炮弹、炸弹、导弹、核弹……当和平破灭,哪一种会成为对手先发制人的邪恶之矛?坑道、防空洞、地下工程……当战争来临,哪里才能撑起坚不可摧的安全之盾?
为了寻找这些问题的答案,有人花费毕生精力解决核武器空中、触地、钻地爆炸和新型钻地弹侵彻爆炸等若干工程防护关键技术难题,建立起我国现代防护工程理论体系,为我国铸就固若金汤的“地下钢铁长城”。
他,就是战略科学家钱七虎——2018年度国家最高科学技术奖获得者,我国现代防护工程理论奠基人,中国工程院首届院士,中国人民解放军陆军工程大学教授。
古城南京,位于钟山脚下的中国人民解放军陆军工程大学一角,有一座不起眼的小楼,几位科研人员正围着一台不起眼的设备忙碌着。
通过这台设备,科研人员可以用少量普通炸药模拟核爆炸产生的冲击波压力的作用效应,并据此研究相应的防护技术。这里就是爆炸冲击与防灾减灾国家重点实验室,这座小楼里的多个神秘装置,都是由钱七虎亲自设计的。
钱七虎的公众知名度不高,可在防护工程领域,这是一个令人高山仰止的名字。他用毕生心血,为我国铸就坚不可摧的“地下钢铁长城”,立下了不朽功勋。
报党报国,励志笃学
1937年,在一艘逃难的小渔船上,钱七虎出生了。那时候,民族灾难深重,钱七虎的童年是在炮火硝烟中度过的,国破民弱的困苦深深地刻在他的心里。
新中国的成立,让钱七虎看到了希望。依靠政府的助学金,他顺利完成了中学学业。1954年8月,钱七虎迈进了哈尔滨军事工程学院(下称“哈军工”)的大门,成为哈军工组建后招收的第三期学生。“当时防护工程专业没人选,因为要跟黄土、铁铲打交道,但是我始终服从组织分配,让我学什么就学什么。”钱七虎说,大学六年他只回过一次家,年年都被评为优秀学员,是全年级唯一的全优毕业生。1960年,钱七虎又被选派到苏联古比雪夫军事工程学院深造。
“那时正逢三年自然灾害,全国人民节衣缩食,供我们在国外求学,我们心里都有一本账啊,一定要为国争光才对得起全国人民。”钱七虎说,他时刻铭记这份沉甸甸的责任。1965年,钱七虎学成回国。从那时起,为国家铸就坚不可摧的“地下钢铁长城”就成了他毕生的事业追求。
善守者,藏于九地之下
世间万物,相生相克,有矛必有盾。那个年代,我国面临严峻的核威胁环境,在钱七虎看来,如果说核弹是对付敌对军事力量的锐利的矛,那么防护工程则是一面坚固的盾。
为了设计空军飞机洞库防护门,钱七虎专门请求到核爆中心去,穿着防护服冲进核爆现场。在核爆现场,他发现飞机洞库的防护门虽然没有被炸坏,里面的飞机也没有受损,但是防护门发生了严重变形导致无法开启。
“门打不开、飞机出不去,就无法反击敌人。必须找出问题,进一步优化设计方案。”当时,飞机洞库防护门的相关设计均采用手算的方式,计算精度差,效率低。为设计出能抵抗核爆炸冲击波的机库大门,钱七虎在国内率先引入了有限元计算法。没人指点,他自己翻译、整理出了十多万字的外文资料;没有设备,他来回奔波于北京、上海,利用节假日、别人吃饭睡觉的空隙“蹭”设备。
为了缩短防护门的启闭时间,钱七虎又创新性地提出使用气动式升降门方案。面对厚重的大型防护门,试验一次次宣告失败。然而,他并没有气馁失败了总结一下,就接着准备下一次试验,每一次试验都是学习提高的过程。”
那段时间,他经常睡在办公室,为了赶时间常就着咸菜吃馒头。两年后,他成功设计出当时国内跨度最大、抗力最高的飞机洞库防护门。那年,他38岁。
“矛”与“盾”总是在攻防对抗的进程中不断碰撞出新的火花。
随着侦察手段不断更新,高技术武器与精确制导武器相继涌现,防护工程在高度透明化的战场中,常常面临“藏不了、抗不住”的难题。
“孙子兵法讲,善守者,藏于九地之下。信息化战争中,伪装和防护不是‘无能为力,而是要走综合防护、土木工程防护与信息化防护相结合的路子。”在新形势下,钱七虎将目光对准了抗深钻地武器防护工程。通过钻研已解密公开的地下核试验等大量资料,经过近千次细致的推导计算,他创造性地提出了建设深地下防护工程的总体构想,并带领团队开始了艰难的跋涉。
十多年间,钱七虎和团队攻克了一个又一个难关,实现了深地下防护工程抗钻地核爆理论和技术的突破。如果说过去的浅埋、深埋防护工程是为人员、武器穿上“防弹衣”的话,深地下防护工程则是为首脑指挥中枢、战略武器安上了“金钟罩”。
爱国者,为国为民
和平年代,本该安享晚年的钱七虎却主动挑起国家发展重任。南水北调、西气东输、能源储备、地下工程、港珠澳大桥……但凡关乎国家大计的工程项目,都能看到钱七虎奔波的身影。他说:“国家需要什么,科学家的兴趣就应该是什么。”
1992年,珠海机场扩建,被炮台山拦住了去路。炸掉它,是最佳方案。然而,爆破总方量超过1000万立方米,如何确保一半的土石方定向爆破抛入大海,另一半实现松动破碎?如何确保1000米内两处村庄的安全?钱七虎带队七赴珠海,反复试验,最终设计出科学可靠的爆破方案。那年12月28日,1.2万吨炸药在38秒内分33批精确起爆。直到今天,被称为“亚洲第一爆”的炮台山爆破,仍保持世界最大爆炸当量的爆破纪录。
南京长江隧道是钱七虎主持完成的又一项重大工程。2008年8月,为确保施工安全,钱七虎经过反复论证,建议修改原定的沉管法方案,采用盾构机开掘隧道。项目攻关犹如在刀尖上行走,当盾构机掘进第659环时,因刀具磨损严重突然停止工作,隧道施工就此搁浅。钱七虎凭着科学家的担当和自信,建议对盾构机刀具进行自主改良。改良后的刀具性能大幅增加,南京长江隧道历经磨难后,再次启程。
2010年5月,隧道全线通车,并先后获得鲁班奖、国家科技进步奖等十多个奖项,钱七虎因此被南京市委、市政府授予“一等功臣”荣誉称号。
钱七虎多次提到:“每一项国防工程都要耗费大量资金和心血,我们作为设计和建设者,一定要严谨、再严谨,容不得一点差错。”对于每一个项目,他都要亲自到现场察看、取样。为开展好岩爆灾害的预测、预报和预警,更是多次带领课题组成员,下到险象环生、随时可能发生岩爆灾害的地下工程。
创新者,再造地下新城
“20世纪90年代初,‘城市病问题并不突出,但钱老师就让我研究地下空间,当时我还有点无法理解。”回想起二十多年前的决定,钱七虎带的博士生、中国人民解放军陆军工程大学教授陈志龙,至今仍十分敬佩导师的战略眼光。
当时,钱七虎敏锐地发现,国外一些大城市已经出现交通拥堵、空气污染、城市水涝等问题,地上空间利用远远跟不上人口的增长速度。而国內城市的规划建设并没有充分利用地下空间,如何向地下要空间,这是他要面对的科研新挑战。
钱七虎利用自己研究地下工程的优势,开始从事相关研究工作,率先提出开发地下城市空间、发展城市地下物流等观点。20世纪末,他带队完成了中国工程院首个咨询管理课题“21世纪中国城市地下空间利用发展战略与对策”。“现在来看,他当时关于城市地下空间开发、地下快速路、地下物流的理念依然是处于世界前沿的。”陈志龙说。
2000年,钱七虎参与撰写了我国第一部关于城市地下空间开发利用方面的专著《中国城市地下空间开发利用》;2004年,他开创了城市地上地下空间一体化规划的理论体系,先后组织编制了全国二十多个重点设防城市的地下空间规划;他还主持了北京、深圳、南京、青岛等十几个城市地下空间规划的评审工作。
“做科研工作,不能仅仅着眼当下看得见的事情,更应该从全局的角度进行前瞻思考,哪些事情对国家和人民有利,我们的兴趣和爱好就要向哪些事情聚焦。”谈及自己的经历,钱七虎斩钉截铁地说。(本刊综合)