆汽车的研发工作。民生牌汽车量产之后,毛韶青的高兴劲儿还没过,“九一八”事变爆发了,一家人辗转流离到天津,他在清华大学机械工程系任讲师,而后一家人随着战事不断搬迁,最终在重庆扎下根来。这期间,毛家的四个孩子先后出生。

给孩子起“毛二可”这个名字说起来还是毛韶青的主意。毛韶青崇拜有“老毛奇”之称的德国军事家赫尔穆特·卡尔·毛奇,这位传奇的将军是贵族出身,家道中落后入伍,一生中赢过三次王朝战争的胜利,是著名的常胜将军,被尊为德意志帝国开国三元勋之一。在抗战时期的颠沛流离中,毛韶青目睹国土沦丧、民不聊生的屈辱,希望自己的子女能像毛奇将军那样,在实现国家统一和民族复兴的事业中发光发热,因此在孩子出生时,就把毛奇将军名字中的“奇”字拆作“大可”给了长子,每出生一个孩子,这个数字便加一,毛二可当然就是次子了。

毛二可从小就喜欢摆弄无线电,在重庆私立南开中学读书时,他加入了中国无线电学会南开分会。抗战时期,许多工厂搬到重庆,为爱好无线电的少年们提供了更多“创作”的机会,“土电话”“收音机”“校园广播”等,深深滋养着少年毛二可的兴趣与好奇心。1949年,华北大学工学院迁至北平,直接由中央人民政府重工业部领导筹备建设新中国第一所重工业大学——北京工业学院(现北京理工大学)。两年后,听闻这所学校计划开始招生,并设有电机制造专业,毛二可兴奋不已:“这个专业恰好是我的兴趣所在。”他毫不犹豫地参加了考试,并如愿成为新中国第一届全国统考入学的大学生。

那时,年少的他满怀壮志,每天沉浸在对专业知识的无限渴求中,慢慢地,一个声音在脑海里愈发强烈起来:“终于参加革命队伍了,国家培养自己,自己也要为国家做事。”1953年,学校成立雷达设计与制造专业,成为我国首批从事雷达专业教学科研的单位之一。毛二可所在的专业同步调整到雷达专业,至此,他与雷达正式结缘。

完成“国内大学最顶尖的毕业设计”

1954年,北京工业学院雷达系的毕业设计选题中,有一个高难度的选题是苏联专家库里科夫斯基指定的:做一套完整的电视收发系统。那时,国内只在专业部门内部有供学习用的黑白电视机,而且全部依赖进口,还没有真正进入实用阶段的完整意义上的电视机及其收发系统。全套的电视收发系统可粗分为四部分:摄像机,将影像转换成视频信号;发射器,将视频信号以电磁信号的方式发射出去;接收器,将电磁信号再转换成视频信号;显示器,把视频信号还原成图像。整套系统庞大而复杂,是国内很多六七十岁的专家都不敢尝试的课题。

很多同学都回避了这个选题,毛二可却来劲了。同学们开始泼冷水:国内现在根本就没有电视信号,也没有完整的发射系统,研制电视系统的零件只能从国外购买或自行制造,你一个学生怎么弄?退一万步讲,即便搞成了,没信号,怎么验证?

毛二可毫不畏惧。他与几个志同道合的同学,还有系里派出的两位老师一起,自己动手绕电磁线圈,人手一把电烙铁焊电路板。学校特地从东欧买来所需的电子管和黑白电视机供他们使用。大半年的时间里,他们光图纸就画了几千张。外协工厂也大力支持,以最短的时间帮他们制作出零件成品。接下来,又一个难题来了:电视系统要发射无线信号,必须向国家申请专用频道。

鉴于他们干得有声有色、有模有样,又肯吃苦,毅力坚定,校长魏思文当即决定由学校出面向邮电部提交申请。1956年4月,邮电部的红头批文拿到了手:同意北京工业学院设立实验专用无线电台,发射频率为四十九点七五兆赫,这个数字从此成为“中国电视第一频道”,并永久落户于如今的北京理工大学。

整整一年时间,以毛二可为首的课题组在苏联专家和学校老师的共同努力下,终于完成了毕业设计课题的全部要求。经测试,发射系统是成功的,完全实现了电视收发系统的四大环节并成功实现了动态影像显示。受限于当时的设备实验条件,以及课题组成员的理论和技术水平,显示图像质量虽不尽如人意,严格说来,这只是一台“原理性样机”,还远远不能达到普及实用的标准,但从理论和技术层面,课题组完成了“国内大学最顶尖的毕业设计”的同时,也建成了新中国第一个真正意义上的电视发射系统。这一项目的成功,填补了当时国内的电信系统和无线电学术界的一项空白。没有他们发明的这套系统,电视走进中国千万家这一目标,还不知道要过多久才能真正实现。

这套系统在接受国内顶尖大学和专家的参观学习并得到认可之后,求才若渴的校长魏思文决定让毛二可留校。

攻克了一个又一个难题

1957年,北京工业学院雷达系从仪器制造系独立出来,并开始组建雷达专业实验室。雷达是当时世界上最高尖端的精密设备,他们既没有国外技术支持,也没有实操经验,开展工作的难度可想而知。毛二可捧着厚厚一本天线架设说明书,像搭积木一样完成了雷达天线的架设;没有雷达专业教材,他就自己编制,一切从零开始……

到了1963年,在美苏军备竞赛愈演愈烈的国际大背景和中国核武器即将取得最终突破的大前提下,国防科工委对反弹道导弹系统立项,称之“640工程”,与南京十四所共同研制中国的相阵控雷达,北京工业学院的雷达实验室成员也参与进来。

这可以说是一个全新的课题。当时,我国只是勉强能生产普通的传统雷达,对相阵控雷达的原理都还搞不清,什么叫“相阵控”都不明白,何谈开发世界上最先进的相阵控雷达?谁也没料到,竟是北京工业学院率先拿出了两份报告,最终确立了该项目的具体原理和阶段性实施办法,并与南京十四所共同确立了中国相阵控雷达的设计方案。

1969年,毛二可发表了针对项目中的相位测试难点攻关的论文,为该项目攻克了最大的一个难题。接着,中国第一部自主设计完成的相阵控雷达“7010雷达”于1972年开始铺设,1976年完成调试,1978年投入使用,由此,中国成为世界上第三个掌握相阵控雷达技术的国家,终于有了真正属于自己的“先敌发现、先敌打击、先敌摧毁、先敌制胜”的国防千里眼。

在随后的雷达部件由电子管全面转向晶体管的“大换血”中,在雷达捕捉动目标的“小806雷达”动目标显示技术创新中,毛二可多次解决关键问题,使得原来只能打击静止目标的地面火炮有了对移动目标精确打击的能力。这期间,他曾钻到雷达下面刷油过漆,曾被上千伏电压打得血肉模糊,但他毫不在意。让他欣慰的是,“小806雷达”已经可以自动过滤金属箔条的干扰,在其中发现动目标并成功捕捉——在普通雷达照射下,如果飞机投放干扰箔条,雷达上就会被箔条的信号干扰而失去飞机踪影,但是在“小806雷达”的显示屏上,系统可以自动将箔条的干扰去除掉,只剩下一架被雷达照射的飞机。此套系统成为我国动目标显示技术的里程碑。该项技术后来被应用到预警机上,并获得1978年全国科学大会奖。

然而,虽然“小806雷达”的技术已经接近国际水平,但还有一个弱项,即动态显示的核心部件熔石英延时线的结构是模拟电路,存在显示延迟、受温度影响稳定性欠佳的缺陷,且无法从技术层面上改进,必须另寻出路。

当时的微电脑刚刚起步,美国已经开始用数字信号处理相关雷达信息了,由于微处理器成本太高,在美国也没有普遍使用。毛二可又从柯达公司的资料中剔选出CCD半导体器件(一种能够把光学影像转化为数字信号的半导体器件),这种器件体积小,重量轻,成本低,更主要的是,它不是军工管控产品,而是民用摄影器材,中国可以向美国直接购买。拿到器件后,毛二可第一时间进行改进,结果CCD半导体器件在性能上比熔石英延时线更出色。毛二可又成了世界上首个将CCD运用于雷达动显技术领域的人。

毛二可凭借自己的不懈努力,成为中国雷达界动目标体系的中流砥柱。但是,每一次攻关克难几乎都是从头开始。晶体管技术方兴未艾,数字化全面来袭。而处于军工科技最前沿的雷达技术领域,谁抢先完成数字化改造,就意味着谁第一个抢占了科技制高点。这一次,毛二可面对的是另一个世界级难题:脱靶量测量。

用土制弹弓完成脱靶量测量

脱靶量测量是用来检测导弹偏差和方向并进行数据修正的最关键的技术,是评价导弹精度的控制导弹命中率的关键,在国际上也是公认的难题。

1989年,海军方面提出急需一种可以安装在靶船或靶机上,能快速测量脱靶量的电子系统。在竞标会上,各科研机构都摩拳擦掌,但是当看到标书中有“精度要超过通用的军用多普勒雷达”后,都不吱声了:当时国内掌握的相关技术,没有一个符合要求,而且,这个要求,在世界范围内也没有成功的范例。

还是毛二可扬了扬标书,说:“我们来吧。”语调不高,却斩钉截铁。从此,毛二可得了个“二可专家”的绰号:只要国家需要,“这也可,那也可,没条件讲”。

20世纪80年代,美国的脱靶量精度误差小于百分之一,测距精度六十一厘米,而我国最先进的设备,精度误差达到百分之十五,测距精度是十五米到六十米之间,小于十五米的脱靶量要靠后期数据处理才能得到。接到任务的毛二可团队,连从何处着手进行脱靶量测量的思路都没有,手里的资料只有干巴巴的几个数据……

用技术手段追导弹,还要同步计算出导弹的误差、偏离速度,时速几千公里的导弹在显示屏幕上几乎是一闪而过的,想追踪和计算,谈何容易?西方人得知中国人要通过数字技术完成脱靶量测量,都感觉不可思议:“你们连什么是数字技术都还门径不通呢,这种脱靶量测量,是等同于从干草堆里找一根针,你们不可能完成!”

从已知和已掌握的方法入手。毛二可确定了科研思路,先是用雷达系统已知的相位法测量,通过计算不同时间间隔目标的相位坐标来确定,成功研制出测量雷达,后在实验室分析问题,修改电路程序,到靶场打实弹,再到海上进行模拟海上战场测试,好多问题都是十几个博士专家一起搞,常常是几个月下来毫无进展,或者是发现了一种方法,测试失败后再从头开始。他们又在此基础上发明了“多普勒频率——相位差历程法”,发现效果十分理想。

脱靶量项目从原理论证到实践应用阶段,最主要的修正手段就是不断地大量做实验,但当时国内的条件根本不允许每改一行代码就动用军舰跑到海上打实弹。迫不得已,毛二可想了很多办法,千方百计把实验留在课题组所在的校园里进行。

为测试运动目标的多普勒效果,最初他们用人骑自行车来做靶标,经过测试,自行车的速度太慢,就想到了摩托车,毛二可特批了一笔经费买来一辆摩托车,全所上下无论年长年轻,没几天就都学会了骑摩托车当靶子。每到周末,学校的操场空下来了,毛二可总是第一个跨上摩托车当靶子,很是引人注目。

随着实验精度的不断提高,要求靶子的速度也越来越快,摩托车也跟不上了,但是一发炮弹要几百块钱,又不可能在普通场地试射,必须到专用靶场甚至是海上,课题组根本就掏不出那么多经费。

毛二可想到了弹弓。小时候,哥哥毛大可常常在放学后带着弟弟妹妹跑出去用弹弓打鸟。他找来角钢、弹簧,又跑去学校卫生所要来输液用的橡胶软管,自己动手焊了一个大号的弹弓,去五金店里买来鸡蛋大小的钢珠当弹丸,用钢珠代替炮弹进行雷达跟踪测试。因为钢珠飞行速度快,体积大,平时实验有可能会误伤校园里的行人,毛二可就把实验安排在节假日。常常是周末或节假日,整个学校都要放假了,课题组的工作提示板就会多出一行熟悉的字:明日放假,我们不放,操场大弹弓旁边集合。如此这般之后,连到课题组帮忙的女学生最后都成了打弹弓的高手。

回忆起这段经历,毛二可总是会心一笑:“设备最后研发成功,大弹弓可谓功不可没。现在,这种设备已在部队批量应用,采购方还把大弹弓作为设备的必备配套设施,列在设备配件清单的标配附件目录中呢。”

最终的成品雷达不仅适合舰艇使用,而且体积小巧到甚至在普通战斗机和靶机上都可以使用。立项八年之后,最终成果的测量精度完全超出预定指标。这一发明成功地解决了国防建设中的难题,填补了国家一项科研空白,并于2000年正式批量投入使用。

毛二可在科研道路上几十年如一日,始终坚持自主创新,为我国的雷达事业作出了巨大的贡献。但他一直朴素、低调,只穿宽松的布衣,学校给他的大办公室他也让给学生做实验室。但就是这个貌不惊人的瘦弱老者的团队里,却诞生了八名博士生导师、三十三名教师、三百多名硕士博士,六个国家级科技成果奖。而他,是这个团队的核心,是羽扇纶巾的“摇扇人”。

2020年,北京理工大学给毛二可颁发了“第二届懋恂终身成就奖”。获奖后,他将一百万元奖金捐给了学校。他说:“我就是一名普通教师,希望这笔奖金能为支持我成长、工作一辈子的地方,培养出更多、更好的人才。我只是个普通的科技工作者,只做了本职工作中应该做的那一部分,虽然有点成绩,但是国家却给了这么大的荣誉,自己还是以一颗平常心来对待。希望社会不要对院士过于追捧。一个搞科研的人,只要有一般的生活条件,能安心地做学问,也就满足了。”

“走,爬山去”

毛二可在雷达所干了一辈子,收获最大的,除了他心爱的雷达事业,还有爱情。

他的妻子熊如眉也是雷达专家,南京人。熊如眉的父亲从事邮电工作,虽然不直接接触无线电,但是对那种凭空传播的看不见也摸不着的信号很着迷。她受父亲影响,也对无线电十分感兴趣,1953年被保送到华东第一工业学校(现南京信息职业技术学院)学习无线电。三年后毕业时,正巧北京工业学院从该校招聘了十多个人,其中就有熊如眉。也是在那一年,毛二可毕业留校,就这样,两个人一同被分配到了雷达所。与毛二可在工作上的接触机会多了,熊如眉发现毛二可业务非常熟练,对雷达的理解和技术远远超过自己,当即心生敬佩,碰到不懂的问题就过去请教毛二可,他总是热心地解答。有了师兄相助,熊如眉的技术在同批人里很快冒尖,再加上毛二可在生活上很照顾这个独身在外的小学妹,两人的关系也逐渐密切起来。

1958年熊如眉做手术住院,毛二可跑前跑后非常热心,下了班就拎着水果去医院陪护。出院后,两个人就更加亲密了。相识六年之后,他们在1962年春节前领了证,从此几十年相濡以沫。

婚后,他们住在宿舍楼一间十二平方米的房间里。这里除了毛二可的数百本专业书,只能放下一张床。就这样,他们一住就是好几年。毛二可知道妻子辛苦,下了班第一件事就是拎着脏衣服去公用的洗衣间洗衣服。那时候没有洗衣机,全是用手搓,熊如眉担心他太劳累,有几次趁他不在家时偷偷把衣服洗了,事后却被他严词批评。

宿舍楼里四户人家共用一个小厨房,但是煤气罐是各家用各家的。家里换煤气罐的任务也是毛二可的。他自制了一个挂钩,在自己的自行车后面挂着煤气罐骑去几公里外换煤气。煤气罐很重,又挂在自行车的一侧,骑起来歪歪斜斜,看起来很是可笑。儿子熊宇红读初中之后学会了骑自行车,换煤气罐的工作就移交给了他。

毛二可的生活里没有太多的跌宕起伏,平淡的生活里都是这些琐碎的小幸福。早上,毛二可和无数个平凡的父亲一样,骑自行车把孩子送到幼儿园,晚上他时常加班,就只能熊如眉去接了。所幸两个儿子都健康快乐。

毛二可不是书呆子,虽然身材偏瘦,但十分注重锻炼,对家人更是用心。他时常带着儿子游泳、跑步,周末抽时间同家人去公园玩。孩子喜欢看电视,他就动用自己的雷达技术DIY(手工制作)了一台九英寸的黑白电视。儿子想学计算机,他花了好几个月工资买了一台。后来两个儿子都成了研究生。

2015年10月,北京举办文化老人金婚庆典,毛二可夫妇受邀参加。发言的时候,毛二可只说一句:“如果说中国雷达事业有我毛二可的贡献的话,我的荣誉里有她的一半。”说这话的时候,他紧紧地搂着老伴。

如今,在北京理工大学的校园内,人们还是经常能看到耄耋之年的院士毛二可(他于1995年当选为中国工程院院士)骑着自行车穿行在校园里,而他的学生开车经过他身边时,都会降低速度默默地跟行一段距离,以示对恩师的敬重。骑自行车对他来说,不仅是乐趣,更是一种锻炼。他还喜欢弹电子琴,说这样可以活动手指,锻炼四肢协调性。一有空闲,他准会换上运动鞋,拉起老伴:“走,爬山去。”

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