岑溪籍中国工程院院士高伯龙

岑溪我的老家

科技界“火云邪神”高伯龙：成功研制激光陀螺，打破欧美20年封锁



西部文明播报

2022-04-06 10:26陕西法制网文明资讯官方帐号

1971年，为了打破欧美国家对我国激光陀螺的技术封锁，增强我国的国防实力，国防科技大学在钱学森的指导下成立了激光教研室。

当时，国内十多家单位开展这项研究，最终都因为基础工艺过不了关而放弃。

直到1975年，胸怀赤子之心的高伯龙毅然担起了研制中国自主知识产权激光陀螺的重任。



高伯龙

20年后，全内腔四频差动技工陀螺工程样机被研制出来，让我国成为继美俄法之后，第四个能够独立研制激光陀螺仪的国家！

不仅如此，当时其他的三个国家用的还是二频的，也就是说，我们直接研制出了世界上最先进的！

激光陀螺仪和陀螺有什么关系？

说起陀螺仪，可能很多人第一时间想到的就是“陀螺”吧。

当陀螺高速旋转时，即使没有任何外力，却始终能保持稳定。当陀螺的转速变慢歪倒时，拿鞭子继续抽它还能继续转。

这其实就是陀螺具有“定轴性”的特点：一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。



陀螺

当科学家们发现这一现象后，利用这个原理制造出了能够定向或者定位的陀螺仪。

最早的陀螺仪都是机械式的，体积比较大，具有高速转动的转子或振动的部件。

除了体积大外，机械陀螺仪对于制作工艺的要求也很高，并且还特别害怕震动。

因此，以机械陀螺仪为基础的导航系统的精度一直都不太高。之后，随着科技的发展，激光陀螺仪便诞生了。

与传统的陀螺仪相比，激光陀螺仪最大的特点是不需要转动部件，所以耐力更强更加坚固可靠，使用寿命也更强。

并且激光陀螺仪接通电源就能产生激光，所以不存在怠速反应，启动时间短，而且运行过程中的稳定性好，迄今为止没有任何一种方式可以远距离干扰陀螺仪工作。



图片来源网络

最重要的是，陀螺仪可以在地下、水下、封闭空间内使用。

由于陀螺仪还能提供精准的方位、俯仰、位置、速度、加速度等信息 。

所以自陀螺仪诞生以来就是各军事大国的核心技术，被广泛用于战机、导弹、潜艇等需要精确指导的武器装备上，也被誉为武器平台定位导航系统的“心脏”。

有了陀螺仪，潜艇可以放心下海，导弹可以精准的击中目标，战斗机也可以放心的远航。

1991年的海湾战争中，世界上其他国家亲眼见证了美国“战斧”巡航导弹的威力，千里定位，准确地摧毁了伊拉克的重要设施。

让“战斧”巡航导弹打击精准的核心器件就是激光陀螺仪。



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1960年，美国人率先制造出了世界上第一台激光器，随后便开始了激光陀螺仪的研制，同时在世界范围内引发了一场导航领域的革命。

上世纪六十年代初，我国也进行了这个技术的研发，但由于美国对我国实行了严格的技术封锁，得不到差频信号而终止。

直到1971年，时任国防科委副主任的钱学森将写着两张激光陀螺大致技术原理的小纸条交给国防科大。

国防科大的激光研究实验室才得以成立。但由于闭锁效应，研究工作止步不前，直到1975年有了高伯龙的加入。



高伯龙

攻坚克难，追赶前沿攀高巅

高伯龙并非一开始就将目标定在激光陀螺研究领域的。

1975年，全国高校撤销基础课部，高伯龙被迫从物理教研室转到了承担激光研究任务的教研室。

这也就意味着高伯龙只能放弃多年来坚持的理论物理研究，转而从事应用物理研究。

当谈及此时的心路历程时，高伯龙说：“将专业兴趣置于国家需要之上，是前半生坎坷的主要原因。真正的爱国应该将自己的前途与国家的利益相结合。”



高伯龙

高伯龙参加激光陀螺研究工作后，很快就写出了《环形激光讲义》，破解了激光陀螺仪的秘密，成为这个项目的技术负责人。

而这本书至今仍被认为是该领域研究者及高校有关专业学生的入门必读书。

我国研究激光陀螺完全是白手起家，缺少足够的参考资料，因此在探索的过程中不免会出现分歧。

当时，经过高伯龙的深入研究发现，按照我国目前的材料和工艺制作水平满足不了二频抖动激光陀螺仪的研制要求，并且，近期内很难取得较大的进展。

凭借深厚的理论功底，高伯龙创造性地提出了“自主研制四频差动陀螺方案”，不出意料地获得了大多数人的反对。



高伯龙

当时，大部分人认为我们还是应该脚踏实地，先效仿美国研制“二频”激光陀螺。

毕竟这不是一般的学术争论，而是决定了整个项目的发展方向，决定了项目资金分配等决策性的问题。

高伯龙不轻言放弃，不断地论证宣传自己的方案，用实际研究成果证明了自己的方案是正确的。

当时有人会反对“四频”方案其实情有可原，美国前不久刚宣布停止研究四频陀螺仪，国内一些人便认为四频方案是错的，不可取，这才极力反对。

高伯龙则是经过深入研究后，发现美国之所以否认下马“四频”，是因为他们目前的方案犯了理论性的错误，这才导致了研究迟迟没有进展。



高伯龙

但美国的失败并不能证明“四频”方案是彻底错误的。之后美国又重拾“四频”的研究也证明了高伯龙的研究主张是对的。

对此，高伯龙发表了感慨：“外国有的、先进的，我们要跟踪，将来要有；但并不是说外国没有的我们不许有。”

进行了一段时间的研究后，高伯龙发现了一个极其重要和紧迫的问题需要解决，那就是：如何鉴别和选用合适的膜片。

激光陀螺研制的关键在于精密加工工艺，尤其是光学膜片的镀刻。然而，当时我们国家根本没有可以检测膜片是否合格的仪器，一切全凭肉眼观察。

膜片的质量和选择根本无法很好的把控。



高伯龙

于是，高伯龙便开始钻研原理，根据自身和技术人员的经验，解决了重重问题，成功发明和制造出了我国第一台激光“差动型透射率反射率测量仪”，简称DF透反仪。

至今为止，这台机器仍旧是镀膜选片的首要选择。

然而，困难似乎远未结束，解决完膜片测量仪这一难题后，高伯龙又遇到了更加难解决的难题“镀膜”。

高伯龙在一开始研究激光陀螺原理时，便深刻认识到光学薄膜对研制激光陀螺的极端重要性。

当时国内关于薄膜光学方面的资料还很少见，这也就意味着他们要从理论设计开始，再将理论与实践相结合。



高伯龙

国内的计算机还不是很普及，年过半百的高伯龙并没有被难倒，开始自学编程，完成膜系设计工作。

然而，我们国家的设备和制作工艺都很落后，想要突破这个难题，并不容易。

望着一片片报废的膜片，不少人都生出了退缩的悲观情绪，甚至有人说：“工艺不行，我们干也白干，干脆放弃算了。”

高伯龙回答道：“死也要死在工作上，拿不出成果死不瞑目!”

高伯龙放弃了多年的理论研究，转向基础工艺进军。经过1000多个日夜的奋斗，终于掌握了具有完全知识产权的腔镜光学加工技术。成功制造出了四频差动激光陀螺仪能用的膜片。



高伯龙

之后，高伯龙继续带领团队攻克下一个难题，从物理原理到技术路线、从原理样机到实验样机。

终于在1994年研制出四频差动激光陀螺工程样机，并检测可用。

让我国成为继美俄法之后，第四个能够独立研制激光陀螺仪的国家！

在工程样机通过鉴定的那天晚上，高伯龙难得的和同事一起慢悠悠地散步回家，走在路上时，高伯龙突然指着一栋楼说：“这是啥时候建的，以前好像没见过啊。”

同事笑了笑说：“这栋楼已经盖好一年多了，你现在才发现啊。”



高伯龙

随后，高伯龙又带领团队研制出一批全内腔He-Ne绿光激光器，号称“检测之王”。使我国成为继美、德之后，世界上第三个掌握该型号激光器制造技术的国家！

因为镀膜工艺的突破，使得这件事成为“水到渠成”之事，给人以“顺手牵羊”的印象。但这却丝毫不减其研制成功的重大意义

也正如高伯龙自己曾说过的：“参加工作以后，我始终认为，我想干成一件事一定能干成，只不过是时间问题”。

永不止息的科学探索

积极进取是高伯龙从事科学研究以来一以贯之的精神状态。即使从上世纪70年代以来，高伯龙的主攻方向是四频差动激光陀螺仪，但他也同样关注着其他类型陀螺仪的发展动态。

1988年，当时的国际上认为光纤陀螺的发展空间会大于激光陀螺，高伯龙对于这一观点也持认同态度。



高伯龙

于是，便主动开展相关研究，并组织力量推进相关工作，为未来新型光学陀螺的研制做好人员和技术准备

由于缺少经费，光纤陀螺的项目小规模地展开了，最终将设计原理和思路给摸清楚了，高伯龙的目的也达到了。

在1990年，攻克激光陀螺的紧张之际，高伯龙依旧关注着新型光学陀螺研究的问题，并且向国防科工委提交了一份关于光纤陀螺的报告。

这份报告中不仅介绍了世界上其他国家关于光纤陀螺的研制进展，同时也详细地介绍了国内的研制情况，以及研制光纤陀螺在技术、经验、人员、设备等方面的现有条件。



高伯龙

除了关注光纤陀螺外，高伯龙也在积极推进机械抖动偏频单陀螺的研制工作。

此外，一些与激光有关的科学研究，高伯龙也抱有浓厚兴趣，并积极争取立项或自主开展有关研究工作，比如说开展激光陀螺捷联惯导系统及其应用研究。

最令人意想不到的则是，高伯龙对于激光在医学方面的研究也十分感兴趣。不但极力推进激光能否产生生物效应这一研究课题，为研究创造条件，还亲自参与具体研究工作，亲自审定实验方案、统计实验数据，然后按照以往的思路进行分析研究。

之后，高伯龙经过数年的理论探索研究，提出了一种新型的空间四频激光陀螺的设计思路，并指导他的学生开展研制工作。



高伯龙

2007年12月，该型陀螺样机研制成功，这个项目也成为高伯龙率领团队在激光陀螺领域取得的又一重大创新成果。

2014年，已经86岁高龄的高伯龙出现在央视一期关于激光陀螺的军事科技节目中，带着眼镜，身穿白色背心，熟练地敲着键盘。



高伯龙

节目播出后，有人称高伯龙：“穿着5块钱的背心，干着上亿的大事。”

确实，高伯龙对于科研的执着与认真令人钦佩，在重病不得不住院时，手中依旧放不下那些研究资料。



高伯龙

2017年12月，89岁的高伯龙永远地离开了这个世界。但他不灭的人生“激光”，将会永远闪耀，照亮着后人前进的道路。