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红色传奇之西电“流星余迹”通信系统

2022-04-02 18:05

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

以下文章来源于西电记忆，作者档案|校史|博物馆

西电记忆.

西安电子科技大学档案馆、校史馆、博物馆官方公众号

XIANSHENG

先声

2022年，仰望夜空，眼里的流星总会与心中的愿望不期而遇。但是，当时间机器的指针转回1910年，情况却大为不同。

1910年5月19日，当哈雷彗星的彗尾扫过地球，在这个星球上的很多地方引起了世界末日一般的恐慌。宗教分子的狂热布道，报纸文章的助推渲染，让很多普通百姓做好了地球毁灭前的自杀准备，许多人跪倒当街，绝望地祈祷。这就是历史上赫赫有名的“哈雷彗星大恐慌”。

然而，就在这种对未知的恐慌蔓延的同时，一个叫做皮卡德的美国人却一点儿也不为所动，他正在向这难得一见的流星雨发射着信号，他心中希冀，通过流星雨的反射，能够在马萨诸塞州收到他发射的信号。如果成功，一种新的通信方式将在他的手中诞生。

这一次，幸运并未眷顾这个科学的信仰者，由于流星雨太小，更由于这个伟大的想法缺少足够的理论支撑，皮卡德的试验失败了，但这拉开了一个历史帷幕。11年后，在一场发生在美洲大陆上的电波观测试验中，人们意外地发现流星群的出现与电波的接收之间存在着明显的关系。这鼓励了当时的科学界，虽然这一时期的研究并未从根本上揭示出流星传播电波的实质，但它确认了一种可能性，这种可能性推动了世界各国人力、物力的投入。

1935年，曙光终于出现，美国人斯科莱特发现了流星余迹内电子受激产生振荡而散射电波的通信机理，从而真正揭示出了流星余迹通信的本质，将流星余迹通信研究推上了一个新的高度。此时，在大洋彼岸的中国江苏省江阴县和广东省梅县有两个出生不久的婴儿，一个叫做杨千里，一个叫做吴海洋，他们将在崭新的时代里迸发出自己的光芒。

YUANQI

缘起

时间进入到二十世纪五十年代，世界范围内关于流星余迹通信的研究从理论到实践步入了空前活跃期。1953年，加拿大国防部成功搭建最早的流星余迹通信系统，成为验证流星余迹通信可行性的里程碑。与此同时，美国空军剑桥研究中心通过大量实验证实了流星余迹通信可以用在移动目标上，波音公司亦取得了在陆地和海上进行此类通信的初步成果。然而此时的世界，因为冷战，东西方处于彼此隔绝的对立状态，中国人了解西方世界的前沿研究并非易事。中国开始介入这种开创性的研究实践需要一个契机，这个契机在五十年代末出现了。

1959年，鉴于当时国际国内严峻形势，解放军通信部门的领导人王诤、孙俊人意识到解决国内远距离通信问题不能再等了，展开流星余迹通信系统的研究迫在眉睫，要在落后条件下开展这种前沿研究，中国人只能靠自己。研究展开需要一种可能性，这一道曙光随着从西军电校园里笔端发出的沙沙声到来了。

1957年到1958年，美国PIRE杂志刊载了关于流星余迹通信系统的文集，全面系统地介绍了世界上对于流星余迹通信研究的理论和实践。就在王诤为中国2000公里为半径的远距离通信解决方案筹划的档口，26岁的杨千里正在西安城南中国人民解放军通信学院（西电前身）的新校园里参与并组织力量翻译PIRE杂志中关于流星余迹通信研究的文章。

▲杨千里

1950年，17岁的杨千里以优异的成绩考入南京大学。不久，朝鲜战争爆发。国家兴亡，匹夫有责。刚读大一的杨千里一腔热血，报名参军。经过半年的政审和政治理论学习后，杨千里成为张家口中央军委工程学校的一名学员，从此与西电结缘，最终成长为西电百余名将军中的一员。1954年，杨千里作为6名一等优秀生之一毕业，被授予上尉军衔，后来留校成为教员。当1960年流星余迹通信研究在西电铺展的时候，杨千里成为项目组的第一任组长，而其组织翻译的英文资料成为中国人开展此项研究的重要借鉴，这扇窗为生活在秦岭北麓的科技工作者发挥自己的聪明才智提供了最初的视野。

▲1954年，关于杨千里同志通报表扬奖励的通报

杨千里在西电学习工作了12年，后来奉调去了重庆。他在流星余迹通信研究中的贡献不止于翻译资料，作为项目组的第一任组长，杨千里负责流星余迹通信系统总体设计、各分系统技术指标要求的制定、系统总联试以及实验线路的通信试验。他拟制的流星余迹通信系统技术论证报告、流星余迹通信系统总体设计及分系统指标报告，成为项目开展研究的重要依据。这个项目组被称作红星组，代表了中国人在一种极为有限的条件下挺进研究前沿的革命浪漫，红色传奇就此发轫。

FAREN

发轫

1960年是流星余迹项目铺展的第一年，也是从红都瑞金一路走来的西电发展历程中的关键一年。

2月6日，总参通信兵部司字第047号通知，根据国防部（60）军参务字第002号，“中国人民解放军通信兵学院”更名为“中国人民解放军军事电信工程学院”，其关防和印章自1960年2月15日起启用。更为最重要的是，学校办学方向自此发生了历史性转变。学校改名为中国人民解放军军事电信工程学院，从通信兵部划归为国防科委，这也开启了学校从教学型向教学科研型的转变。

学校迅速从只设有通信和雷达专业的单一性质的专科学校，扩大为面向全军电子信息科技领域的一所新型理工大学，开始在全国统一招生，新设了自动控制、制导、遥测遥控、计算机技术、电子对抗、自动化防空体系、信息论、电波与天线、量子无线电、半导体器件、电真空器件、无线电器件与材料、导航等专业。规模也由3000人发展到10000多人，大批师资在中央的统一调配下从全国各地汇聚西安。自此，在哈军工之外，西军电，军内又一座重量级科研堡垒初具规模。

▲1960年，中国人民解放军通信学院更名文件

此时的中国，也处在一个积极的调整当中。中央提出“调整、巩固、充实、提高”的八字方针。视野回到西电，1961年10月4日的科计字第20号报告为我们还原了当时的场景：为贯彻院党委扩大会议调整科研任务的决议，科研部作出报告，提出要进一步执行“一主二从三结合”方针（即以教学为主，教学、科学研究、生产劳动三结合），彻底改变学院科研任务过重，战线太长，动用师资过多的状况。

根据上级指示和院党委扩大会议提出的“以教好、学好、全面提高教学质量为中心”的指导思想，拟将学院科研任务进行一次调整。学院全年承担与自选的科研项目共61项，7月份，初步调整为17项。拟再做如下调整，继续进行的11项，停止5项，移交1项。在保留的11项中，流星余迹通信机位列第一。

流星余迹通信项目经历了两次关键抉择之后，成功地成为最后得以保留的11个项目之一。在这个过程当中，除了项目本身重大的战略价值之外，从内部讲，当时一系主管科研工作的参谋丁如琏和此时的红星组组长吴海洋发挥了关键作用。丁如琏作为管理干部，有着出色的组织能力，吴海洋这个后来成长为西电党委书记的通信专家，从1959年毕业开始直到1982年，一直工作在流星余迹通信项目组和后来的流星余迹通信研究室，担负着重要的领导职责。

1963年以前的流星余迹通信研究解决了两个重要问题，一个是进行了长达一年流星余迹传播规律的理论和实测研究、对流星信号进行了大量观测和记录，形成了一本非常厚实的流星余迹前向散射传播统计资料；另一个是做出了一套流星余迹通信的试验设备。在这套设备的身上，西电人才培养中的一大特色：懂理论，会研究，能动手，体现得淋漓尽致。

西电有自己非常出色的实习工厂，工厂职工和西电师生的汗水与智慧汇聚在一起，共同见证了这台试验设备的诞生。除此之外，一条从北京到西安的试验线路也在1960年的冬天建立起来。西安的试验站设在沙井村，北京站开始设在佟家坟，后来搬迁到南苑机场附近，之所以选择市郊的农村环境，是为了尽可能地减少工业干扰。

1961年暑假期间，24岁的刘增基毕业留校，按照组织调配来到沙井村试验站的时候，他不知道，他将在这场旷日持久的战斗中发挥重要作用。这个从江南水乡保送进入西电的学子有着一股不服输的钻研精神。1955年，他从故乡浙江丽水来到张家口，之后又坐着闷罐子火车一路来到关中平原，本来1960年就该毕业的他，硬是壮着胆子给学校打报告，五年的学业中被耽搁的时间不少，很多知识没学完，请求学校为他们组织教师集中补课，延期毕业。西电的领导不假思索就批准了这份报告，于是在1961年上半年，一场特殊的教学在学校教学骨干的精心组织下展开了。这个夏天，刘增基来到了沙井村试验站，等待他的是简陋的工作生活条件以及无数个午夜时分对星空的守望。

▲1961年，吴海洋（左）与刘增基（右）北京出差时合影

▲1962年，学院科学研究工作总结中有关流星余迹的记载（西电档案馆馆藏）

GONGJIAN

攻坚

1963年11月5日，一份批复从总参来到西电，同意成立流星余迹通信研究室。一个月前，学校将拟成立流星余迹通信研究室的申请上报国防科委。内容如下：申请编制36人，其中，主任和指导员各1人、工程师4人、技术员或助理工程师12人、实验员14人、其他工作人员4人。在业已开展两年的研究的基础上，流星余迹项目进入到科研攻关的深水区。人员接踵而至，社会主义集中力量办大事，有组织地推进科研攻关的体制优势再一次展现出来。试验站里就是一个对外保密的小世界，经年累月，那是一种怎样的生活？

多年以后，1963年奉调而来的老革命郇盛芝留下了这样的回忆：我来到了一系担任指导员，在101实验室搞流星余迹通信，做实验，搞科研。那时候，我们在沙井村和甘家寨附近买了十亩地，圈了个围墙，就是实验室基地。实验室主任是丁如琏，教员有吴海洋、刘增基、荣漳涛、缪锦标、包洲、张震，我们几个睡一个房间。还有实验员像汤初高、杨树仁、刘高峰、陈鸿光、陈名龙等。因为涉及的内容需要保密，一个警卫班来站岗。还有一个不太会做饭的炊事员，记得连馒头都不太会蒸，一共三四十个人。我们是24小时值班，和北京南苑做实验，一整年都在做实验。

▲101研究室人员在做实验

那时候大家的思想觉悟都非常高，吃在一个灶，睡在一个房间，完全就是过战士生活。天天就是做实验，干工作，黑白不停。因为凌晨是天空中流星最密集的时候。当时好几个教员，30多岁都还没找对象，就是每天在基地做实验，我周日放假才能回一次家。

1963年，这一个个名字的背后都有一张充满青春气息的面庞。他们的人生理想与同样年轻的新中国融汇在一起，敢叫日月换新天的气概支撑着一个个战士在这个特殊战场上的夜以继日。一道围墙相隔，院子里面是机房，院子外面矗立着四个篮球场那么大的菱形天线，天线下方是金色麦浪和玉米缨子的寒暑相易，交替换岗。刚刚经历过三年困难时期的中国，再一次焕发出勃勃生机，这一年将有2920多万新生儿呱呱坠地。这在人类历史上是从来没有出现过的，学术界冠之以“喜马拉雅高峰”。这一年的西电，也在向科学进军的路上信心满怀，将“科研紧密结合教学，不断提高学术水平和教学质量”放在了科学研究工作计划纲要的开头，在安排的19个科研计划项目中，流星余迹通信是4个重点项目的第一个。

▲1963年，学院科学研究计划纲要

这一年，研究室正在酝酿一个完整的流星余迹全双工通信系统的方案。吴海洋负责总体和终端设备，刘增基参与总体研究侧重负责信道和通信控制、荣漳涛负责天线、缪锦标负责发射机，稍晚到来的包洲也参与关键技术的研究。

率先实现突破的一个难题是天线问题，而解决的过程则有点偶然。

1960年，为了项目尽快上马，采用了菱形天线，但是几年实践下来，效果不够理想。在一次闲聊中，刘增基建议负责天线设计的荣漳涛设计一种双层八木天线，根据流星余迹出现空域的特点，通过压缩铅垂平面方向图来提高天线增益，而且要便于升降和旋转。1964年，荣漳涛完成了双层七元八木天线的设计，先由校实习工厂制造出来，荣漳涛在此基础上精心调试完成了。

国与国有自然条件上的差异，但智慧无国界。此时的刘增基和荣漳涛并不知道，他们与远在欧洲的同行不谋而合，采用的设计如出一辙。

1965年，在这群二三十岁的年轻人手里，中国第一套双向流星余迹通信机诞生了。这是一套基于电子管分立元件的全双工流星余迹通信系统。代号取名为HX-101A，HX代表红星，101表示主要承研单位101研究室，A代表第一代。这是一个全新的开始，从新生到成熟，从A型到E型，一机五代，一代人的青春在燃烧中写就价值。

▲1965年，流星余迹通信系统达到的技术水平

YANJIN

演进

1965年以后，由于历史原因，流星余迹通信系统的研究工作时断时续，二代机终于在八年后的1973年研制成功，最大的改变是以晶体管代替电子管，实现了第一次小型化，命名为HX-101B，通过部级鉴定，准备试生产。在试生产前，项目组又作了改进，解决了一些遗留问题，特别是解决了差错控制及相邻两次流星突发传输的报文衔接问题，并且在发射机中采用了频率合成技术，显著提高了工作频率的准确度和稳定度，于是形成了第三代，取名为HX-101C。这样HX-101C成为最早交付部队的产品，试产的三套设备在全国建立了三条不同距离、不同方向的通信线路并进行试用。然而，出师不利。由于设备复杂且可靠性不高，使用单位的人员难以掌握，项目组的人将通信线路开通撤走后，一旦出故障，往往陷入瘫痪状态。如何降低设备的复杂度并提升其可靠性，尤其是让流星余迹通信系统可以全时段工作，成为黎明前的至暗时刻。

流星是间隙出现的，特别是在零点到上午12点这一个时间段内，出现比较频繁。当指针离开表盘的这个区间，则意味着通信的频次降低，等待的时间成倍地增加。如何减少等待时间，是需要突破的新课题。

▲流星余迹散射接收信号强度随时间变化的记录样品

根据统计规律，流星的质量每低一个数量级，它的数量就多一个数量级，就是说小流星还是大量地存在的。

多年以后，在西电博物馆的会议室里，已届耄耋的刘增基回忆当初自己提出将流星余迹与电离层散射相结合的想法时，他做了如下的描述：

你要设法利用这些大量的小流星。作为通信来讲，信号弱了必须把噪声也要降下来。噪声要降下来，就要把带宽减小，把带宽减小就是要把信号的传输速率降低。那时候所谓高速率也就是流星余迹出现的时候每秒传输2000比特左右，但是大量的小流星支持不了这2k。于是我们就想，能不能采用自适应变速技术，以充分利用大小流星余迹。在当时技术条件下是难以实现的，现在说已经是家常便饭了。当时，为了便于实现，就采用两种速率，一种就是很低的速率，基本上就是几十个比特每秒，一种就是所谓高速也就是2000或2400比特每秒的速率。这样，大小流星都用，这时候实际上通信就基本上连续了，大量的小流星信号是重叠在一块儿的，这也是电离层散射的机制之一，所以我们就提出了一个通过自适应变速实现流星余迹与电离层散射相结合的通信体系，取名为HX101-D。这个后来在北京和西安之间，在酒泉与阿克苏之间试验成功。

▲HX101-D型流星余迹和电离层散射通信设备

就这样流星余迹通信系统经典的一代产品HX101-D诞生了。它用两种速率（高速、低速）自适应的方式将前面遇到的难题解决了。但是，作为一个国家通信的战略储备手段，要在任何突发情况下都可堪一用，流星余迹通信显然还需要一场更为严苛的试验——核效应试验。所谓核效应试验，是指核爆了以后，考察通信到底是改善了，还是变坏了，还是中断了。

▲1976年，学院流星余迹通信设备研制情况的报告

1976年秋季的一天，吴海洋、丁如琏接到学校领导的命令，内容是：由吴海洋、丁如琏担任领队，并由34人组成实验小分队，开赴西北，完成核效应试验任务。就这样，HX101-C和HX101-D两套设备以及34人的试验团队共赴考场。试验团队一共建了两条线路，一条是酒泉到库尔勒，另外一条是酒泉到阿克苏，吴海洋到了阿克苏，包洲到了库尔勒，刘增基到了酒泉。1976年是中国最后一次进行高空核爆试验，对于流星余迹通信团队，这既是考验，更是千载难逢的机会。

▲2022年3月9日，刘增基教授在西电博物馆接受采访

刘增基在后来的回忆文章中对这次惊心动魄的核效应试验做了这样的描述：

这个实验证明流星余迹通信在核爆炸以后，信号是增强了，所以通信效果是更好了。可惜在核爆以后两小时当时就急于撤了。上面下命令了，完了以后就叫大家赶快把这个设备撤了。设备撤下来还要火车车皮运，有天线，有铁塔架。我们在酒泉坦克师的一个练兵场上面架了两副天线，天线架高是32米，所以撤收需要一个时间。实际上按照当时我的观点，最起码还要试验8个小时。但是没办法上面叫撤了就只好撤。就这样我们就撤完了，上火车的时候，是从新疆开过来的火车，我们从酒泉上去，已经没有任何座位了，都是坐在地上回来的，所以核效应试验，就这样完成了。

▲1976年，流星余迹通信系统达到的技术水平

一个新的时代已经在赶来的路上，在火车上席地而坐的刘增基相信，科学的春天，不远了。

RONGGUANG

荣光

1978年3月18日，北京，人民大会堂，全国科学大会。当包洲作为5名西电科技工作者代表之一，在代表席坐定的时候，他明白这将是一个亲眼见证历史的时刻。中共中央副主席、国务院副总理邓小平发表重要讲话，科学的春天到来了。在这次大会期间，“流星余迹与电离层散射通信设备”作为重大科研成果荣获科学大会奖。包洲亦被授予“科技先进工作者”荣誉称号。

▲1978年，党和国家领导人接见全国科学大会的代表。西电保铮、包州、金有巽等5人被接见

▲1978年，学院为先进集体单位代表颁奖

紧接着的4月23日，在陕西省召开的科学大会上，包洲、刘增基被授予“优秀科技工作者”称号，“流星余迹与电离层散射通信设备”项目组被授予“先进集体”光荣称号，同时奖给“流星余迹与电离层散射通信”项目组努力攀登世界科学技术高峰锦旗一面。此外，丁如琏荣获全国工业学大庆标兵，吴海洋当选全国人大代表。

从1960年到1978年，18年，一代人成长的时间里，一个项目从最初的一个构想最终成长为彪炳史册的历史功勋，这是一个战斗的集体，这是一个集体的战斗。这里面有战士，有工人，有一代人的青春热血，有更多的名字背后查无详细的模糊的面庞。但他们都属于一个集体，西电通信人，中国通信领域的高地，秦岭北麓的一群追梦人。1982年，包洲等带来了HX101-E，基于微处理器的单板机代替了原来的大机柜，对流星的利用率却提高了2—3倍，这是一套用微处理机实现通信控制和信息存储的流星余通信系统，流星余迹通信系统的进步从未止步……

▲HX101-E型流星余迹和电离层散射相结合的通信设备天线

CHUANCHENG

传承

1998年仲夏，西电金力军教授的办公室来了一位拜访者。这个叫做李赞的姑娘四年前以优异的成绩高中毕业，保送进入西电通院学习。此时，她刚刚获得保送研究生的机会。金力军是信息科学研究所的知名教授，在业界享有很高声望。于是，李赞拿着成绩单忐忑地敲开了金教授的门。令她意外的是，金老师并没有询问她本科期间成绩如何，而是单刀直入问她愿不愿意加入她的研究——流星余迹通信系统。

▲李赞教授（中）指导学生做实验（图片来源于人民网陕西频道）

此时，流星余迹通信项目的接力棒已经传递到金力军等新一代西电学人的手里。那一年，刘增基教授刚刚从通信工程学院院长的位置上退休，新任院长李建东教授对流星余迹通信项目给予了大力支持。

就这样，李赞成为了金力军教授的弟子，与当年的刘增基一样，她接手的第一个项目是流星余迹通信。

这一年的冬天，李赞最大的收获是真正读懂了“导师”两个字的含义，地点不是在西电教室的暖气旁，而是在河北霸州零下十几度的户外。此时，金力军正带着自己的学生们在这里进行一项对比实验。要测流星什么时候通得好，什么时候通得不好，需要项目组三天三夜夜以继日地值守观测。12米高的天线在实验的过程中需要定时调整角度。望着天线塔上厚厚的冰层，正当李赞及其他师弟们琢磨怎么上去的时候，从屋里走出来的导师见状没有半点迟疑立即准备攀爬，这是一个年长的科技工作者的职业惯性，李赞一把拉住了导师，这一个瞬间她明白了什么叫导师。没有一丝犹豫地冲在最前面，身教不让言传。

▲新一代流星余迹通信系统设备（机柜），现存于西安电子科技大学博物馆

成长在很多时候是一瞬间的事情。

一如当初刘增基延期毕业的那段时间，后来成为中国工程院院士的陈太一用20个小时给他们讲授了信息论，从理论的高度去认识通信当中的技术问题。这20个小时用刘增基的话来讲，作用很大，受益终身。

后来陈太一成为通信部总工程师以后，依然非常关心流星余迹项目，鼓励刘增基写个报告出来，并提出了严谨的修改意见。后来这篇最终定稿三万字的报告出现在1976年复刊的《西北电讯工程学院学报》第1期上。求真务实，以严谨的态度待事待人，西电学人流淌着的这种学术气质无独有偶。

李赞跟随金力军教授学习了七个春秋，在金力军教授退休之后，接过流星余迹通信研究的接力棒，带着一支队伍发起了冲锋。从自己的导师身上，李赞继承的是西电学人敢于搏击和严谨求实的科研态度。流星余迹通信研究出入野外是家常便饭，李赞不怕苦和累，义无反顾。实验楼里的保安无数次在深夜被叫醒，因为那个专心在研究上的李赞总会忘了时间而被锁在楼里。李赞是这样要求自己的，更是这样带队伍的。靠着这样的冲劲，2007年，李赞团队将流星余迹通信系统带到了新的高度。这一年，她32岁。