三台相机,定格科学传奇
编者按:习近平总书记曾指出,我国高等教育要立足中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局,心怀“国之大者”,把握大势,敢于担当,善于作为。知之愈明,则行之愈笃。在全校开展新发展阶段使命愿景大讨论之际,开辟服务“国之大者”专栏,深入挖掘我校主动担负时代使命,为国分忧、为国解难、为国尽责的故事,阐释国家富强、民族振兴、人民幸福的时与势、人与事、情与理,皆是国之大者的使命担当,进一步汲取坚定信念、鼓舞斗志、启迪智慧、砥砺品格的蓬勃动力。今天,一起来看浙江大学三台照相机背后的故事。
浙江大学第三教学大楼,玉泉校区最早落成的老建筑之一,古色古香的廊柱和飞檐朗润澄明。
这里是中国光学工程英才最早的摇篮——1952年,我国高校第一个光学仪器专业在浙大诞生,此后逐步发展为光电系、光电科学与工程学院。
“教三”南门前的石碑上,镌刻着光电系系友、原浙江大学党委书记张浚生题写的四个大字:求是之光。60多年来,这座大楼里诞生了无数激动人心的创新成果,走出了数以千计的卓越人才。
记者来到这个蕴藏辉煌传统的科学高地,探寻“求是之光”的光荣与梦想,目光最终落在一种极为常见却又极为特殊的光学仪器上——
3台不同历史时期的光学照相机,见证了新中国国防科工事业筚路蓝缕艰难创业,见证了改革开放大潮中科技力量推动产业腾飞,见证了新时代的中国以创新强国的雄心向太空进军……这是一个薪火相传的故事。
“求是之光”,折射出70年来新中国几代科技工作者科技报国、勇攀高峰的奋斗身姿。
浙大光学成像技术团队 姚群 石怡锋摄
艰难创业
高速摄影机拍下核爆瞬间
第一台光学照相机诞生于20世纪60年代。它以不可思议的拍摄速度,记录下中国第一枚氢弹爆炸的瞬间。
87岁的光电系老教授王子余,如今安坐在求是园中,但思绪却经常回到那个惊天动地的岁月。
1965年,全国高教展览会上,浙大光电系王兆远老师指导的一件学生毕业设计作品引起了国家有关部门的关注。
这是一台高速摄影机的样机,拍摄频率可达340万幅/秒,相当于每幅画面的拍摄时间为340万分之一秒,其蕴含的技术可用于拍摄记录核爆试验。
“1966年3月,国家有关部门正式向浙大下达了研制3台250万幅/秒等待型转镜式分幅高速摄影机的任务,时间只有8个月。”满头白发的王子余对此记忆清晰,“浙大迅速组建了课题组,数十位老师参与其中,还吸收了不少毕业班学生。”
“那是一段让人毕生难忘的时光。”王子余是1952年浙大光仪专业招收的第一批学生,全班同学共20人,大家争着要做中国光学事业的排头兵。在研发高速摄影机时,他们手边没有任何称得上“先进”的工具,硬是用三角函数表和手摇计算机完成了繁复的光路计算。今天,浙大光电学院的学生已习惯坐在电脑前,操作软件设计图纸。“当年我们是怎么做的呢?加工图纸、装配图纸、光学系统图……全都靠手画,再仔细描到描图纸上,经过晒图,才能得到一张蓝图。”王子余感慨地说。
“那时,我们用雷管爆炸来试验相机的拍摄性能。”王子余指向对面“教四”的阳台说,“晚上,在那里引爆雷管。”他又伸手在记者面前画了个圈:“相机就在这里拍摄。”
经过日夜奋战,高速摄影机的研制任务终于按时完成。浙大有3位老师亲临试验场地参与了我国首枚氢弹爆炸,看到了高速摄影机拍摄底片的冲印结果:从起爆时的一个亮点,快速扩展至充满画幅,把核爆炸过程的时间拉长了几百万倍。
“我们要拍摄的全部内容都发生在刹那间,容不得丝毫差错。从交出相机的那一刻起,大家的神经就紧绷着,这时才终于放下心来。”半个多世纪风云过后,王子余脸上仍浮现出骄傲的神情。
浙大的高速摄影机经改进和提高性能,又陆续参加了4次核试爆任务,每次都圆满完成拍摄,记录下珍贵的影像资料。1978年的全国科学大会上,高速摄影机获得嘉奖。
改进后的高速摄像机
“在上世纪五六十年代,我们拿出了高速摄影机等一批成果,浙大也开始在国家重大科研工作中占有一席之地。”王子余说,多年来,浙大始终坚持科研创新为国家、为社会、为地方服务,形成了优良传统。
精诚合作
成就光学产业龙头
第二台相机,记录着浙大光电人和企业堪称典范的产学研合作故事。
记者和浙大光电学院冯华君教授一同来到位于宁波余姚的舜宇集团。从最简单的光学镜头起步,如今,这家民营企业各类先进光电产品的年销售额已超过250亿元。
舜宇的第一步,是从浙大迈出的。
舜宇集团总裁助理张国贤迎上来,一边笑呵呵地握着冯华君的手,一边告诉记者:“当年在浙大培训,冯老师把自己的饭菜票拿出来,让我们吃上食堂的饭菜。”
1983年初秋,舜宇集团创始人王文鉴带着8个高中生来到浙大光仪工厂接受培训,张国贤就是其中之一。他们一人学一道工序,掌握了镜片加工的手艺,然后回乡集资办厂。
从呱呱坠地到崭露头角,舜宇始终依靠着浙大。
让舜宇实现跨越式发展的第一个突破口,正是照相机镜头。“我们最重要的支持力量就是浙大的光学技术!”年过七旬的王文鉴,这番话说得斩钉截铁。
1988年,“浙江大学光仪系余姚光电仪器厂”正式挂牌。1995年,企业改名“舜宇”。可是直到今天,舜宇人都说:“我们是‘浙大系’企业。”
校厂双方确立了“你设计、我生产”的合作模式。舜宇生产的第一款照相机镜头名为“ZD01”,出自浙大光电系林金波教授之手,“ZD”就是“浙大”的缩写。依靠浙大源源不断的技术输送,舜宇一跃成为全国最大的光学镜头生产基地。20世纪90年代中后期,全国光学行业整体萧条,舜宇风景独好,每年为全球各大照相机生产商提供数以百万计的镜头。
现任舜宇集团常务副总裁的王文杰是从浙大光仪系毕业的,当年是企业引进的第一位大学生。他清楚地记得,1995年,舜宇第一次争取到韩国三星公司订单。对方到余姚考察后问:“你们的设计研发部门在哪里?”“我们毫不犹豫地回答:在浙大!”王文杰说,在参观了浙大光仪系的实验室后,三星与舜宇签约合作。谈起这段往事,冯华君笑着说:“我们也常把项目合作单位带到舜宇来参观,这里是我们创新成果的转化和生产基地呀!”
冯华君(左)和王文鉴查看舜宇新式光学产品 杨睿远摄
浙大玉泉“教三”大楼和余姚舜科路27-29号舜宇集团总部,两地始终紧紧相连。2017年浙大120周年校庆之际,王文鉴率舜宇高层来到浙大,满怀深情地说:“没有浙大就没有舜宇。”两家单位正携手共建智慧光学联合研究中心,全面开展光电子前沿关键技术研究,打造面向未来的“产学研”共同体。
志在星宇
为深空探测擦亮眼睛
说到第三台相机,我们需把目光投向星空,因为它发挥作用在地月空间。
2018年7月,这台装载于嫦娥四号中继星“鹊桥”号上的双分辨率相机,首次从地月拉格朗日L2点附近拍下了地球和月球的合影。
2018年7月14日,在地月拉格朗日L2点附近首次获取地月合影
10多年来,浙大光电学院徐之海带领浙大光学成像技术团队参与我国探月工程,见证了中国航天史上最重要的时刻。除“鹊桥”号上的双分辨率相机外,他们还先后为嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥五号飞行试验器,嫦娥四号上搭载的监视相机和降落相机提供先进光学系统,让“嫦娥”睁开了眼睛。
左图为嫦娥四号中继星双分辨相机,右图为嫦娥四号降落相机光学镜头
从浙大玉泉“教三”大楼抬头仰望,浩瀚星宇似乎不再遥远。
说起与探月工程结缘,徐之海难忘一个关键的日子。2007年12月12日,中共中央、国务院和中央军委举行大会,隆重庆祝我国首次月球探测工程圆满成功。徐之海当时坐在台下,而台上正在发言的,是浙大校友、工程卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士。
“慷慨激昂的发言,让人心潮澎湃。那一刻,我坚定了这样的信念:只有与国家重大战略需求相结合,我们的科研创新才能发挥更大潜力,找到更广阔的空间。”徐之海说。爱国之心和报国之志,是他耕耘开拓深空探测这片崭新天地的动力源泉。
徐之海记得,自己接到的第一个航天光学项目是,用不到10万元经费设计研发出3个光学镜头。“采用钛合金材料;玻璃要达到防辐射标准;成像质量要求很高;重量要求尤为严苛,1克1克地抠……”团队边学边问边试,迈出了历史性的第一步。
浙大光学成像技术团队 徐之海(左)和冯华君
接受“鹊桥”号上的双分辨率相机任务,则源自探月工程总设计师吴伟仁院士的一个电话。“我们要把原方案中15千克的相机减到3千克,又要保证拍到所需的照片。”徐之海说,这是团队第一次做整个航天相机系统,除埋头于光学、结构、电路、软件的设计与研制外,还花费大量时间开展极端环境测试实验。他们将系统放在真空罐中,在高温、低温不断重复循环和温变冲击中检测相机的成像性能。“高低温箱实验要连续不间断做十多天,项目参与人员和研究生也就连续在实验场通宵加班了十几天。”
徐之海团队部分成员(前排左起冯华君、徐之海、岑兆丰,后排左起蒋婷婷、边美娟、李奇、李晓彤、陈跃庭)
“让我们看得更远、更清楚,代表中国去实现深空探测更多宏伟目标!”这就是新时代光学科技前沿的奋斗者对未来的无尽期许。
推荐阅读