返回兰州的路上,戈壁的风沙似乎温和了许多。
吉普车在颠簸的土路上行驶,窗外是绵延的祁连山脉。
陈助教开着车,他的侧脸在晨光中显得格外认真。
经过几天相处,这位兰大助教已经和他们成了朋友。
“吕工,你们下一站是510所吧?”陈助教问。
“对,兰州物理研究所。”吕辰点头,“他们在真空技术和空间环境模拟方面是国内顶尖。”
“何止顶尖,”陈助教语气里带着自豪,“那是独一份。510所承担着国家航天器地面试验的重任,他们的设备,有些连苏联专家撤走时都想拆走,但被咱们硬生生保住了。”
钱兰从把头转回车内:“陈老师,您了解510所的真空罐吗?”
“略知一二。”陈助教换了个档,“那是个大家伙,直径得有十几米,能抽到10-6帕的极高真空,还能模拟太空中的温度骤变、粒子辐射。咱们要上天的卫星、飞船,都得先在里面‘烤’一遍,合格了才能出厂。”
吴国华倒一脸向往:“这种设备,对‘星河计划’太重要了。芯片要是想用在天上的仪器里,必须经过这种极端环境考验。”
“正是如此。”吕辰望着越来越近的检查站,“集成电路从‘能用’到‘顶用’,从地面设备走向航天军工,510所就是那道必须跨过的门槛。”
到达兰大又是深夜,三人继续在兰大住下。
第二日一早,陈助教开车带着三人直奔510所。
510所位于黄河北岸,是一片相对独立的区域,围墙高大,门口有军人站岗,透着一股子精密与肃穆。
陈助教出示了介绍信和保密证件,经过严格检查后,吉普车才被放行。
院内绿树成荫,几栋灰白色的实验楼静静矗立。
一位四十多岁、穿着白大褂的研究员已在主楼前等候。
“欢迎三位同志,我是510所第三研究室的主任,姓郑,郑卫国。”研究员上前握手,动作干练,“刘星海教授已经打过电话,说你们要来考察空间环境试验设备。”
“郑主任您好,麻烦您了。”吕辰连忙道,“我们是红星工业研究所的,这次来主要是想了解贵所在真空与空间环境模拟方面的能力,看看能不能为‘星河计划’提供支持。”
郑卫国眼睛一亮:“参与星河计划,是咱们的荣幸!走,我带你们看看咱们的家底。”
他没有客套,直接领着三人走向研究所深处。
穿过两道厚重的防辐射门,他们来到一个巨大的厂房式建筑内。
眼前的景象让吕辰三人同时屏住了呼吸。
厂房中央,矗立着一个银白色的圆柱形罐体,直径约十五米,高度超过二十米,像一尊沉默的钢铁巨人。
罐体表面布满了各种接口、观察窗和管线,顶部是复杂的密封机构。
罐体一侧连接着多层楼高的辅助系统,真空泵组、液氮冷却系统、辐射源装置、数据采集中心。
“这就是我们的k-3空间环境模拟器。”郑卫国的声音在空旷的厂房里回荡,“国内唯一,亚洲最大。度真空、温度从-180°c到+150°c的循环变化,还能加载太阳紫外、电子、质子等多种辐射环境。”
他指着罐体侧面一个透明观察窗:“透过这里,可以看到内部有六自由度机械臂,能夹持试验件在罐内移动、旋转,模拟卫星在轨姿态。罐壁内埋设了超过五百个温度和辐射传感器,实时监测每一个点的环境参数。”
钱兰迅速在笔记本上记录,手指因为激动而微微发抖:“郑主任,这台设备的真空度能达到多少?”
吴国华仔细打量着那些复杂的管路:“真空泵系统是怎么配置的?”
“三级泵组。”郑卫国耐心解释,“前级是旋片机械泵,中级是罗茨增压泵,最后是油扩散泵加分子泵。最困难的是密封,这么大尺寸的罐体,要保证在极端温度循环下不漏气,我们花了三年时间才攻克密封材料和结构设计。”
他走到控制台前,指着上面密密麻麻的仪表和记录仪:“所有的温度、真空度、辐射剂量数据都会实时记录在这里。每个试验件进来,我们都会给它建立完整的‘体检档案’,从进罐到出罐,每一个环境参数的变化、试验件的响应,全部有据可查。”
吕辰深吸一口气,问道:“郑主任,这套系统……,测试过真正的航天器件吗?”
“当然。”郑卫国脸上露出自豪的神色,“去年刚为‘东方红一号’的预研组件做过环境试验。虽然项目还在保密阶段,但我可以告诉你们,经过我们这里考验的器件,上天后没有出过一例因为环境适应性问题导致的故障。”
他顿了顿,看向吕辰:“你们想做能上天的芯片?”
“是的。”吕辰郑重回答,“‘星河计划’的目标不仅是造出地面用的集成电路,更要发展航天级、军工级的高可靠性芯片。未来卫星的计算机、导弹的制导系统、飞船的控制单元,都应该用上中国人自己设计制造的芯片。”
郑卫国眼神锐利:“那就必须经过我们这里的考验,太空环境极端严酷,真空下的散热问题、温度骤变引起的材料应力、高能粒子造成的单粒子效应……”
他一个个数着可能遇到的问题,每说一个,吕辰就点头一次。
这些问题,正是他前世所知的航天电子学经典难题,在这个1963年的中国,510所的研究人员已经凭借有限的资源和深厚的功底,摸到了门槛。
“郑主任,您说的这些,正是我们需要贵所帮助解决的。”吕辰诚恳地说,“集成电路能不能在太空活下来,我们需要一套标准,什么样的芯片能上天?需要经过哪些测试?合格线划在哪里?”
郑卫国沉思片刻,走向文件柜,取出一本厚厚的蓝色封皮手册。
“这是我们所内部编写的《星载电子器件环境试验暂行规范》,目前只针对分离元件和简单电路。”他将手册递给吕辰,“但里面的基本原理和测试方法,对集成电路应该也有参考价值。”
吕辰接过手册,里面详细规定了真空、热循环、辐射、振动、冲击等各项试验的流程、参数和判据。
虽然还比较粗糙,但已经形成了完整的体系框架。
“郑主任,我们能不能以这本规范为基础,共同起草一份《星载集成电路空间环境测试规范》?”吕辰提出建议,“根据芯片样品和基础数据,510所提供测试设备和专业经验,建立中国自己的航天芯片准入标准。”
郑卫国没有立即回答,他走到真空罐前,手掌轻轻贴在冰凉的金属外壳上,仿佛在感受这个巨人的脉搏。
“吕辰同志,你知道这台k-3,最初是怎么来的吗?”他忽然问。
吕辰摇头。
“1958年,苏联专家帮助我们设计,但1959年他们撤走时,带走了全部核心图纸,连一个螺栓的规格都不留。”郑卫国的声音平静,但每个字都带着重量,“他们说,中国人搞不出这么精密的东西,给了也是浪费。”
他转过身,眼神坚定:“所里当时下了死命令,就是用手抠,也要把这台设备抠出来。我们组织了全所最好的工程师和技术工人,一点一点反推,一个零件一个零件测绘。没有高精度加工设备,老师傅就用普通车床配上自制的工装,靠手感车出公差不到百分之一毫米的零件。没有特种密封材料,我们就用牛皮、橡胶、石墨一层层试验,失败了三百多次,终于找到了可行的配方。”
“三年,”郑卫国伸出三根手指,“整整三年,我们吃住在车间,很多人连续几个月没回家。最后设备组装起来,第一次抽真空测试,我们所有人都站在罐子外面,手心里全是汗。指针稳稳停在10-4帕时,车间里哭声一片。”
他看向吕辰:“所以你们说要搞中国人自己的航天芯片,我信。因为咱们中国人,最擅长的就是把别人认为不可能的事,变成可能。”
郑卫国从白大褂口袋里掏出钢笔:“那份合作备忘录,我签。510所全力支持‘星河计划’,不仅要帮你们测试,还要帮你们建立从设计、制造到验证的完整可靠性体系。”
当天下午,在510所的会议室里,吕辰代表红星工业研究所,郑卫国代表兰州物理研究所,共同签署了《关于联合开展星载集成电路空间环境测试技术研究的合作备忘录》。
备忘录明确了双方的责任,红星所负责提供芯片样品、设计资料和基础可靠性数据;510所负责提供测试设备、环境模拟方案和结果分析;双方共同制定测试规范,共享研究成果。
签字仪式简单而庄重,没有鲜花和掌声,只有钢笔划过纸张的沙沙声,和四个中国人对未来的郑重承诺。
离开510所时,天色已近黄昏。
第二天一早,他们的调研转向了工业的另一极。
车子驶入西固工业区时,景象陡然变化。
戈壁的苍凉被钢铁森林取代,无数管道如银色巨蟒在空中交错延伸,高耸的塔罐在晨雾中若隐若现,烟囱喷吐着白色蒸汽。
空气中弥漫着复杂的化学气味,弥漫着一股烃类、硫化物、催化剂混合的工业气息。
“这里就是共和国的石化重镇。”陈助教介绍,“‘一五’期间重点建设的156个项目,有好几个落户在这里。兰炼、兰油,还有正在建设的合成橡胶厂、化肥厂……”
兰州石油化工厂的厂区大门前,一辆辆槽车进进出出,工人们穿着深蓝色工装,行色匆匆却秩序井然。
接待他们的是厂技术科的孙副科长,一个五十来岁的老化工,脸上带着长期倒班留下的疲惫,但眼神依然锐利。
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“红星所的同志,欢迎欢迎。”孙科长说话带着浓重的山东口音,“我们已经收到红星所的函文,你们需要高纯度的化学品?”
“是的孙科长。”吕辰开门见山,“我们需要的不是普通工业品,而是电子级,纯度至少9999,金属离子杂质含量要低于十亿分之一。”
孙科长愣了一下,随即苦笑:“吕工,您知道你说的这个‘电子级’是什么概念吗?”
他领着四人走向厂区深处,边走边说:“我们厂主要生产合成橡胶、塑料、化肥,还有基础的有机溶剂,苯、甲苯、二甲苯这些。以上,精制级98左右,就算是航空级,也就995顶天了。,还要控制十亿分之一的金属杂质……”
他摇摇头:“这已经不是提纯的问题,这是‘净化’。咱们现在的设备、工艺、检测手段,都达不到这个水平。”
一行人来到一个车间前,孙科长指着里面正在运行的装置:“这是我们唯一一条能生产高纯度溶剂的中试线,用的是精馏加吸附工艺,目前能稳定产出995的二甲苯,已经是国内最高水平了。”
车间里,几个老师傅正在操作台前监控仪表。
巨大的精馏塔静静矗立,蒸汽管道嗡嗡作响。
墙上挂着“安全生产,质量第一”的标语,记录板上写满了操作参数。
钱兰仔细观察着流程,忽然问:“孙科长,您这套精馏塔,理论塔板数是多少?”
“八十块。”孙科长有些惊讶地看着钱兰,“小姑娘懂化工?”
“我是学工程的,懂一点原理。”钱兰谦虚地说,“八十块理论板,对于分离沸点相近的组分来说,分离能力有限。的纯度,可能需要两百块以上的理论板,或者采用萃取精馏、分子筛吸附等复合工艺。”
孙科长眼睛一亮:“说得在理!我们也知道问题在哪里,可是……”他叹了口气,“厂里任务重,要保橡胶、保化肥,这些‘高精尖’的项目,要设备没设备,要人手没人手,要经费……”
他话没说完,但意思已经很清楚。
1963年的中国,首要任务是解决“有无”问题,是建设完整的工业体系。
像电子级化学品这种位于产业链顶端、需求尚未形成规模的产品,确实难以得到足够的资源投入。
“孙科长,我理解厂里的难处。”吕辰诚恳地说,“但我们能不能换个思路,不要求一步到位,而是分阶段推进?”
他详细解释道:“第一阶段,我们先攻关一两种最关键的溶剂,比如光刻胶用的环己酮或者丙二醇甲醚醋酸酯。贵厂提供现有的生产装置和技术人员,我们红星所提供工艺改进方案和部分检测设备,咱们联合成立一个小型攻关组,目标是在现有生产线上,把一种溶剂的纯度从995提高到999。”
“第二阶段,以这个成果为基础,向部里申请专项经费,建设一条真正的电子级化学品中试线。这条线不用大,年产几十吨就行,但工艺和装备要按最高标准设计。”
“第三阶段,如果中试成功,再考虑产业化放大。到那时,集成电路的需求应该也起来了,市场有了,政策支持也会跟上。”
孙科长听得认真,手指无意识地敲击着操作台的边缘:“分阶段……小步快跑……这思路可行。不过吕辰同志,您说的工艺改进方案,具体指什么?”
吴国华从公文包里取出一叠资料:“孙科长,这是我们收集的国外电子级化学品生产工艺文献综述。虽然具体参数保密,但技术路线可以借鉴,比如多级精馏结合分子筛吸附、离子交换树脂除金属、超滤膜过滤颗粒物、全程不锈钢或氟塑料管路防止污染……”
他一边说,一边在纸上画出简单的流程图。
孙科长接过资料,越看眼睛越亮:“这些方法……有些我们其实知道,但没系统地整合过。离子交换树脂除金属,我们水处理车间就在用;超滤膜,纺织厂那边有类似技术;不锈钢管路,我们新上的航空煤油生产线就是全不锈钢……”
他猛地抬起头:“吕辰同志,如果你们真能提供技术指导,厂里可以抽调最好的技术人员,成立攻关组!咱们就从环己酮开始,那东西我们本来就在生产,基础好。”
“一言为定。”吕辰伸出手,“我们回去后,会尽快整理详细的技术方案寄过来。另外,我们还会协调中科院化学所、上海试剂厂的专家,组成联合技术支持团队。”
两只手紧紧握在一起。
在兰州炼油厂,情况略有不同。
兰炼主要生产燃料油和润滑油,电子级溶剂不是他们的主业。
“芯片是未来的‘工业粮食’,这个道理我懂。”总工是个头发花白的老干部,说话掷地有声,“我们兰炼虽然不直接生产电子化学品,但我们可以做两件事。”
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“第一,为你们的电子级化学品生产提供原料保障 高纯度的基础烃类,我们可以专门开辟一条精制线来生产。”
“第二,咱们可以在其他领域合作。”总工指着厂区规划图,“比如你们研究的工业陶瓷,我们炼油厂的反应器、储罐、高温管线,都需要耐腐蚀、耐高温的材料。还有你们那个‘电子耳朵’设备,我们的大型压缩机、催化裂化装置,也需要状态监测和故障预警。”
他越说越兴奋:“这样,咱们签个全面合作框架协议。你们帮我们解决生产中的材料问题和设备监测问题,我们帮你们解决原材料问题和工业验证场景。这叫互相成就!”
这个提议超出了吕辰的预期,但细想之下,确实大有可为。
集成电路需要的高纯度化学品,本质上是石化产业链的延伸。
而石化工业的装备升级和智能化,又正好是“星河计划”衍生产品的重要应用场景。
两者结合,能形成良性循环。
当天下午,在兰炼厂的会议室里,双方就特种材料与工业监测领域开展全面合作签了一个框架协议。
兰炼为红星所提供高纯度烃类原料样品和工业试验场地;红星所为兰炼提供工业陶瓷部件试用和“电子耳朵”系统试点安装;双方建立定期技术交流机制,共享相关领域的技术进展。
签字后,总工握着吕辰的手,郑重地说:“吕工,我知道你们要搞的电子级化学品,纯度要求比我们的航空煤油还高几个数量级。这对还在‘喝大碗茶’的兰炼来说,等于要学‘绣花’。但我可以向你保证。”
他顿了顿:“兰炼人拼了命,也要搞出芯片需要的‘洗澡水’和‘显影药’!共和国的大工业,不能倒在最精细的材料门槛上!”
当晚,吕辰三人在兰大通过长途电话向北京的刘星海教授汇报工作。
第二天清晨,他们结束了兰州的六天行程,告别了岳伴教授和陈助教,搭上了陇海线宝兰段的列车,沿着渭河河谷蜿蜒东行,前往宝鸡。
列车穿过一个又一个隧道,明暗交替中,黄土高原的沟壑逐渐被秦岭余脉的青山取代。