中国自动化工业之父杨嘉墀：用战俘换回来的“两弹一星”元勋|两弹一星|中国|张劲夫|杨嘉墀|物理学家|王淦昌|科学家|自动化工业|院士

1975年11月底，中国第一颗返回卫星发射，卫星刚上天便出现了“异常”。

当时计划是三天后返回，但如果卫星运行一天就返回，将会落在人口稠密的河南西部，损失将会无法估计。

是提前返回，还是继续飞行？一个是与否的简单决定，却关乎整个项目的成与败。

几乎所有的专家都否认了继续飞行的可能性，此时项目总指挥钱学森把目光投向低头计算的杨嘉墀。

杨嘉墀用沉稳的语气说：

“从我的计算判断，问题不大，可以按原计划继续飞行。”

那一晚他独自跑到山顶，在寒风中蹲了一宿，只为等那颗星星。当看到卫星果然如自己计算的一样精确地出现划过苍穹，他放心了。

现在，人们茶余饭后，每每骄傲地谈及到的“两弹一星”、“神舟”飞天、“北斗”导航、“嫦娥”探月等国家利器，所有这些科技成就的背后，几乎都能见到杨嘉墀的身影，他几乎参与了中国所有卫星、飞船的方案论证和研制工作。

爱动手的“小淘气”

1919年9月9日，杨嘉墀出生在江苏省吴江县震泽镇的一个丝业世家，祖父曾担任震泽丝业公会会长。

在当地，杨氏是个勤业爱国、开明开放的家族，他们淡化了“士农工商”的等级观念，家风相对民主，鼓励子孙参与竞争，尊重个性发展。为了实业救国、教育救国，家族还创办了震泽丝业小学，这是所新式学校，教授语文算术等学科知识。杨氏的家族的孩子都不读私塾，全都进入丝业小学读书。

1924年秋天，刚满五岁的小嘉墀，就进入了丝业小学读书，在优越的人文环境中，家境殷实的他受到了很好的启蒙教育，激发了他对对科学的兴趣，总爱刨根问底，力求真相。。

在父母眼里他成了一个“小淘气”。四岁生日那天，在上海工作的父亲杨澄蔚，送给他一个小望远镜。小嘉墀喜出望外，拿在手里翻来覆去看。当天晚上，他就爬到窗台上，拿着望远镜对着天空寻找着什么，原来他在找“牛郎织女”，因为母亲给他讲过鹊桥相会的故事。

有了望远镜后，他经常在晚上观赏灿烂星河，寻找各种各样的星座。这不仅培养了杨嘉墀开阔的胸襟，也让他的脑海多了很多对于天空的疑问。这也成为日后杨嘉墀从事航天技术的第一堂启蒙课。

小嘉墀的淘气还体现在“搞破坏”上。喜欢拆家里手表、闹钟、门锁之类的东西，但是拆开又还原不回去，吓得父母把很多贵重的东西都收起来，不让他碰到。

在租界里读完大学

1932年,杨嘉墀跟随父母来到上海，入读上海中学，当时的上海中学已经有了明确的文理工等分科，杨嘉墀毫不犹豫地选择学习机械工科。

工科主任按照就业学校方式安排教学，让学生半天上课，半天劳动实习。杨嘉墀学过钳工、铸工、锻工，这进一步培养了他的动手能力。

1937年7月7日，杨嘉墀参加了上海交通大学的入学考试，恰在这一天卢沟桥事变爆发，之后他也是在炮火中等来了杨嘉墀以优异成绩考入当时工科教育最好的国立交通大学电机系的录取通知书，他成为上海中学工科班应届毕业生中被交通大学录取的第一人。

然而入学后不足一月，上海沦陷，学校被迫搬入法租界。他的大学四年都是在外国租界中伴随着炮声度过的，课也是上上停停的。正是这段刻骨铭心的经历，才造就了他满怀报国之志的赤子之心。

1941年夏，大学毕业后，杨嘉墀不愿留在敌占区工作，便和几个同学奔赴昆明来到西南联大，担任西南联大电机系助教。

西南联大机电系老主任倪俊非常赏识杨嘉墀，1942年他介绍杨嘉墀到中央电工器材厂工作，担任过助理工程师。

在那里，杨嘉墀开始了单路载波电话机的试制工作。他呕心沥血，花了两年多时间，终于在1945年研制出了中国第一套单路载波电话样机，并在昆明工业展览会上展出。

因为这一成就，同年，杨嘉墀获得了中央电工器材厂留美考试资格，最后成功收到了美国录取通知，但由于战时各种原因，此事一直被搁置。经过一番周折，直到1947年1月，杨嘉墀终于登上了去往美国的轮船，前往哈佛大学深造。

我要回中国工作，那里是我的家

在哈佛大学工程科学与应用物理系学习期间，杨嘉墀如鱼得水，不仅可以轻松应付哈佛的课程，甚至还选修了几门麻省理工学院的课程。一年不到的时间，他便以优异的成绩取得了哈佛的硕士学位。

但他并未就此止步，他喜欢做有挑战性的工作，决定继续攻读博士学位，向新兴科研领域进军。

在博士导师Lecorbeiller的建议下，杨嘉墀以研究一台计算傅里叶变换的模拟计算装置为题目作为博士论文选题。当时，世界上第一台电子模拟计算机刚刚在1946年研究成功，有关这一领域的研究才刚刚起步，诸多技术尚待开发。杨嘉墀将从麻省理工学院学到的频率域网络综合方法，创造性地扩展到时间域，仅在半年内就成功研制出一台傅里叶变换器，受到了导师的高度赞许。

1949年4月，杨嘉墀也因此顺利通过了哈佛大学的博士论文答辩，他又仅用了一年时间轻松地拿到了博士学位。

就这样，杨嘉墀的才华崭露头角。

博士毕业后，导师建议杨嘉墀在雷达领域深造，然而由于美国当局的阻挠未能如愿。

1950年5月，杨嘉墀去了宾夕法尼亚大学生物物理系工作，该系系主任是当时在学术界颇有名望的B·Chance教授。

杨嘉墀入职后就创造性地设计出处于领先地位的高速电子模拟机，受到高度评价。

紧接着，杨嘉墀又承担了一项探索性更强的任务------研制用来测量酶化学反应动力学过程的仪器。

在跨学科学习了生物化学、数理等基础理论后，他采用了电子学、光学、生物学等先进技术，进行了系统的研究、分析与设计后，终于在1954年成功研制了一台快速记录吸收光谱仪，工作范围可从紫外光到可见光。

吸收光谱仪

这一研究成果结束了光谱仪手动的历史，仪器也被专家命名为“杨氏仪器”。研究成果不仅在《科学仪器评论》上发表，也获得了美国专利授权。

洛克菲勒医学研究所（现为洛克菲勒大学）很快向他抛来橄榄枝。该研究所与B·Chance教授多次沟通后，聘请杨嘉墀为该所高级工程师，每周在该所工作三天。

不久，杨嘉墀就成功研制出了生物化学的二色光谱仪、视网膜仿真仪，成为生物医学电子学的创始人。杨嘉墀还帮助了该所的H·K·Hartline教授在建立侧抑制公式的过程中，为其试验室构造了第一个模拟计算机，在这计算机上验证了侧抑制的可加性，即模拟几个互相作用的感受器群的反应所产生的抑制性影响，从而为建立Hartline公式提供了方便的工具。后来，由于H·K·Hartline教授在视觉研究中发现了侧抑制和感受野这两个重要概念，荣获诺贝尔医学与生理学奖，可以说杨嘉墀对此也有一份贡献。

当时在纽约工作期间，杨嘉墀还和几位从事医学电子学工作的朋友们共同发起成立了医学电子学专业委员会（属美国无线电工程师学会），编辑出版了医学电子学杂志。他在洛克菲勒研究所做的微电极放大器，研究成果在他回国后的 1958 年还在该杂志上发表。

正因为他在医学电子仪器及仿真计算机方面的开拓和贡献，才有了医学电子学这门学科的建立。

留美近十年，在美国先进的实验室里，杨嘉墀研制出了高速模拟计算机、高速自动记录吸收光谱仪等生物医学专用电子仪器，开创了“生物医学电子学”，在美国引起不小轰动。

在美国，杨嘉墀绝对是人才，他可以用最先进的仪器设备和最充足的科研资金，当然，美国也给他提供了足够优越的生活条件。

但杨嘉墀虽然身在美国，却每时每刻都牵挂着祖国。

早在新中国成立之时，杨嘉墀就积极参加了旅美爱国学生组织的活动，迫切想了解新中国的情况和回国的渠道。但美国却制定了阻止华人回国的“麦卡锡法案”，不允许学习医学、理科、工科的中国留学生回国。

归国之路被阻断了，但杨嘉墀那颗炽热的爱国心始终坚定，他拒绝了成为“美国公民”的诱惑，也拒绝了其他同学、同事给他介绍台湾、南美洲等地区的工作，他说：

“我要回中国工作，那里是我的家。”

1954年4月，周恩来总理在日内瓦举行的国际会议上，提出以在朝鲜战场上被俘的美军飞行员为交换，让美国准许中国留学生回国。美国迫于各方压力，准予自愿回国的中国留学生离境。

1956年8月，留学美国近十年的杨嘉墀携妻女归国。

归国之前，他变卖汽车、钢琴等家产，购买了示波器、振荡器、真空管、电压表等当时国内急需的科研设备，其中一种光电倍增管，在测量中国第一颗原子弹爆炸火球亮度时，到了至关重要的作用。

在离境时，移民局工作人员询问是否自愿时，杨嘉墀理直气壮地大声回答：“是自愿的！”

依靠自己的力量发展尖端技术

回国后，杨嘉墀作为海外留学归来的专家，多家单位都盛情邀请他前去。根据自己已取得的成果，结合所学专业和国内考察、参观，经过分析、考虑，杨嘉墀最终选择了中科院自动化及远距离操纵研究所。

杨嘉墀的强项是电子学、半导体、自动化和计算机这些高精尖技术，而这些，恰恰是国家当时最需要的。

1957年，苏联成功发射世界上第一颗人造卫星。翌年，毛泽东发出“我们也要搞人造卫星”的号召，中科院立刻组织考察团前往苏联学习航天技术。

当时中苏关系已经开始恶化，这次考察并不顺利，杨嘉墀等人并没有接触到核心技术，合作更无从谈起。经过对比两国国情，杨嘉墀冷静分析后认为现阶段我国并不具备发射人造卫星的工业基础和科技水平，只靠一腔热血是不能让火箭上天的。他建议我国空间事业应该立足于国内现状，坚持自力更生，一步一个脚印，从探空火箭搞起。

后来的事实证明，正是由于当时选择了独立自主研发的道路，苏联撤走全部专家后，不仅没有影响我国尖端技术的发展进度，还加快了某些领域前进的步伐。

在中科院提出“以探空火箭练兵，高空物理探测打基础，不断探索卫星发展方向”的发展步骤后，杨嘉墀带领自动化所投身于导弹、原子弹、核潜艇等项目的协同攻关研究任务中，并取得了一系列成果。

在原子弹试验用测试仪器研制工作中，自动化所具体承担着三项任务：火球温度亮度测量仪、冲击波压力测量仪、现场地面振动测量仪。

目的是通过这几项测量确定原子弹实际威力。

这是一项艰巨的任务，杨嘉墀带领团队没日没夜地攻坚，在核试验测量仪器的研制过程中，杨嘉墀在几乎无任何资料可供借鉴的情况下，创造性地利用太阳光的能量作为替代，收集了大量实验数据，为整个研制工作开辟了一条全新的道路。

1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功，测量仪器记录准确，获得大量实验数据。紧接着，杨嘉墀又带领团队完成了应用于首枚氢弹试验和首次地下核试验测量仪器的研制工作。

“两弹”研制成功后，毛主席说：

“原子弹和氢弹都有了,我们还要有卫星！”

从此，中国科学家们将目光转移到了天空。

1965年，杨嘉墀被任命为人造卫星总体设计组副组长，参与卫星总体方案设计以及确定卫星的姿态控制和姿态测量方案。

为更好地制定发展规划，杨嘉墀通过实地调研和走访征询，掌握了大量一手资料。在全面分析了各类卫星亟须解决的关键技术等问题后，提出了以科学实验卫星为起点，以返回式卫星为重点，全面开展各领域卫星研制工作的发展设想。这一设想为之后中国航天事业的技术发展指明了方向。

卫星研制期间，正值“文革”期间，很多科学家的生活受到波及，杨嘉墀也不例外。

但杨嘉墀一点也没放在心上，依然日以继夜地工作着。

“东方红一号”研制过程中，杨嘉墀参加了卫星发展规划、技术协调和系统的研制任务。他反复强调卫星要上天，试验设备必须先行的看法，提出相关实验室的建设方案。

为解决用来测定姿态的“红外地平仪”低温适应难题，杨嘉墀奔波于北京、上海、长春等地，协调各方力量，统筹攻关，成功攻克这一难关，确保该仪器可以在-100℃至50℃的温度环境中工作。

1970年，4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，杨嘉墀领导研制的姿态控制系统圆满地完成了任务。

杨嘉墀在中关村家中从广播里听到这一振奋人心的消息时，激动之情难以言表，他知道，他和同事们的努力没有白费。

1986年，“原子弹和氢弹的突破与武器化”荣获国家科技进步奖特等奖，自动化所承担的“核爆试验检测技术及设备”作为分项目也同时获奖。对于这一殊荣，杨嘉墀认为：

“值得庆贺的不仅仅是荣誉的获得，而是这些成果再一次证明了中华民族完全可以依靠自己的力量发展尖端技术”。

他和其他三位科学家促成了“863计划”

20世纪80年代是世界各国科技集中发力的时代，各国争相占领技术高地，美国的“星球大战”计划、欧洲的“尤里卡”计划、苏联和东欧各国的“科技进步综合纲领”、日本的“科技振兴基本国策”等等，都旨在率先把握和控制世界经济和科学发展未来。

当时国内很多人认为中国的高科技起步晚、底子薄，还不宜加入这一行列，更适合做一些短期项目，但杨嘉墀不那么想，他有更为长远的考虑。

1986年，杨嘉墀和王淦昌、王大珩、陈芳允四位科学家联名致信中央，提出“要抓住当前世界新技术革命的时机，瞄准高技术的发展前沿，积极跟踪高技术”的倡议。

随后，邓小平迅速作出指示，国务院主持制定了《国家高技术研究发展计划》，整个计划描绘了我国7个大项目、15个主题项目的发展蓝图。这就是我们熟知的“863”计划。

提到当初国家的支持力度，杨嘉墀回忆说：

“当时国务院领导要张劲夫提出经费预算，张劲夫早期是中国科学院党组书记兼副院长，他就通知我们四位‘863’计划的倡议者到中南海去讨论这个问题。我们四个人都是搞科学的，没有经费概念。王淦昌同志原来当过二机部副部长，稍微有些经费的概念。他提了个数字,说这项计划大概需要几千万块钱，没想到张劲夫听后跟我们说,国务院已经初步决定，准备拨款100个亿作经费，当时我们都吓了一跳……”

该计划实施以来，我国高技术领域成果频出，进一步缩小了与发达国家的差距。

几十年如一日的科研生涯中，杨嘉墀始终站在航天技术和自动控制的最前沿，紧跟科技发展趋势，做一步想三步，不断提出具有战略意义的建议。他曾说：

“搞研究的要看到20年之后，光看眼皮底下的，不是好科学家。”

1989年，他又牵头航天器智能自主控制的研究规划，提议建立空间智能自主控制国家重点实验室，不过由于该项研究过于超前，直到15年后年才正式获批。

对于提出这项建议的原因，杨嘉墀曾解释说：

“航天器在天上，出了故障不能总依靠地面分析和控制，而且未来如果几百颗卫星都在天上需要多少管理人员、地面设备和经费？因此必须研究自主控制技术。”

怀着对祖国前途和命运的高度责任感和使命感，从20世纪90年代起，深谋远虑的杨嘉墀又先后针对我国载人航天和探月工程作出专题报告，对进入21世纪后的月球探索和开发作了全方位的分析，并提出切实可行的建议和实施步骤；针对北斗导航的专利化、产业化和商业化，他与其他五位院士讨论后，牵头起草了《关于促进北斗导航系统应用的建议》，受到国务院的高度重视；之后他又与王大珩等多位院士一同向国务院建议振兴仪器仪表工业，对促进相关行业发展起到了重要作用。

杨嘉墀还致力于高技术产业化、科技成果转化以及知识产权保护等方面的对策研究，他认为一个国家高科技产业水平的高低，知识产权保护意识的强弱，成果转化的便利程度，将直接决定其是否具备持续且良性的创新能力。

1999年9月18日，中华人民共和国成立五十周年前夕，党中央、国务院、中央军委隆重表彰为我国“两弹一星”事业作出突出贡献的23位科技专家，授予“两弹一星功勋奖章”。杨嘉墀是其中之一。