百年清华

孙湘:追寻“人造太阳”的先行者

2024-10-09 | 张一鸣 | 来源 《学习时报》2024年10月2日 |

孙湘(1916.5.301999.1.1),江苏无锡人,我国著名光学与等离子体物理学家。1948年留学美国,1953年获洛杉矶南加州大学物理学博士学位,1955年偕同丈夫李正武回国。历任中国科学院物理研究所研究员,二机部585所(现核工业西南物理研究院)副所长、研究员,第三届全国人大代表,中国核学会核聚变与等离子体物理学会副理事长。

孙湘,我国受控核聚变实验研究的先行者。她参与研制成功核爆炸(裂变)光学测试仪器,圆满完成地下核试验高温测量任务,并领导建立了我国首台2米真空紫外光栅摄谱仪,引领真空紫外光谱研究领域。率先开展以可控核聚变为目的的高温等离子体物理研究。筹建了二机部585所等离子体诊断实验室,为中国第一座“人造太阳”实验装置——中国环流器一号的核聚变等离子体诊断创造了条件,为我国受控核聚变和等离子体研究的开拓和发展作出了重要贡献。

与爱人约定出国留学,回国后投身核事业

1934年,孙湘考入浙江大学物理系,翌年转清华大学物理系,并于1938年毕业。在清华,孙湘与同窗李正武(1980年被评为院士)共同参与了“一二·九”爱国运动,后又一道参加共产党领导的南下宣传团、中华民族解放先锋队和支援绥远抗战前线服务团等多个进步团体,共同志向与爱国情怀让两人在大学三年级时萌生爱意。他们约定,有机会时出国深造,拓宽视野,丰富自己的科学知识,为科学强国做一点更大的事情。

1947年,李正武先获得公费留学资格,前往美国加州理工学院深造核物理。次年,孙湘也凭借实力考入美国洛杉矶南加州大学物理系攻读博士学位,二人并肩在异国他乡求学。想到和丈夫议定的人生奋斗目标已按计划进入关键的留学深造阶段,此时的孙湘精神振奋,心情无比激动。1953年,孙湘顺利获得博士学位,并留任南加州大学研究员,同时兼任普蒙那大学物理讲师,实现了与丈夫共同的人生目标之一。

随着新中国成立的喜讯传来,以及国内对科技人才迫切需求的召唤,他们决定响应国家的召唤,放弃海外的优渥条件,毅然决然回国。1955917日,一声汽笛长鸣,“克利夫兰总统号”邮轮缓缓驶出美国洛杉矶港口,驶向大洋彼岸的新中国。孙湘和丈夫李正武,以及钱学森夫妇等一批科学家,经过中国政府的多方努力和周恩来总理等领导人的外交斡旋,突破重重封锁,踏上了归国航程。回国后,孙湘被安排在中国科学院物理研究所光谱研究室工作,她不仅领导建立了我国第一台2米真空紫外光栅摄谱仪,为国防科研事业作出了重要贡献,还从1958年起,率先在物理所开展了以实现可控核聚变为目标的高温等离子体研究。1962年,正当孙湘和她的团队准备在可控核聚变研究领域取得更大突破时,国家的一声令下,将他们的研究方向转向了另一个紧急而重要的任务——国防试验研制项目的攻关。面对这一突如其来的任务,孙湘没有丝毫犹豫,立即组织团队,投入到紧张的研发工作中。为了完成任务,孙湘带领团队前往位于西北某地的秘密试验基地(马兰基地)。那里条件艰苦,风沙肆虐,但她们没有退缩。在模拟现场试验中,强劲风沙的袭击,一遍遍地测试、调整、优化。经过无数个日夜的奋战,终于在1964年,她们按时完成了核爆炸光学观察急需的三种测试专用仪器的设计制造工作,并在我国第一次核爆炸试验中被采用,取得了准确可靠的数据,受到国防科工委任务主持部门的表扬。此后,又如期圆满地完成了“地下核试验高温测量”这一技术难度很高的任务。

从北京奔赴“三线”造“太阳”

可控核聚变装置的研究俗称“人造太阳”,其原理与太阳发光发热及氢弹爆炸的原理高度相似,因此在20世纪五六十年代,该领域的研究是在严格的保密状态下进行的。19621月,在哈尔滨召开的“第二届全国核聚变研究学术会议”(对外称“全国电工会议”)上,孙湘分享了她领导的物理所研究小组在角向箍缩装置研制方面的成果。该成果的研究论文于1965年在《物理学报》上发表,成为我国可控核聚变研究领域最早的公开文献之一。

1969年,孙湘与在北京原子能研究所14室(热核反应研究室)工作的丈夫李正武,积极响应国家号召,支援三线建设,从北京举家迁至四川乐山的一座山坳中,那里是二机部585所的所在地。该研究所是20世纪60年代中期在钱三强主持下规划、建设的国内最大的可控热核聚变反应研究基地。当时的585所尚处于建设初期,条件艰苦,山坡连绵,土路泥泞。然而,正是在这样的环境下,孙湘夫妇与全所科研人员和家属并肩作战,共同开启了中国大规模探索“人造太阳”可控核聚变能源的壮丽征程。

1972年,随着585所“451工程”的启动,即中国首座“人造太阳”实验装置——中国环流器一号的建设,孙湘受命组建实验与诊断研究室。她全身心投入到这项开创性的工作中,以队伍建设和人才培养为核心,经过近十年的不懈努力,成功组建了专业配套的实验诊断队伍,汇聚了当时所内最顶尖的物理实验科研人才。

19792月,孙湘被任命为585所副所长。面对托卡马克大装置上整体性、综合型等离子体物理实验的挑战,585所当时缺乏实践经验,许多工作都需从零开始。孙湘亲自深入各项力所能及的工作环节,与团队成员进行细致讨论。她无论早晚都坚持阅读相关文献资料,了解国内外最新动态,并撰写了大量笔记,不断提出建设性意见。随着“451工程”的稳步推进,孙湘在1981年及时提出了研究451装置物理调试问题的重要性。这一研究成果最终凝结为19838月核工业部第二次聚变讨论会上的报告:《HL-1(中国环流器一号)装置的物理调试和放电特性实验研究方案》,为中国环流器一号的物理调试和前期物理实验提供了重要指导。

被大家亲切地称为“孙先生”

孙湘夫妇从美国毅然回国,随后从北京举家搬迁至条件艰苦的三线地区,他们从未有过怨言,始终与大家同甘共苦,毫无架子,深受大家尊敬。在585所,大家习惯性地称呼李正武为“李先生”,而孙湘则因其在研究领域的杰出贡献和待人接物的和蔼态度,也被大家亲切地称为“孙先生”。

作为研究所的副所长兼研究室的主任,孙湘不仅在工作上悉心指导,慧眼识才,对同事们在生活上也格外关心,尤其爱惜人才。李正武的学生、国际首创聚变堆超声分子束注入加料技术的发明人姚良骅研究员回忆道,当时年轻人的工资不高,只要和老太太一起出差,不管吃饭干啥的,都是她掏钱。年轻同志提交上来的报告,她都亲自一一修改。1988年,姚良骅的研究成果被国际核聚变顶尖学术期刊《Nuclear Fusion》接收并邀请修改时,他特意将文稿送交李正武先生审阅。此时,因发烧病休在家的孙湘,看到这篇由中国人首次在《Nuclear Fusion》上介绍中国环流器一号实验结果的文章,内心激动不已,她不顾身体虚弱,从病床上坐起,与姚良骅一起仔细斟酌文稿中的每一个用词,并与李正武共同对文章进行了精心加工和修改。80多岁高龄的严东海研究员在深情回忆老领导孙湘时说:“我这一生要感谢两个人:第一个是我的母亲,她含辛茹苦把我抚养成人;第二个是孙先生,我写了12篇论文,每篇论文都得到了孙先生的指导。”孙湘的原同事史东涤高级工程师也回忆说,“孙先生做了大量的工作,却淡泊名利。她对发表论文参与工作的每一个同志,包括对论文进行过修改或指导的同志都非常关心和在意。唯独她自己,指导和修改了无数同事或研究生的论文,但从不在他们的论文或者报告上署名”,这种无私的精神令人敬佩。

19991月,孙湘逝世。她在中国人矢志不渝地追寻“人造太阳”这一宏伟目标的征途中,如同发光发热的太阳一样,倾注了自己毕生的心血与智慧,照亮了前行的道路。她的精神将激励后来者继续推进可控核聚变能源的研究。


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