萬春熙:1958,投向宇宙的中國“問路石”


——迎接建校80周年“北理故事”系列報道之四

【編者按】2018年,為搶救、挖掘寶貴的校史資料,黨委宣傳部組織力量啟動校史“口述史”采集工程,并委托圖書館具體實施。兩年多來,采集工程共記錄保存80位離退休教師口述史資料15058分鐘,形成文字資料160萬字。為紀念學校建校80周年,黨委宣傳部、圖書館結合“口述史”采集成果,精心策劃制作,推出《北理故事》系列。希望廣大師生校友能從精彩的故事中汲取力量,傳承紅色基因,為建設中國特色世界一流大學而努力奮斗!

  


 

  1958年的秋天,一枚由中國人自己研制的火箭,第一次在中華大地上騰飛而起。刺破長空的利箭,是中國人第一次向宇宙投出的“問路石”。

  這枚由北京工業學院(現北京理工大學)師生自主研制的火箭,代號“505”,名為“東方-1”號,是新中國第一枚二級固體燃料探空火箭。在此后的兩年多時間里,“505”探空火箭項目先后完成七次發射,在探索實踐中完成了中國航天事業的“初記憶”形成了一批寶貴的研究成果六十二年后的今天,讓我們再次打開那段記憶,傾聽那段催人奮進的“北理故事”。

講述者:萬春熙 

北京理工大學教授、“505探空火箭”核心參與者

  1958年,北京工業學院已初步建成了新中國第一批兵工專業體系。為進一步適應國防和科技事業的發展,從1958年到1960年,學校進入了建設國防尖端專業的戰略轉型新時期,在“自力更生,高速度攀尖端”的豪言壯志中,師生們積極開展科研實踐活動,獲得的許多科研成果,填補了國家的空白,創造了一批“新中國第一”系列科技成果。

  正是在這一時期,有這樣一枚“勵志之箭”,先后七次在中國大地上騰空而起,為新中國的航天事業投出一顆頑強的“問路石”,這就是由北京工業學院自主研制的新中國第一枚二級固體燃料探空火箭——“505探空火箭”。

  在七次發射的背后,數百位參與研制和發射的師生們,此前卻無人見識過真正的火箭發射,但他們帶著滿腔的報國志向和嚴謹的科學精神,克服了缺乏技術資料、實驗設備和實踐經驗等各種困難,終于成功完成了這一壯舉,為新中國的航天事業做出了劃時代的探索與貢獻。

  六十二年后,作為505項目核心參與者的萬春熙教授,再次打開那段火熱的北理工記憶,講述起505探空火箭七次飛騰的北理故事。

首戰告捷

  1958年8月初,在國防科委的關懷和時任院長魏思文的直接領導下,北京工業學院全面啟動505探空火箭的研制工作,學院組成了以孫志管、馬慶云、王守范等老師為主,一批1953級畢業生和1954級同學參與的研制工作組。此時,即將畢業的萬春熙,在指導老師王守范的帶領下,剛剛完成了“火箭增程彈“的研制,也奉命參與到505探空火箭的研制中。

  505探空火箭是二級固體燃料探空火箭,這種探空火箭當時在國內沒有研制過,不管是火箭發動機的設計還是推進劑的研制都是一片空白,而最困難的是研究資料極度缺乏,師生們手頭僅有少量的蘇聯資料。在這樣的“零”基礎上,師生們從火箭材料、殼體設計再到推進劑,不斷地計算、摸索和實驗,硬是在艱苦的條件下完成了505探空火箭的設計和制造。

  學習火炮專業的萬春熙參與的是火箭總體設計工作,在其中主要負責火箭尾翼的動力設計。在他的回憶里,研制505探空火箭的過程中,發動機設計難度最大。當時,研究資料極其匱乏,師生們能看到的只是一本美國人根據火箭筒原理編寫的《火箭發動機設計》。雖然沒有足夠的參考資料,但王守范老師帶領他們,從原理出發,一點一點科學的完成了火箭發動機設計。

師生們正在挖掘用于火箭發動機地面試驗的土坑

  除此之外,火箭發動機的研制,必須要進行大量實驗,但是在當時的時代背景下,實驗條件很差,甚至沒有專門的實驗室,火箭發動機的推力實驗是在學校里的一片荒地上完成的。“我們的實驗室就說挖個坑,就底下弄平,墊層鐵板,上面有三個銅柱墊著,再放上一塊鐵板。發動機再放上去,我們當時就是這么做實驗的。”萬春熙老師這樣回憶當時的實驗場景。

  即使在物質發達的今天,火箭發動機實驗仍然充滿了高風險,而在當時簡陋的條件下,師生們在研制工作中,不僅要克服困難,更要面對危險。一天早上,萬春熙剛加完班,看到幾位做復合火藥實驗的同學正在緊張地商量著什么。原來是在實驗中,復合火藥推進劑點燃引線后沒有產生應有的燃燒,大家正在研究去排除故障是否有危險。萬春熙經過判斷分析后,認為很大可能是出現了啞火,于是就和另一位同學李兆民一起冒著隨時爆炸的危險,進入試驗區域,最終把復合火藥藥柱從發動機上取了下來,排除了隱患。

“東方一號”探空火箭

  正是在這種團結協作、攻堅克難的努力下,經過一個多月緊張的準備,1958年9月8日,兩枚505探空火箭完成了總裝,運至河北省宣化炮校,進入現場發射準備階段。實施首次發射的火箭,第一級采用了蘇聯喀秋莎火箭炮彈的發動機和雙基藥,而第二級則完全使用了北京工業學院自行設計的發動機,該發動機使用的推進劑,也是由師生們自己研制的復合火藥,也屬于國內首創。

  1958年9月9日,505探空火箭在師生們的注視下成功發射,兩級火箭升空后成功分離,飛行高度達到將近十公里,這是中國自主研制的探空火箭第一次升上天空,505探空火箭發射初戰告捷。這塊中國“問天”的“小石子”,帶著北京工業學院的師生們矢志報國的精神,沖向天際。

科學探索

  505探空火箭初戰告捷,對于師生們來說,既不是“成功的嘆號”,更不是“作秀的句號”,而是一次鼓舞人心的“逗號”,激勵著大家以更加科學嚴謹的態度去實現更高的目標。之后,師生們馬不停蹄地投入到下一步的開發和研制過程中,并將“飛行高度100公里”作為火箭研制的更高目標。

  此后,王守范老師帶領發動機設計小組,設計了直徑達到460毫米,長度接近2米的新發動機,里面可填裝17根90毫米粗的藥柱。如此大尺寸的發動機,已經超過了學校的加工制造能力,于是在時任北京市委第二書記劉仁的要求下,北京鍋爐廠協助學校加工制造發動機殼體,萬春熙被派到工廠,與工人師傅一起一錘一錘地把鐵板敲成圓筒,再用電焊把接縫焊上。粗加工完成后,圓筒又被馬上運到位于北新橋附近的547廠加工成為火箭發動機殼體。

  然而科學的道路上,從來都不是一帆風順。1958年10月1日,在第一次發射成功僅僅22天后,更加巨大的505探空火箭再次矗立在了吉林白城子發射場上。但結果卻是令人遺憾的,這兩次發射均以火箭發動機爆炸而告失敗。

  回到學校,經過分析,大家認為殼體材料和焊接技術不過關應該是主要原因,這讓負責此項工作的萬春熙感到很內疚。今天看來,發射失敗的原因雖然是多方面的,但最主要的教訓是,科研工作僅有熱情是不夠的,特別是在短時間內,面對探空火箭這樣大型的科研項目,更加需要按照科學規律來辦。雖然遭遇了挫折,但思想上的收獲,也成為萬春熙科研生涯中的寶貴財富。

  火箭發射的失敗,并沒有讓師生們氣餒,而是換來了冷靜的思考,大家在仔細分析了失敗原因后,合理調整了設計飛行高度,并從改進發動機材料入手,再次踏上了505探空火箭的問天之旅。

  1959年初,505探空火箭在河北昌黎進行第三次發射時,萬春熙已從學生成為了學院的一名青年教師。在他的回憶中,第三次發射中的第四發火箭特別成功。“5噸推力,240的口徑!5噸推力的發動機當時在國內絕對是第一家,這么大的推力,這么大的口徑,發射上去,兩級火箭完整無損的達到60公里,還測下了信號,再也沒有別家了。”雖然沒有親臨現場,但是記錄在案的客觀數據,六十年后,讓萬春熙仍難掩興奮之情。

勇闖新高

  505探空火箭的研制和發射,其重要意義不僅僅在于為中國航天事業做出了有益探索,更有力的奠定了學校在相關學科(專業)領域的堅實基礎。1959年,通過前三次發射,師生們深刻認識到開展火箭研究,簡陋薄弱的實驗條件是不行的,于是1959年的4、5月間,學校開始在戊區(現國防科技園區域)重點投入修建火箭發動機實驗室。并在此基礎上,自1959年9月到1960年初,505探空火箭又先后進行了三次發射,著重解決火藥推進劑、測高天線等問題,雖然發射工作中又歷經多次失敗,但在這一階段的發射活動中,學校在火箭研究方面獲得了大量的寶貴數據,鍛煉了隊伍,在火箭設計、加工工藝等方面為中國航天事業積累了寶貴而豐富的經驗。

探空火箭發射前的狀態

  這期間,學校還專門成立了以朱前標、呂育新兩位老師為首的第22研究所,專門作為505探空火箭的工作機構,總結前面若干次發射的經驗教訓,著重解決火箭總體的系統問題,并籌備第七次發射。萬春熙也再次進入505探空火箭的研制團隊,擔任黃一鳴老師的副手。

師生們在朱日和靶場開展發射試驗時的營地

  1960年9月,全新的505探空火箭再次運輸到朱日和靶場,第七次發射在即。但此時卻還有一個技術問題沒有得到解決,那就是為了測量火箭發射高度,在金屬的火箭頭部內螺旋式纏繞的天線,由于金屬殼體材料的遮擋,無法發射出信號。一籌莫展之際,萬春熙靈機一動,大膽的提出用塑料加工彈頭代替火箭金屬彈頭的思路,得到了化工專業老師的肯定,經過一番緊張加工,塑料材質的火箭彈頭,成功解決了天線信號發射穿透的難題。

  最終,1960年8月28日,505探空火箭在內蒙古朱日和靶場成功發射,火箭升空后十秒,第二級火箭與第一級成功分離,第二級火箭發動機點火成功,順利工作。火箭在天空中的飛行高度達到78公里,橫向飛行40公里,發射整體取得成功。

  結束此次發射后,因為國家處于三年困難時期,發展規劃調整,北京工業學院將整理好的資料,提交國家相關研究機構,結束了505探空火箭的研制項目。

矢志不渝

  505探空火箭的研制和七次發射,是中國人第一次完全獨立自主的研制和發射成功兩級固體燃料火箭,并且實現了中國探空的全新高度,這是北京工業學院在上個世紀五十年代在永攀科技高峰、實施產學研相結合的一次偉大實踐,一大批師生在研制工作中增長了學識、接受了鍛煉、積累了經驗,在為國家培養了一大批航天人才的同時,奠定了學校在火箭研究領域的堅實發展基礎,在此后的歲月中,成果不斷,探索不止,形成了學校今天在相關學科等領域的研究優勢,為國家不斷做出卓越貢獻。

  從1958年建立新中國第一批火箭導彈專業,到1960年初步建成18個以火箭為主的新專業和若干研究所,北京工業學院形成了完整的火箭系統教學科研體系。

  在505探空火箭研制和發射過程中,廣大師生體現出了遠大理想、矢志不渝的愛國奉獻精神,敢為人先、勇攀高峰的科學探索精神,分工協同、艱苦奮斗的團結奮斗精神,不畏艱難、勇擔重任的時代擔當精神,成為了北理工人代代相傳的寶貴財富,不斷激勵著我們矢志強國,向著中國特色世界一流大學的奮斗目標不斷邁進。

  回望80載春秋,一代代國家棟梁在這里孕育。回首甲子歲月,一批批航天人才在這里成長。“我們要在宇宙空間占一個位置”,六十二年前的誓言已經成為肩頭的擔當責任。

  傳承紅色基因,矢志報國強國。在建設中國特色世界一流大學的道路上,北理工人永遠在奮斗!

  

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