1978年3月，象征着“科学的春天”的全国第一次科学大会在人民大会堂召开。随后，全国科研成果展览会在北京举行。其中，国防军工方面的科研成果展厅设在军事博物馆，一枚19世纪70年代在大西北核试验场上用于测试冲击波动压的测量系统探头及相关科研人员的工作合影被陈列在展览入口处。2023年8月，仪器的主要研制者——清华大学工程力学系教授席葆树将其捐赠给清华大学科学博物馆。目前，这件仪器正在清华大学科学博物馆“百年器象——清华大学科学仪器历史展”中展出。
展柜中的仪器如同一扇无声的窗口，透过时光的尘埃，向我们诉说着“两弹一星”辉煌背后，那些隐没于时代洪流中的身影。他们以沉默的坚守、无畏的探索，铸就了共和国的脊梁，彰显了“两弹一星”精神。
测试核爆炸冲击波动压
言及“两弹一星”事业，人们往往将其理解为核武器本身的设计。其实，除此之外，效应现象测定也是必不可少的一环。因为核武器的威力在于它在实战中产生的诸多效应，即包括力学、光学、电磁辐射等多方面的破坏作用。使用相应的仪器测量不同破坏作用的参数，一方面可为设计及改进核武器的性能提供可靠数据，另一方面可为研究有效核防护带来数据支撑。
1972年底，炮兵教导大队和装甲兵研究所的科研人员找到了时任清华大学流体力学实验室主任的席葆树，讨论关于核试验现场冲击波动压测量的技术问题。冲击波是核武器爆炸后的主要杀伤破坏因素，破坏力极强，冲击波动压更是武器装备遭受破坏的直接因素。地爆近区的坦克在冲击波动压的作用下，炮塔有时可被掀掉，车辆可能会产生较大的滑移、翻滚或被抛掷，有时能被抛出数十米，甚至超过数百米。
在此之前，核试验场上各军兵种所使用的动压测量仪器存在测量误差较大、频响不够、抗干扰能力不足等问题。席葆树注意到这是他们用测量一般静压的思路去测量快速变化的动压导致的，而他本人1963年从苏联留学回国后一直从事力学实验室建设，专注于流体力学的测试技术。于是他受命带领实验室科研团队加入动压联合研制组。炮兵教导大队科研人员杨柏林任组长，装甲兵研究所科研人员李景恩任副组长。经过三年多的努力，研制组于1976年完成《冲击波动压测量系统研制技术报告》，研制出一种新型的LDY6型微压差传感器动压测量系统。该系统当年在一定距离上基本满足了炮兵、装甲兵对核爆炸冲击波动压测试的需要。席葆树捐赠的正是这套测量系统的探头部分。
探头最核心的元件是压力传感器，它可将直接感受到的核冲击波压力参数转化为电量参数。传感器的响应频率及小型化程度是探头质量的关键。为了将响应频率从原来的毫秒级提高到微秒级，并将膜片直径缩小为原来的五分之一，席葆树、清华大学流体力学实验室实验员祖佩贞及装甲兵研究所研究员张发兴等人，查阅大量文献资料，制作出了满足要求的电感式差压传感器。为了保证传感器的敏感度与稳定度，祖佩贞又进行了大量试验工作。她也将自己当年参与制作调试的一枚传感器捐赠给清华大学科学博物馆，与探头一并展出。
确定套筒式结构方案
除了灵敏的压力传感器，探头良好的气动性能也至关重要。席葆树同研制组的成员一起试制了套筒式、探针式、铁饼式等三种形式十多种探头结构样品，反复分析气动特性，并进行风洞与击波管试验，最后确定了套筒式结构方案。探头上装有一个圆形薄外套，两者之间形成数个良好的冲击波气流中间通道，以提高探头的气动特性。
这枚探头总长45.5厘米，直径最窄处2.3厘米，最宽处3.8厘米，侧面有4个直径0.6毫米、深20毫米的静压气道孔和一个直径6毫米、深150毫米的出线孔，整体采用高速钢材料制作。
最初试制的探头用的不是高速钢而是耐热不锈钢。在1973年进行的一次氢弹空爆试验中，6枚探头受到不同程度的破坏。席葆树仔细检查从核试验场上带回来的被打坏的探头，发现里面的传感器没有受损。这说明原先的设计思路可行，只是探头的强度还不够。在设计探头时，席葆树等人采用加外套、石棉垫等措施，延迟了探头表面高温向其内部压力传感器传递的时间，使传感器的温度还未升高时，就已经将采集下来的动压数据传到记录仪器中。凭借着自己积累的机械加工工艺知识与经验，席葆树想到了可作刀具的高速钢材料或许可以解决探头强度问题。于是他找来高速钢材料自己动手加工出一个探头。最终试验表明，用该材料制作的探头经受住了后来多次核试验强烈辐射作用的考验。
值得一提的是，在测试探头的设计方案时，需要进行风洞、击波管、化爆等静、动态模拟试验，动压联合研制组得到了各相关协作单位的积极配合和大力支持。在那个筚路蓝缕的年代，毛主席“要大力协同做好这件工作”的指示，极大地激发了全国各条战线广大干部职工发展核武器事业的凝聚力和战斗力。探头在原炮兵602厂制作时，图纸随到随加工，确保按时保质制作不耽误试验。在原洛阳工程兵三所（今军事科学院国防工程研究院工程防护研究所）进行击波管试验时，副所长王如芝亲自到试验室提供指导。
这套测量系统使得中国第一次成功地获取了核试验现场冲击波动压曲线。从席葆树1986年参加全国高等学校实验室先进集体先进工作者会议交流时的发言稿看，LDY6型微压差传感器动压测量系统从20世纪70年代研制成功一直到我国宣布停止核试验，为各兵种在试验场上取得了十分重要的动压实测数据资料。
在科技日新月异的今天，这一探头乃至整套系统或许显得简陋而笨拙，技术上难免存在种种局限，最终也会被更先进的仪器所取代，但它却是“两弹一星”事业中不可或缺的一块基石，为后续仪器的突破铺就了道路。它像一位沉默的见证者，让我们得以窥见那些在荒原戈壁中埋头苦干的科研工作者。他们用智慧和汗水，在简陋的条件下，为共和国的崛起点燃了一簇星火。
（作者系清华大学科学史系助理研究员）
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