编者按：1964年11月5日的《人民日报》头版，刊登了中国第一次核爆的照片。五十多年过去了，罗布泊的那一声巨响，早已渐行渐远。而那两张早已泛黄的照片，成为了那个时代留给我们的印记。现珍藏于中国科学院与“两弹一星”纪念馆的ZSK-29转镜扫描高速摄影机，却再次勾起我们对这段往事的回忆。今天，中国科学院与“两弹一星”纪念馆特邀当年的亲历者侯洵院士和中国科学院西安光学精密机械研究所马彩文所长，与我们共同回忆这段历史。敬请关注“航天点亮梦想”主题月活动之“科普分享”特别节目第四辑：《从高速摄影到“蘑菇云”——原子弹的影像记忆》。

 

 

   1964年10月16日下午3时，罗布泊上一颗火球腾空而起，紧接着一声巨响，火球缓缓变成了一朵蘑菇云，我国第一颗原子弹实验成功，这也标志着中国在这一时刻拥有了核武器，从此，中国人被核讹诈的时代，将一去不复返。这一珍贵的历史性时刻，早已被安置好的高速摄影机记录了下来。

   原子弹爆炸过程，在时间尺度上通常是微秒级，普通相机难以记录如此超快过程，所以这一重任便需要由高速摄影机来完成。所谓高速摄影机（High-speed camera）是一种用来进行高速摄影的摄影机。相较于一般摄影机每秒拍摄24帧（frame），高速摄影机视机种的不同，每秒至少可拍摄1000帧，最多可达每秒2000万帧。对于核爆这样特殊的拍摄对象，则需要这样的高速设备来记录。

   当时的中国，虽然引进了苏联的高速摄影机，仍满足不了记录核爆的需要。为解决这一难题，在钱三强、王淦昌等人建议下，聂荣臻元帅于1962年批准成立了中国科学院光学精密机械研究所西安分所，由长春调来的龚祖同担任所长。后在1970年，正式更名为中国科学院西安光学精密机械研究所并沿用至今，简称西安光机所。

   建所之初，龚祖同在技术、材料、人才等缺乏的艰难条件下，硬是靠着一股拼劲儿，带领一批初出茅庐的大学生，奋战一年多时间，圆满地完成了首次核爆高速摄影机的研制任务。多年后已成为院士的侯洵回忆起这段难忘时光，无不感慨。他讲，在研制克尔盒相机时，为将玻璃片粘结在盒体上，需要用燃烧煤气产生的火焰进行热加工，但当时西安没有煤气，于是他们想出办法：在内装部分汽油的桶盖上插入两根管子，一根停在汽油液面之上，一根插入汽油之内直至接近底部，上端和空气压缩机相联，给桶内打气，从液面上那根管中出来的气体就带有汽油气，可以燃烧。他们就是这样克服一个又一个困难，完成了任务。

   在核爆试验前，西安光机所完成了克尔盒高速摄影机和转镜式高速摄影机的研制。由于历史原因，这两种摄影机很难见到了，仅存几张模糊的影像。中国科学院与“两弹一星”纪念馆馆藏的ZSK-29转镜扫描高速摄影机，则是当时研制成功的ZFD-20型转镜式高速摄影机的下一代。

 

 

 

 

   随着高速摄影机的研制成功，在1964年核爆试验前夕，西安光机所将两种类型共10架摄影机器提前运送到了马兰基地，经过了初装、调试、测试后，为了获取不同方位的影像信息，将这10架摄影机分装成2套设备，安置在两个不同的工事里。1964年10月16日下午3时，核爆顺利进行，负责记录核爆过程的克尔盒单幅高速摄影机和等待式高速摄影机，获得了早期火球半径随时间变化和表面变化的重要数据，成为当时用图像形式表示火球发展速度的唯一设备。

   拍摄完成的第一时间，基地便将所有影像运送到北京。在1964年10月末的一天，周总理同罗瑞卿等人深夜探访了八一制片厂，当时的影片还未剪辑，总理便迫不及待地观看了这一影片。当看到核爆由火球逐渐变成蘑菇云，他开心地笑了，询问了现场负责解说的同志，听完之后，很是感慨：“这几分钟让人很难熬啊！不过，我们参加原子弹研制和试验的同志，为了创造这几分钟的景象，是经过了几年的不懈努力，付出了艰辛的劳动呀！我要向同志们表示感谢！”

   出于宣传的需要，要遴选一些照片对外公布。周总理从张爱萍将军带回的照片中，选择了火球和蘑菇云的各两张照片，出于保密原则，经过了一定的处理，经毛主席批准后，从中又各自选出一张，将它们发表在1964年11月5日的《人民日报》上。

 

 

 

中国第一颗原子弹爆时的火球和随机升空的蘑菇云状烟云

（图片来自1964年11月15日人民日报头版）

 

   几张照片，几架摄影机，几个简单的物件，却将无数人的命运交织在一起。冉冉升起的蘑菇云，定格在了五十七年前。而为了定格那一瞬间，背后是无数中国科学院人的奋力拼搏。珍藏在中国科学院与“两弹一星”纪念馆这台ZSK-29转镜扫描高速摄影机，向我们诉说着这段往事。

   今天，当我们在回望这段历史的时候，当年那些先辈们的付出，不正是为了中华民族的伟大复兴吗？铭记历史，让我们砥砺前行。展望未来，让我们走向复兴。

 

参考文献

• 郑志国.我国原子弹试爆拍摄纪实.武汉文史资料，2006,9:4-11.
• 白秀英.龚祖同在中国军用光学工业方面的开创性贡献.大学物理,2016，35（4）：38-42.
• 高健民，宋炳寰.周恩来与我国第一颗原子弹.百年潮，2014,11：4-13.
• 高速摄像机与高速摄影机站.http://opt.cas.cn/kpyd/gxzt/gssy/gssyjs/201812/t20181218_5217841.html
• 侯洵.高速摄影——一种广泛运用的瞬态光学技术.知识就是力量.
• 侯洵——这是科技创新的最好时代.http://opt.cas.cn/gb2019/xwzx/cmdt/201611/t20161102_5284804.html

 

 

作者简介

 

 

   侯洵，光电子学专家，中国科学院院士(1991)。任职于中科院西安光机所。参加研制的克尔盒高速摄影机在首次原子弹试验中获取了爆炸早期的火球状态照片，还参加领导电视—变像高速摄影机和光纤—变像管纳秒扫描相机等的研制。

 

 

   马彩文，研究生学历，工学博士，中共党员。现任中国科学院西安光学精密机械研究所所长。主要从事空天光学、光电工程领域研究工作。1999年-2009年，历任中科院西安光机所所长助理、副所长。2009年任党委副书记兼纪委书记、副所长。2014年任党委书记兼纪委书记、副所长。2018年11月任中科院西安光机所党委书记、副所长（主持工作）。2020年7月任中国科学院西安光机所所长。

 

文末彩蛋

   中国科学院西安光学精密机械研究所向“两弹一星”纪念馆捐赠的ZSK-29转镜扫描高速摄影机，已经在“两弹一星”纪念馆正式展出。国科大在校师生可以通过团队预约参观“两弹一星”纪念馆的方式，来馆看一看这与众不同的、为记录辉煌而生的高速摄影机。