为我国核试验作出默默奉献的清华人
----记力学系席葆树教授研制成功核试验场
冲击波动压测量系统
清华大学工程力学系教授 吴翘哲
1973年1月的一天，几位炮兵司令部和装甲兵司令部负责核试验的同志来到清华大学工程力学系，咨询关于核试验现场冲击波动压测量技术问题，席葆树教授接待了他们，并和他们进行了讨论。席教授发现他们用测量一般静压的方法和仪器去测量快速变化的动压方法不对，因此许多年来这一问题一直没有解决。当时国内人们对于动压测量技术了解得不多，有关部门虽然研制了许多不同的仪器，花了很多钱，但直到1973年为止，全国各兵种、各部门都未能测到核爆炸时的冲击波动压数值和变化曲线。而这一实时参数和曲线，是决定核武器爆炸时破坏力的一项重要数据，对于研制核武器和设计核防护工事是非常重要的依据。有关单位查遍了美国和前苏联的核试验资料，也未能找到测试技术资料和现场的实测数据，只有一些理论数据。有关专家估计这可能是因为核试验时，现场条件太恶劣，实时测试太困难，因而未能进行现场实时测量。部队同志恳切希望席教授能帮助解决这一有重要意义的难题。当时在“外国人做不到的，我们也要做到”的口号感召下，席教授接受了这个艰巨的任务，开始了研制探索的路程。
核试验爆炸现场的条件十分恶劣。冲击波动压的测量探头必须安装在离地面一定高度上，而核武器爆炸时火球的高温使地面温度达几千度，地面上的砂石都被烤化融成玻璃体。冲击波引起的大风不仅将卵石吹得满天飞，而且可以将50多吨的坦克吹出几十米以外，重炮被吹得七零八落而解体。空气被电离，跨步电压高达7000伏，更严重的是强烈的中子，Υ射线的辐射。所有这些都使得安装在离地面的一定高度上的探测器无法工作。而上级还要求测点一直要布置到离爆炸中心50米处。这实在是一个非常艰巨的难题！
席教授长期在流体力学实验室工作，对于动态压力测量技术，有较丰富的知识和经验。在接受了任务以后，与炮兵和装甲兵的同志一起分析了现场的情况，从理论上分析了核爆炸过程，发现核武器爆炸虽然只是一瞬间，但是各种参数的变化是在几十到几百毫秒中发生的一个过程，并不是所有参数都在一瞬间同时发生，而是有先有后，因此可以采取巧妙合理的防护措施，避开不利因素。例如，核爆炸后，首先是强烈的光辐射高温和中子、Υ辐射，这时冲击波尚未到达，只要用一块白绸布象打伞那样将探头遮住，就可以大大减少辐射高温，当冲击波到来时，将白绸布吹掉，也不会影响数据测量。在探头的设计上，采用三道隔热措施，延缓温度传递时间，使在测量时间内传感器的温度还未升高就已经将冲击波动压数据采下，并传到深埋地下的测量仪器和记录仪，将数据记录下来了。
传感器是一个关键，因为一般用的应变式，电容式，压电式传感器在强烈的中子、Υ射线辐射下，材料会变质而失效。席教授查阅了大量文献资料，发现用电感式差压传感器可以经受住核辐射，但不能用有机材料作胶粘剂，而且电感传感器一般体积都比较大，而探头要求传感器的尺寸直径仅1厘米，长1厘米，当时，要设计和制作这样高要求的小型电感传感器确实是一个难题。为此，席教授不仅亲自设计，而且亲自上车床车制传感器的零件；亲自做试验，寻找合适的无机粘结剂，经过几个星期日日夜夜的努力，终于设计制成了能很好地满足要求的小型电感式差压传感器。
为了避免强电场干扰，就将全部电缆屏蔽后又穿在钢管里，再埋在一米深的地下。为了设计合理的探头结构，席教授又亲自动手加工制作试验模型，为了加快对所设计的三种探头进行比较试验的进度，经常一直工作到次日凌晨二、三点，白天又接着干，废寝忘食，和研制组的同志们一起做模型的风洞吹风试验。在经过低速风洞、高速风洞吹风和激波管试验后，确定了最佳探头型式。
最后一个难关是探头的加工问题和仪器的制造问题，探头很小，而且材料选用的是难加工的耐热不锈钢，探头上有四个气道，其直径仅1.5毫米，深20毫米，在耐热不锈钢上打这样的小孔，在当时力学系车间的条件下，的确是很困难的，为此席教授又去查阅了有关工艺资料，和工人师傅们一起研究，终于制造出了合乎要求的探头，就这样从理论上和实际上解决了核武器现场冲击波动压测试的一个又一个难题。1973年8月终于研制出六套新的装置，准备进现场安装，部队负责同志向当时的系“工宣队”提出要求席教授一起去西北核试验场指导实际安装和埋设仪器，但“工宣队”却以所谓出身不好而不让去，只好由炮兵和装甲兵的同志带着仪器装置进场了。
一个月后去试验场的同志带着安装在测点上的5套仪器探头回来了。探头被烤化了，打弯了，表面被飞起的石头划出了深深的沟，第一次失败了，人们都有点泄气。然而，席教授没有灰心，他仔细检查了被打坏的探头，很高兴地说：“这是很宝贵的材料，从这次失败中可以找到成功的因素，失败是成功之母嘛。”他发现被打坏的探头中的传感器和仪器都没有坏，说明原来的分析和设计是正确的，被打坏的部分是因为耐热不锈钢在被烤红的情况下强度太低，烤红以后又被冲击波吹起的石头打击而坏了。这表明需要一种在烤红的情况下还有足够强度的材料来做探头。他凭着丰富的机械加工工艺知识，立刻想到用做刀具的高速钢做探头。于是就立即动手找材料，很快就做成了一个样品，鼓舞了大家的信心。部队首长也要求一个月后将改进的仪器再送到现场。可是在一个月内完成六套装置，时间太紧张了，又正值放暑假，天气很热。当时刚从“文革”中“解放”出来的系领导解沛基同志很关心这项任务，就亲自到系车间给工人师傅做动员，又买了西瓜送到车间，鼓舞了大家的干劲，研制组和车间工人师傅一起，冒着酷暑加班加点的拼命干，其中探头上的气道小孔都是席教授亲自动手打的，经过一个月的奋战，终于完成了六套测试装置及时地赶上了十月份的核试验。
这一次终于成功了。在中国，第一次很好地取得了核试验现场的冲击波动压曲线，真正实现了“外国人做不到的我们也要做到”的理想。席葆树教授和研制组的同志作为清华人能为祖国核武器事业作出一点贡献感到无比的高兴与自豪。
一次在香山举行的核试验数据分析会上，席教授向到会者介绍了所设计的测量装置，与会代表非常兴奋，有人举着测量探头说：这应该成为全军享用的成果，强烈要求国防科委马上在各兵种推广应用。会后，在上级部门的关心下，清华研制组立即组织校内外协作进行批量生产，供给其他兵种使用。从1973年开始一直到我国宣布停止核试验，各兵种都在试验场上成功地使用了这套测量系统，取得了一批又一批宝贵的实测数据资料。
现在，回想起当年的工作，真是感慨万千，人们不仅要克服对自然规律未知的困难，而且要克服重重人为的干扰。1973年正值全国“批邓”高潮，清华园正处风口浪尖上，在这样的环境里，研制组工作不时受到干扰，要求停下工作去参加大批判。席教授还经常被扣上“业务党”的帽子，但他并没有被压服，常在组里说，不钻研业务，怎能搞好国防建设，就在工作最紧张的时候，“工宣队”却安排他下农村劳动半年。席教授本着为我国国防建设作出贡献的赤诚之心，本着对科学事业热爱之心和顽强拼搏，勇往直前的奋斗精神，排除各种干扰，兢兢业业和研制组的同志们一起圆满地完成了一项有重大意义的攻关任务，这项独创性的工作填补了国内空白，满足了国家的急需。在当时的情况下，不可能发表文章，也没有任何奖励，为祖国的“两弹一星”事业作出了默默无闻的无私奉献。
1976年“四人帮”被打倒，我国迎来了科技发展的春天。席葆树教授的该项研究成果在第一次全国科学大会上受到了表扬，并且在军事博物馆炮兵馆内作为重大科技成果展出。研制组的大照片和实物样品被放在一进门最显眼的地方展出，受到了人们的赞扬。这以后，席葆树教授可以更好地充分发挥自己的聪明才智。随后他在人工心脏瓣膜流动模拟测试装置大功率气流扬声器等项目研究上又作出了国际水平的成果，获国家科技进步奖。他被评为国家级有突出贡献的中青年专家，荣获全国教育系统劳动模范，全国优秀教师称号和全国高校科技先进工作者等称号。祖国和人民没有忘记为她作出默默奉献的优秀儿女。
