【國科大檔案館】中國科學院蘭州化學物理研究所與“兩彈一星”——記高效能炸藥與固體潤滑材料
編者按
1964年10月16日，我國第一顆原子彈試爆成功。在黨中央的英明領導下，中國科學院在原子彈研制過程中作出了重要貢獻。當今，我國正在加快建設世界科技強國，實現高水平科技自立自強，亟需繼承和弘揚“兩彈一星”精神和科學家精神，打造國之利器，加快科技現代化，推動高質量發(fā)展。為紀念我國第一顆原子彈試爆成功60周年，中國科學院與“兩彈一星”紀念館特開辟“甲子回眸，檔案探秘——記中國科學院在‘兩彈一星’中的重要貢獻”專欄，擬推出系列編研文章，精神薪火相傳，檔案潤物無聲。本文系中國科學院與“兩彈一星”紀念館聯合中國科學院蘭州化學物理研究所的編研成果，深度挖掘并展示中國科學院蘭州化學物理研究所在“兩彈一星”事業(yè)中的獨特貢獻。
中國科學院蘭州化學物理研究所（簡稱“蘭州化物所”）為我國“兩彈一星”事業(yè)的開創(chuàng)和發(fā)展立下了汗馬功勞。該所研制的高效能化學炸藥為原子彈和氫彈的引爆創(chuàng)造了重要的先決條件，是實現原子彈、氫彈兩項尖端任務成功的根本關鍵。而其固體潤滑材料研究為“兩彈一星”關鍵運動部件的可靠運行提供了有效保障，在“東方紅一號”等衛(wèi)星的成功發(fā)射和正常運行中起到了不可替代的重要作用。
1961年12月，二機部提出了新型高能化學炸藥的研究任務，對“兩彈”任務十分重要。由于當時無法獲得國外的技術資料，我國必須自力更生進行科學上的探索。根據國防科委的部署，該任務由二機部、三機部和中國科學院共同負責，但在科學研究階段以中國科學院為主。隨后，中國科學院決定由蘭州化物所作為承擔此項任務的具體單位，并指示他們積極進行籌備，力爭盡早開展工作。
1962年3月，中國科學院黨組把高能化學炸藥的研究任務正式下達到蘭州化物所，代號為“142”任務。從1962年下達任務至1972年交出任務，歷時十年，蘭州化物所取得了一系列重大的成果。
“新型化學炸藥”研究任務下達通知
蘭州化物所在前期進行了單質炸藥合成的相關研究，取得了一系列研究成果，包括多種單質炸藥及化合物。而且，他們還提出了計算爆速的經驗公式，即氮當量公式，迄今仍被國內大多數炸藥工作者作為設計新化合物和估算爆速的簡便可靠方法。1966年2月，終于成功合成662高能炸藥，這是蘭州化物所自行設計、成功合成并發(fā)展到實用的我國第一個新型高能單質炸藥（1980年10月獲得國家發(fā)明獎二等獎）。
原子彈、氫彈使用的引爆藥，要求爆速高、感度低、安定性好、易于機械加工。在各協(xié)作單位通力合作下，蘭州化物所經過大量試驗，于1965年9月找到了性能較為全面的高能炸藥配方，即1105粘結炸藥。同年10月，以蘭州化物所為基地，開始進行高能炸藥造型粉的試驗生產。經過半年奮戰(zhàn)，向國防部門提供了數以噸計的合格造型粉。1966年5月起，由工廠接產，一次投產成功，通過生產鑒定，之后成功應用于原子彈、氫彈的引爆。
1105粘結炸藥是我國第一個通過國家鑒定，既具有國防尖端實用價值，又具有國內先進水平的高能混合炸藥。該成果于1978年獲全國科學大會獎，1985年“氫彈的突破和武器化”獲得國家科技進步特等獎。
中國科學院新技術局和國防部門對SS-2號固體潤滑膜的鑒定結論
蘭州化物所不僅在我國“兩彈”的研制和開發(fā)中功勛卓著，而且還在航天領域作出了巨大貢獻。該所于1960年初成立了“固體潤滑劑與固體潤滑作用研究室”，開展固體潤滑材料的研究，在國內開創(chuàng)了固體潤滑研究新領域。固體潤滑材料與技術研究的豐碩成果在“長征”系列火箭和以“東方紅1號”為代表的人造地球衛(wèi)星等重大裝備中得到廣泛應用。
1963年2月，國防部門委托蘭州化物所進行液氧軸承用固體潤滑膜的研究，實質是解決火箭推進系統(tǒng)中高速高負荷滑動軸承的潤滑問題。因為該軸承在液氧無潤滑狀態(tài)下，可能會出現卡死現象，對特殊環(huán)境下的性能提出了很高的要求。經過4個月的研究，蘭州化物所研制出一種以環(huán)氧樹脂作粘結劑的二硫化鉬固體潤滑劑。但是，國防部門認為有機粘結劑干膜有引起爆炸的危險，于是蘭州化物所轉向無機粘結劑干膜的研究。1964年5月，該所研究出以硅酸鈉鹽為粘結劑的方法，試驗表明這種潤滑劑能保證設備正常運轉，但防潮濕和防風化的能力不夠強，不利于長期儲存。同年9月，該所摸索出以硅酸鉀為粘結劑的二硫化鉬固體潤滑劑（SS-2號干膜），在水中煮沸一小時后仍能保持完好的性能，基本達到了這項任務的指標要求。1965年1月，SS-2號固體潤滑膜通過了中國科學院新技術局和國防部門組織的技術鑒定，并成功應用于解決“長征三號”火箭發(fā)動機的特殊潤滑難題。
1966年4月，“東方紅1號”人造地球衛(wèi)星短波天線機構防冷焊鍍層的研究任務就下達到蘭州化物所，要求研制一種導電潤滑薄膜材料，以保證衛(wèi)星短波天線機構在10的-9次方托以上的超高真空環(huán)境、85~120赫茲振動、1015倫/年輻射條件下，能順利開啟。因此，潤滑鍍層必須具有良好的導電性，鍍層耐磨、耐輻射，具有一定的機械強度、潤滑性和存儲穩(wěn)定性等特征，這是關系到人造地球衛(wèi)星能否正常工作的關鍵技術。在陳紹澧（時任固體潤滑研究室主任）、黨鴻辛（時任固體潤滑研究室業(yè)務秘書）、黃學儉（時任固體潤滑研究室自潤滑軸承材料課題組副組長）的指導和組織下，蘭州化物所與651設計院、科學儀器廠密切配合，試探了三條技術路線，最后找到了性能最佳的復合鍍層。1968年12月，順利通過了地面旋轉伸展試驗，1969年3月又通過了地面振動試驗。1970年4月21日，“東方紅1號”人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，通過其短波天線向全世界發(fā)射出優(yōu)美動聽的《東方紅》樂曲，勝利完成任務。該成果于1978年獲得全國科學大會獎，1985年“東方紅1號”衛(wèi)星獲得國家級科技進步獎特等獎。
“東方紅1號”衛(wèi)星短波天線機構防冷焊涂層項目獲獎證書
近年來，研究所不斷拓展空間摩擦與潤滑材料研究領域，完成了“神舟七號飛船固體潤滑材料空間環(huán)境實驗”項目，開拓了納米顆粒潤滑添加劑、離子液體潤滑劑、工程材料表面潤濕及摩擦調控等國際摩擦學研究的新領域，建立了完善的空間環(huán)境試驗平臺，形成了我國獨立自主的空間潤滑材料與技術體系，發(fā)明了從運載火箭、近地軌道到深空探測用系列潤滑材料，應用于我國所有航天型號工程。中央電視臺2019年7月6日的晚間新聞以“潤滑實驗室：60載薪火相傳潤物無聲”為題目進行了4分鐘的專題報道。“兩彈一星”精神正不斷激勵著蘭州化物所人在空間摩擦與潤滑材料研究領域砥礪前行、勇攀高峰，為我國航天事業(yè)做出更多更大的貢獻。
