蘇聯洲際導彈和人造衛星項目是差不多同時立項的,在研製R-7洲際導彈的時候就準備好用這種導彈的一、二級發射人造衛星。按照科羅廖夫的理論計算,R-7作為運載火箭,可以將1000~1400公斤的載荷送入近地軌道。
切連科夫輻射就是介質中運動的電荷速度超過介質光速時發出的短波輻射,這個研究在30年代用處不算大,但到50年代,粒子物理學界發現切連科夫輻射用來研究放射粒子十分好用,於是切連科夫就被諾貝爾委員會相中了。
1951年,美軍從朝鮮戰場上繳獲了美軍都從未用過的晶體管,CIA把嫌疑指向了威廉·肖克利。
然而,肖克利說的是:「沒錯,這種晶體管的原理也是我研究的,只是我不知道是誰把這個技術泄露給了中國。」
蘇聯高能激光組構想了一個七激光器合射系統,七個「大燈」合在一起功率有350千瓦,已經具備戰場殺傷力了。
肖克利的心胸狹隘和好大喜功這時候給自己埋了老大一個坑。
……
不只是唐華和趙忠堯宣讀論文,蘇聯這邊念念不忘的高能激光,現在也有了進展。
論文之後的討論,唐華先說。
「一部激光武器系統,一台空間核反應堆,我們把它送上太空,讓它達到第一宇宙速度,這一套體系就可以在天上持續運轉幾年甚至10年,在這段時間里,它將是太空中的一個攔截平台,能擊落飛向蘇聯的導彈。科羅廖夫院士,我們現在可以把這些東西送上太空嗎?」
唐華:「切連科夫同志,我好像聽說了一些風聲,說諾貝爾獎委員會十分看好切連科夫輻射,說不定,兩三年之內您就會獲得一次諾貝爾物理學獎。」
科羅廖夫:「人造衛星這種設備,我們肯定是先進行最基本的原理試驗,通過之後,會嘗試著往太空中發射一枚小東西試試看管不管用。如果管用,我們再逐漸給這個小東西加上一些功能。同時再設計更大的在太空運行的衛星。任何事情的發展都是這樣的。我可以肯定地說,我們第一m.hetubook.com.com次發射的小東西絕對到不了10噸。」
唐華嘿嘿笑了一下。
「貝爾在實驗日誌中寫道:『我聽到光線的笑聲和歌唱聲。』它的試驗雖然粗糙,但的確是光通信的第一次萌芽。」
點了一會頭科羅廖夫又搖頭:「但是現在不行。」
……
唐華:「確實,讓10噸的物體達到7.9公里/秒的第一宇宙速度,那得需要一種大型火箭。」
但這次事先並沒有想到科羅廖夫也來開激光物理年會。難道科羅廖夫掐指一算髮現中國激光陀螺儀已經可以實用了?
……
科羅廖夫:「10噸,那我現在無能為力。」
他們下一步的構想也用藍圖畫了出來:一輛履帶式激光發射車和一輛電源車配組,激光發射車能在幾公里範圍內摧毀地堡和坦克類目標。6
現在都1956年了,不但造出來了光纖,損耗率從20db/公里降低到10dB再進一步降低到3.3dB/公里,光纖通信線路都已經鋪開了。細細的一根光纖,從長春拉到北京,就可以滿足500路電話和3路電報通信,通話質量還明顯高於銅電纜。如果沒有光纖,那就要拉一條連芯帶皮雞蛋粗細的同軸電纜。1
朗道:「1954年你公布了改進晶體管的結構和量子力學原理,蘇聯科學院已經把論文和成果發給諾貝爾委員會了。」
唐華畫了個地球再在地球外畫一道人造衛星的軌道,「太空。太空中沒有空氣,激光武器射出的光束不會在空氣中衰減,也不會因空氣而導致光速發散。更有意義的是,由於激光器架設在幾百公里的高度,因此它的攔截範圍很廣。」
「1880年,亞歷山大?貝爾將太陽光聚成一道狹窄的光束,照射在可隨聲強而振動的薄鏡面上,完成了人類歷史上的第一次光通信。」
但是唐華是來不及摻和進去了,切連科夫輻射是1934年發現的。
1956年2月,蘇聯科學院激光物理會議。
「在空氣中傳播的激光會因距離而劇烈衰減,而且兩個通信終端之間
和_圖_書往往並不能直視。我們需要一種介質,讓激光在其中以極低的損耗傳播,而且還能隨著介質的彎曲而改變傳播方向。」
「如何降低玻璃纖維對激光的損耗率,要解決這一工程問題,就必須從它的源頭,研究光損耗的科學本質。」
唐華:「哦?」
「果然不出所料,你所謂的論文最後都變成了產品原理介紹書。」
趙忠堯之後,蘇聯科學家上台宣布了最近幾年高能激光器的研製進展,現在他們製造出了穩定輸出的50千瓦激光器。而且,讓唐華刮目相看的是,他們想出了多激光器聚焦照射的點子,這是20世紀90年代美國ABL系統才應用的。
唐華、錢三強、趙忠堯三人參加會議,但光纖通信的論文,錢趙二人還是堅持讓唐華上台講第一番。
「激光,讓光通信從一種實驗室的玩具變成可工程實用的技術。1951年12月,在首次發明激光一年之後,清華大學物理系激光物理中心,趙忠堯、年輕的研究生周光召,在人類歷史上第一次實現了兩台設備之間的、由空氣傳播的激光通信,通信距離是10米。」
「晶體管是肖克利、巴丁、布拉頓三人在40年代末研究出來並製成樣品的,」唐華說,「我雖然改進了晶體管,可能還把晶體管計算機賣得到處都是,但不是第一個發現的人,這次諾貝爾獎應該沒我的份。」
總之科羅廖夫現在身上擔著洲際導彈和運載火箭兩個擔子。作為洲際導彈,R-7要能把3.4噸重的彈頭投到8800公裡外(蘇聯當時典型的150萬噸當量輻射內爆氫彈重3.4噸)。作為運載火箭,R-7要在1957年做測試飛行,1958年把一枚不小於1噸的衛星送上太空。
切連科夫:「或許有一些可能吧,但肯定不是現在。唐華院士,1956年的諾貝爾物理學獎,晶體管可能是最後的贏家。」
那時候切連科夫在研究放射線穿過流體時所發生的現象,觀察到了一種淡藍色的輝光。之前若干年歐洲的物理學家就觀察和*圖*書到了類似的現象,但認為這是水的熒光。切連科夫在實驗中仔細排除了水中產生熒光的雜質,而藍色輝光仍然存在。這說明這是一種新的輻射。
……
亞歷山大·莫洛:「為什麼現在不行?你們一直在研究大火箭。那您告訴我什麼時候能行」
至於是肖克利主動把技術泄露給中國的,還是肖克利身邊的工作人員,那CIA就得好好調查調查了,所有人都是嫌疑人,調查和審查每個人都有份。
格蕾絲·霍珀在被麥卡錫調查之後就老老實實地說「中國的計算機已經超過了我所能設計和設想的上限,硬體技術超過了雷明頓·蘭德公司的計算機,軟體技術遠遠超過了我」,所以她接受審查比肖克利晚,但現在已經脫身,繼續在美國空軍的實驗室給仿T51計算機寫程序了了。
亞歷山大·莫洛翻檢自己的資料和論文,過了一會兒答道:「10噸。」
但關鍵是,偏應用的科技它不難啊,搞量子力學凝聚態物理,那些理論和一整頁一整頁的公式推導,看了都頭疼。3
帕維爾·阿列克謝耶維奇·切連科夫,主要成就是切連科夫輻射。因為這項發現而獲得了1958年的諾貝爾物理學獎。
「玻璃,作為激光傳輸介質有先天的優勢:細小的玻璃纖維可以彎曲而不會斷裂;玻璃纖維易於製造,使用不同折射率的玻璃纖維製成通信線路的表層和芯層可以讓激光在其中全反射不斷前進。不過,常見的玻璃不能直接用於激光通信,它的損耗率仍然過大。」
「能將產品原理介紹書上升到理論高度,也挺好的,不是嗎?」唐華對朗道說。
「科學進步和技術進步,往往不是一個人能獨立完成的成就。激光通信正是如此。趙忠堯老師是激光通信項目的實際主持人,周光召同學首次實現了激光數據通信,而王大衍教授的技術突破,我們一會兒就會談到。」
唐華下台坐在朗道旁邊,朗道對唐華說。
「講了一些故事和發散性的話題,下面我終於要宣讀論文了,」唐華笑道,「我的論文主要研究的是光https://www•hetubook•com.com頻率介質纖維表面波導。實際上它發表於1952年3月,但為了驗證它的技術究竟是否可行,王大衍和長春光電子研究所進行了兩年多的探索和試驗。今天,終於可以很肯定地說:這個理論經受了考驗。」
……
介紹完激光通信的第一個小突破,唐華在幻燈片上放出了趙忠堯和周光召的照片,在兩人旁邊,還有王大衍的大頭照。
「同志們,關於高能激光武器的未來,我有一些不同的想法。」
「其實,激光武器的應用不只是在地面上,甚至也不應當被限制在空中,我想,激光武器的部署位置,還可以更高一點。」
論文宣讀完,唐華下來,接著是趙忠堯的論文,他的就是激光通信/光纖通信如何實現的過程了。激光通信組的助理還有周光召、王大衍,但王大衍在長春還有科研任務,周光召在蘇聯,但被派到這邊的核物理研究所進修,現在不知道在哪個核基地里跟著學東西。
亞歷山大·莫洛:「我們的高能激光也是國防委員會的秘密項目。」
切連科夫的猜測沒錯,1956年的諾貝爾物理學獎是威廉·肖克利、約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓,也就是發現晶體管效應並在實驗室里做出晶體管的三人。
蘇聯噴氣科學研究所所長、科學院院士謝爾蓋·科羅廖夫拚命點頭。
大概就在一星期前,1956年1月31日,國防工業委員會正式簽署行政命令,要在1957或1958年把第一顆人造衛星送上太空。
「如果激光硬殺傷系統能安裝在陸地或艦艇的機動平台上,那當然很好。不過,從剛才亞歷山大·莫洛同志的論文,我們發現它距離實用化還有很長的一段路要走。」
肖克利在40年代實驗室里製成的晶體管是鍺基管,唐華已經改進為硅基,肖克利只要老實承認「中國的晶體管設計技術已經超過了我,我設計不出這樣的小型晶體管」,其實就沒事了。
但這隻是個構想——高能激光要製成硬殺傷武器系統,還差很多關鍵系統。
而肖克利現在還只能在大學裏面教一年級和-圖-書學生大學物理。
「切連科夫同志,您好。」
台上趙忠堯在講光纖通信系統的架構,光纖線路、信號增強、調製解調,最後講到了怎麼和城市電話網路和程式控制交換機連接……
「實現了激光載體的數據通信后,橫亘在我們面前的還有另一個難題:激光在什麼介質中傳播。」
唐華:「那就要看諾貝爾委員怎麼想了。原創和改進……還是有差距的。」
唐華突然覺得下次應該把錢學森也叫來一起開會。科羅廖夫和錢學森在中蘇兩國的位置和作用是高度重合的,兩人交流說不定能擦出些火花。3
在朝鮮戰場確認有晶體管被繳獲、1954年T51計算機失竊之後,晶體管的結構和量子力學原理已經不值得保密了,大規模製造晶體管的工藝才是秘密。所以1954年6月,唐華提議、蘇聯科學院帶頭,就把這部分內容公開了。
當然,這兩個項目都是秘密項目。
……
唐華:「莫洛同志,您能估算一下,如果把激光器發射上太空,那麼激光器本身的重量至少是多少噸?」
科羅廖夫:「這是國防委員會的秘密項目,暫時還不能告訴您。」
唐華的論文開頭說的是最實際的三個問題:介質的介電損耗、彎曲損耗和輻射損耗。為了搞清楚這三種損耗的源頭,就得把表面現象往深了挖,一直挖到固體分子的吸收帶理論,差不多了。然後總結出猜想或者說預言:只要提高石英玻璃的純度,就可以將石英玻璃纖維的散射損耗從200dB/公里改善到1dB/公里。
……
搞物理理論哪有搞發明有意思……我這是基礎研究-應用技術-工程實現-產業鋪開一體化,又好看又好用,還能順便混幾塊勳章。1
只是,這三人……現在都有一點麻煩。其中威廉·肖克利的麻煩最大。
說到勳章,赫魯曉夫改了蘇聯勳章體系中「勞動英雄只授予蘇聯公民」的授予規則,唐華現在除了英雄金星,還掛著勞動金星,是挺不錯的。
CIA聽話當然只聽半句,所以,真相就變成了「肖克利說這種晶體管的原理也是他研究的……」