回顧長春光機所與“150—1”大型電影經緯儀的研制

胡曉菁　董佩茹

訪談整理者按 受訪人朱云青（圖1），1929年生，遼寧旅順人，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（以下簡稱“長春光機所”）研究員，1950年8月在東北科學研究所物理研究室從事機電研究工作，1952—1953年擔任中國科學院綜合研究所技術員，1953—1960年擔任中國科學院機械電機所工程師。1960年因“150-1”大型電影經緯儀的國防工程任務，原光學精密機械儀器研究所與原機械電機研究所合并。此后，朱云青先后承擔了150、160、718電影經緯儀的總體設計、電器控制系統設計、方案試驗等工作，曾擔任長春光機所計算中心室主任。

1952年，儀器館（長春光機所前身）成立，致力于發展我國的光學事業。20世紀50年代，長春光機所重在建立應用光學學科及技術基礎，主要研制民用光學儀器。1953年儀器館熔煉出第一爐光學玻璃，結束了中國沒有光學玻璃的歷史，為光學儀器制造打下基礎。“大躍進”期間研制完成的“八大件”①，是光機所早期歷史上取得的重大成果。“八大件”研制期間對人才隊伍的培養和鍛煉，技術上取得的進步，令研究所“實現了從研制一般、通用、簡易的光學儀器向獨立設計、研制高精度光學精密儀器的飛躍”（[1]，頁86），也為研制、開發大型精密國防光學裝備奠定了可靠的技術基礎。在第二個五年計劃期間，長春光機所的研制重心逐步開始轉向配合國防需要。

1960年10月，國防部第五研究院根據中程地地導彈飛行試驗的需要，建議在國內自行研制光學彈道測量系統，代號為“150”工程。“150-1”大型電影經緯儀（圖2）是“150-1”工程的主體部分，是基于“兩彈”任務需要，用于測量空間飛行目標軌道參數、記錄其飛行姿態、跟蹤攝影及精密測量的儀器設備，以驗證導彈制導系統的工作精度。長春光機所承接 “150-1”試制任務后，組織和動用了全所大部分科技力量，在極其困難的條件下于1965年底研制出當時具有國際先進水平的電影經緯儀樣機，并通過國防科委的檢驗，成功應用于國防任務。“150-1”電影經緯儀的研制成功，開創了中國獨立自主從事光學工程研制的歷史，為以后各類靶場用光學跟蹤測量設備的研制打下技術基礎。在“150-1”工程之后，長春光機所先后研制出近百套靶場光測設備，為國家節省了上億美元的外匯支出。20世紀60—70年代，長春光機所承接了大量國防光學任務，形成了有特色的國防光學基地，可以說其中大部分工作都是基于“150-1”工程研制成功的基礎。1985年，長春光機所承擔的“現代國防試驗中的動態光學觀測及測量技術”項目獲得了國家科技進步獎（國防專項）特等獎，也是對此前以長春光機所為主研制的靶場光測設備系列的肯定（[2]，頁187）。“150-1”電影經緯儀的研制是在長春光機所的歷史上一項承前啟后的重要工程，通過研制“150-1”電影經緯儀，培養了一支光學設備研制的技術隊伍，形成了以光、機、電為主體的光學設備研制體制，在光電工程領域建立獨特優勢。

“150-1”大型電影經緯儀研制是為配合“兩彈”任務而開展的重要工作，通過“以任務帶動學科”，對長春光機所發展國防光學，建立學科基礎起到了重要作用。長春光機所在研究“150-1”大型電影經緯儀過程中，采取了“一竿子插到底”的做法，即除負責樣機設計的關鍵技術之外，還負責經緯儀的整機制造和生產。訪談梳理了“150-1”經緯儀的研制過程，除圍繞項目承接背景、技術難點和解決方案、影響外，還涉及到“一竿子插到底”這種特殊的研究方式。

受訪人：朱云青

訪談整理人：胡曉菁 董佩茹

訪談時間：2017年6月8日，2017年6月22日

訪談地點：長春市，朱云青家中

一 “150-1”研制項目落戶長春光機所

胡曉菁、董佩茹（以下記為“胡”）：“150-1”經緯儀研制的背景是什么？

朱云青（以下記為“朱”）：這是國家下達的任務，是為靶場光測設備研究需要提出的，是“兩彈”任務的要求。當然，在當時我們并不清楚項目的來龍去脈，只知道這是國防任務，后來我們去了基地工作才逐漸知道具體的情況，當時工作比較神秘。

“150-1”經緯儀是為了跟蹤導彈飛行的主動段軌跡而研制的。美國和蘇聯都有導彈，咱們國家要研究導彈，開始是借蘇聯的技術，但是后來蘇聯專家撤走了，他們做了一半就不管了。我記得當時有一件事是這樣的，基地的工作人員說，發射導彈要填充酒精，但是酒精的問題就卡在那兒了，蘇聯專家說沒有酒精不能發射，他們還說中國的酒精不能用，必須得用莫斯科產的酒精。蘇聯人就像這樣，經常在產品和技術上卡我們，不久后兩國鬧掰了，蘇聯專家就撤走了。但是咱們的導彈還要發射，我們要自己做導彈，我們的第一發導彈，用的就是中國的燃料，我們不用莫斯科酒精照樣能發射導彈。當時的情況就是這樣的，蘇聯專家走了，也沒有其他外援，我們國家什么事情都要自己干，自己研發導彈，自力更生！在這樣的狀態下，我國武器反而發展得更快一點。發射導彈，我們需要精確的觀測設備，用來跟蹤測量導彈在天空中飛行的軌跡，“150-1”經緯儀任務就是這樣提出的。

胡：長春光機所承接“150-1”工程的技術和機構基礎是什么？

朱：研制“八大件”和“EOTS”經緯儀。但據我所知，許多參加“八大件”的研究人員沒有進入“150-1”工程組，主要是工廠里磨玻璃的工人參加“150”的比較多。我們還有仿制“EOTS”經緯儀的經驗。

仿制“EOTS” 經緯儀的過程并不順利，光機所光學和機械力量雖然強，但是電的力量不行①。1959—1960年左右，咱們國家從瑞士走秘密渠道經第三方國家買回來了六臺，給軍隊使用，當時好幾個基地共用這些設備。為引進這六臺設備，王所長（王大珩①）說，我們國家花了好幾噸黃金。我記得當時光機所剛搬到南湖不久②，國家下達任務，讓所里仿制“EOTS”經緯儀，于是給了所里一臺，很珍貴。林祥棣③是骨干。在“EOTS”經緯儀的基礎上，第一代仿制的產品就叫“160A”，后來又陸續做了“160B”“160C”經緯儀④。“160A”在做實驗的時候，能跟蹤到3、40公里左右的距離。

胡：除了光機所以外，全國還有別的單位可以承接“150-1”工程的么？

朱：當時全國只有光機所可以承接“150-1”工程。云南有一個光學工廠⑤，生產一般性光學系統的東西，比如小透鏡、望遠鏡，大的東西他們做不了。其他的光學工廠，上海也有一個。總的來說，全國的光學單位很分散。長春光機所實力最強。在做“八大件”的時候，所有的元件都是光機所自己做的，鍛煉了基礎技術隊伍。在“150-1”任務下來的時候，也是有爭論的。因為全國光學工廠很分散，這樣大一件東西，怎么做呢？是讓光機所來干，還是讓外面的單位干？外面的單位也接不下來這個任務。另外，在承接“150-1”之前，光機所做過大地測量儀，有研制光學系統的基礎。“150-1”經緯儀屬于大型的經緯儀，而大地測量儀屬于小型的，原理相似，只是“150-1”經緯儀所要求的技術更嚴密。

二 “一竿子插到底”的研制方式

胡：所里對承接“150-1”整機研制項目方案意見不統一，有“一竿子”和“半竿子”的說法，例如當時書記李明哲主張“半竿子”，所長王大珩主張“一竿子”。

朱：接受任務時，對于怎么開展工作，書記李明哲和王大珩所長意見不統一。這個任務難度大，因為這也是我們所第一次搞大型的光學設備。光機所當時人員力量還是單薄，“八大件”是做小的光學設備，當時國內沒有哪個單位搞過這樣大的工程。世界上也沒幾個國家有經緯儀，當時我們什么資料沒有，只有項目。國家從蘇聯進口設備，但是中蘇關系破裂了，蘇聯不給我們用他們的東西了，我們做研究時也看不見設備的樣子。經緯儀怎么做？我們沒有把握。

為做成這個經緯儀，成立了0308工廠，機械所和光機所合并了①。兩所合并后人員規模大概有1000多人，分為五個部：一部光學材料、二部機械、三部光器件、四部光學設備、五部陀螺，合并后即組建“150”工程組。但具體怎么做？大家討論的焦點是“一竿子”還是“半竿子”。“半竿子”的意思是：光搞設計，不搞加工。王大珩所長不同意，他找人論證，說要從設計到產品到使用整個過程都由光機所負責，也是培養隊伍。當時有一種考慮，就是光機所設計水平可以，但是干產品到底行不行？書記說全部由光機所來干，干不成怎么辦？他當時在所里說話算數，大概是覺得萬一干不成，光機所的紅旗就倒了，他不同意“一竿子”。王大珩所長說，這么高標準的任務，我們設計完了，找廠子承擔生產任務，沒有廠子敢接，那怎么辦呢，這個國家任務勢必還是要由光機所來整體承擔。

胡：兩種意見怎么統一的？

朱：國防科委和科學院在北京開會落實的②。但問題還是很大，當時兩所剛合并，從前機械所沒有搞過光學設備，怕自己承包不了，對自己做還是交給別人做有爭論；而光機所雖然做過“八大件”，但是都是小的光學設備，大設備沒做過。而且“150-1”經緯儀中的小件，例如鏡片、鍍膜、加工、所要求的光潔度和技術標準都相當高，這些工作過去也沒人做過，大型電影經緯儀對鏡頭要求特別嚴格，比如直徑半米多的大鏡頭，光機所就沒人見過。

胡：研制隊伍包括哪些人？

朱：兩所合并后成立了研制“150-1”的核心組，組長是王大珩，副組長唐九華①，光學部分聽王所長的，機械部分聽唐九華的。就這樣，由王所長領頭，唐九華主持，然后組織科研人員做論證方案。兩所合并前，我和機械所的一部分人，大概不到10個人就在先調來做工作了。我負責“150-1”經緯儀電的部分，機械所調來的幾個人組成了機械組，還有一些大學生參與。開始設計時設計人員不多，加工時有幾個管理人員參加，還委托武漢鋼鐵廠做了一些大設備；至于做鏡頭，那是光機所的專長；電學方面有電學組。唐九華負責紅外光譜儀的設計，顧馬法負責組裝，王大珩在光學光測組，林祥棣在光學組，高福輝在機械組。

在做之前，實際上我們并不知道機器的樣子。以前只看到相似的設備圖片，知道名稱，但不知道各種信息。工程組獲得的資料很少。有一件事對“150-1”研制有幫助。國家之前從蘇聯買了幾臺光測設備放在東風二十一基地使用，當時戰事訓練多，循環利用設備，加上操作人員不熟悉，導致設備出了問題，國防科委要求光機所接受維修任務，1963年8月王大珩所長領著我（電）、李裕國（光）和劉文富（機械）3人去基地維修這些光學設備。我們四個人都是第一次去基地，我記得當時很辛苦，花了3個月對這七八臺不同的設備進行維修，我們對這些設備摸了底，也有了維修經驗。維修時王大珩所長建議基地司令員，告訴說設備操作員不要頻繁換，不要兩三年換一批。二十一基地也很感謝王大珩所長帶人來維修好設備，國防科委也從這時開始器重光機所。當時名義上是維修，實際上我們也借機考察。從基地回來以后我們知道了儀器的大致樣子和情況，再做“150-1”就有了經驗，所長也有了信心開展工作，這件事可以說是直接促進了“150-1”研制的發展。

從基地回來后，所里成立了“150”辦公室。辦公室成立后，進行了詳細的方案論證，唐九華做了總體的方案論證報告，我做的電器部分，王之江做了光學系統部分。確定了“一竿子”以后，所里開始加速做“150-1”。我記得時間節點是：1960年接受任務、1963年定下“一竿子”、1966年結束②。“150-1”電影經緯儀是國內首例大型光學設備，當時的想法是：有條件上，沒有條件爭取條件也要上！

三 技術難點和解決方案

胡：當時是怎么確定“150-1”電影經緯儀的外形的？

朱：最初只是看到設備的圖片，知道名稱，但是我們不知道其它信息，資料很少。具體借鑒就是看EOTS-C經緯儀，還有“160A”的形式，就是按照兩個觀察鏡、一個主鏡和照相機，用一個電機引導轉動。這就是結合了光、機、電的方案。

胡：“150-1”電影經緯儀的研制難點主要是什么？

朱：國家下達任務的時候，要求經緯儀能跟蹤到至少150公里的距離，這是發展導彈的要求。“160A”就不行了，實驗發現它只能看到30公里，鏡頭口徑對應觀測距離，它的口徑太小了，要大口徑才能看得遠。那么對控制系統要求就高了，“150-1”的控制系統做起來困難就多了，咱們當時沒有大型的電機，沒有大齒輪，都要自己做，這很困難。所以這樣就開始了一種討論，那就是到底要做成什么樣子的機器。

首先是要做一個大鏡頭，這是光的部分。我們看美國來的資料、看圖片，鏡頭的口徑要大，我們比照了KATA50經緯儀，它的口徑大，我們考慮“150-1”經緯儀的鏡頭應該至少有500多（mm）的大口徑。鏡深就是鏡頭的整個長度，美國的比我們長，我們國家的要短一點，但是短了不一定縮短攝影系統的作用距離，我們按照指標的要求來做。光學系統是王之江設計的，當時只有一張可以參考的圖片，他根據國家要求的觀測距離計算光學系統。同時要考慮鏡頭的運載能力和光學系統穩定的關系，這個任務是以唐九華為主導來做的。此外，還有電機的問題，要帶動那么大的系統，電機怎么設計？“160A”采用單電機的方案，是因為它比較小，結構不同，電機控制簡單。而且當時仿制工作做得不是特別好，所以對于“150”經緯儀，采用什么樣的電機，爭議也很大。“150-1”系統大，小電機帶不動。當時考慮的是多電機，王大珩所長提出來能不能用小電機組合來帶動，考慮用六個電機串起來拖動系統。這樣一來還要考慮大齒輪，用大的、平滑的轉臺，摩擦傳動，帶動電機運轉，這是機械部分。

開始討論時光、機、電方案就是一起討論的，爭論很大。經緯儀的傳動系統，按照國內的能力來說是做不了的。尤其是研制控制系統的電機時，當時國內缺少電機。大家考慮了兩個方案：電機馬達和液壓馬達。王傳賢搞液壓，我和壯志兩個人搞電機。決策時王所長對兩個電學控制組的方案都做了了解，他拍板采用電機方案。由于當時我們沒有大電機，大家討論用多電機拖動滾輪的方法，讓小輪子驅動在轉盤上摩擦傳動來驅動大轉盤。轉機的大轉盤我們也還做不了，于是我們設計出圖紙，讓武漢鋼廠生產各個部件，我們派人按照圖紙去監控。“150-1”經緯儀采用的是齒輪傳動、機械連接、多電機滾輪摩擦傳動的方法。這在當時是沒辦法的辦法，討論時爭論比較大，方案能不能成當時的疑問也比較大。

胡：“150-1”樣機實驗成功前是否有失敗？

朱：沒有失敗的，一共做了5臺。“150”引導系統是模擬系統，技術上是引導式用雷達引導經緯儀，經緯儀對接是用磁針角極作為傳感器，引過來雷達信號，不像現在可以用計算機和電視，通訊用數碼系統。我們先做了一臺樣機，當時在所里的裝校車間，我們做了實驗，用雷達引導經緯儀運行，模擬雷達和經緯儀連接。做實驗的時候我還后怕，萬一出事故就麻煩了。驗收后指標達到要求，包括作用距離、分辨率、雷達引導系統等等，成功了，便繼續投產4臺。另外4臺一模一樣。樣機也是按照生產正品的態度生產出來的。樣機的驗證是在北京基地進行的，經受了實地考驗。我們與蘇聯的機器進行了比對，光機所生產的經緯儀比蘇聯機器指標高、作用距離遠、分辨率更清晰。

四 借鑒與進步

胡：在“150-1”之后，光機所又承接了“718”電影經緯儀研制項目，二者有什么區別？

朱：“718”也是國家下達的任務，它是發射洲際導彈觀察測量所需，是一個包括許多項目在內的總名稱，光機所干了兩件事，一個是撓曲變形項目，一個是船用經緯儀①。“718”船用經緯儀，是由唐九華主要負責，1973年開始的。因為做過“150”，所以對做“718”攝影系統已經有經驗了。但“718”經緯儀是放在船上的，與“150-1”經緯儀相比，思路不同，結構不一樣，要求也不一樣。“150”經緯儀結構傳動是齒輪摩擦傳動，放在船上搖晃，在海上用這套系統不行，后來就沒有用，是根據實地情況重新做的另一套系統。從技術上說，“718”采用的是力矩電機傳動，使用多傳感器，更復雜。做“718”的有一部分是原來做“150”的人，比如電的部分我參加了。

胡：“150-1”是不是我國第一代的電影經緯儀？

朱：我認為“150-1”經緯儀是第一代，它是我們國家自己研制的，叫“150”系統，這是第一代，且是大型的。“160A”是仿人家的，仿制EOTS-C經緯儀的時間比“150”經緯儀早一點，是1960年左右。第二代應該就是“170”系列經緯儀，“718”船用經緯儀是第三代，它包括電視和激光，是綜合性的技術。我們做完了“150”開始研究“718”，這個時候就“170”開始了，“170”出廠后就算第二代，“718”是第三代。現在的“262”應該算是四代，是最新的，除了電視、激光技術，還有計算機引導系統。

胡：“150”也好，“718”也好，對這個長春光機所和整個光學工程的發展影響都很大，包括“一竿子插到底”的做法，長春光機所形成了從科研到生產一條龍的運作方式。

朱：對，是這樣的！“150”經緯儀的元件都是自己生產的。比如磨鏡頭的玻璃，磨到“150”經緯儀這么大口徑，這些都是自己做的。又比如鍍膜工藝原來沒有，但經歷了“150”以后，這個工藝發展很快，有了鍍件系統和鍍膜系統。幾乎光機所里現在所有的工作基礎都是由當初的“150”帶起來的。“150”順利完成以后，國家也更重視光機所了。

胡：“150-1”經緯儀研制實際上是長春光機所發展光電跟蹤技術的開端，這種說法準確嗎？

朱：對，可以這樣說。研究所通過做“150”工程，從無到有培養了一套人才隊伍，包括許多磨鏡子的高手和機械方面的高手，還形成了光、機、電、控一整套的流程，使所里具備了很強的優勢。而且從“150”到“718”，也是光機所做國防光學密集的20年，這20年對后來光機所的發展有很大的促進作用。

參考文獻

[1] 宣明， 孫成志， 王永義， 王彥祚編. 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所所志（1952—2002）[M]. 長春： 吉林人民出版社， 2002.

[2] 胡曉菁. 赤子丹心中華之光——王大珩傳[M]. 北京： 中國科學技術出版社； 上海： 上海交通大學出版社， 2016.

[3] 中科院光機所遷移地址等請示及中科院批件[R]. 1959. 北京： 中國科學院檔案館， Z382-205.