“八一式”步枪是如何诞生的？原子弹为啥叫“邱小姐”？百年科技档案解密看这里
（来源：科普时报）从嘉兴南湖的一叶扁舟“启航”到领航中国行稳致远的巍巍巨轮“远航”，从“开天辟地闯新路”到“一张白纸绘新图”“伟大变革奠新基”，再到“走向复兴谱新章”，这不仅仅是一段科技发展的历程，更是一段充满温度和力量的旅程，温故的是初心，温暖的是民心，激励的是一颗颗奋斗的决心。
由中国科学技术协会指导、中国科技馆主办的“科创百年——建党100周年科技成就科普展”，聚焦中国科技发展的大事要事，让公众在一件件耐人寻味的历史事件中，体味幸福生活的来之不易，领略民族复兴的波澜壮阔。
（1921年—1949年）面对苦难不屈 挺起脊梁奋战
抗日战争时期，边区取得了一个相对稳定的环境。科学技术在军工、工农业生产等方面获得较大发展，如在兵工厂开始制式化生产枪械、弹药，研究适于山地和游击战的掷弹筒，以及采用马兰草造纸、改进纺车等民生方面，自力更生，自给自足。
“八一式”步枪：没有枪没有炮，我们自己造
抗日战争时期，八路军的武器弹药匮乏，严重制约着抗战形势的顺利发展。
1938年11月，党的六届六中全会决定把“提高军事技术，建立必要的军火工厂，准备反击实力”确定为紧急任务。1939年4月，陕甘宁边区机器厂的刘贵福等人自行设计制造八路军第一支自制步枪——无名氏马步枪（获得1939年5月陕甘宁边区工业展览会甲等奖）。
之后，八路军军工部责令军工一所副所长、枪械专家刘贵福等人在无名式马步枪的基础上，又进行了技术改进，新枪于1940年“八一建军节”正式定名为“八一式马步枪”，它是人民兵工自己制造的第一支制式化步枪。
那么，八一式马步枪有哪些独特性能？它是根据八路军的作战特点而设计的，比一般步枪短100-200毫米，近似马枪，短而轻、后坐力小。并且射击准确、便于制造与使用。
该枪口径7.92毫米，枪重仅3.36千克，膛线4条，枪管长度570毫米，有效射程范围200米。枪上采取了加强型三棱刺刀——三棱刺刀平时折叠在枪身下方，用按键扣合，拼刺时可随手甩出刺刀，这样对争取时间、争取白刃战的胜利至关重要。而且在行军时，不会有明显的刃面反光，有利于隐蔽。
另外，枪的准星可以调节射击偏差，200米内精确度相当高，样枪通过了连射200发的测试，被彭德怀誉为“天下第一准星”。
为了解决材料不达标、技术不足、设备简陋等问题，刘贵福等人想了很多土办法：设备不配套，靠手工操作；动力缺乏，靠人力摇大轮带动机器；没有材料，靠缴获的铁路道轨；利用磨盘打造枪管孔洞，用纺车式土镟床拉出合格膛线，改进淬火工艺，解决了枪机撞针和刺刀硬度等问题。
作为八路军抗战时期产量最大的制式步枪，八一式马步枪不仅为中华民族取得抗日战争的胜利立下了不朽功勋，还为推动人民兵工发展奠定了技术基础。
“加速轮”纺车：从“几乎没有衣穿”到“丰衣足食”
“……几乎没有衣穿，没有油吃，没有纸，没有菜，战士没有鞋袜，工作人员在冬天没有被盖……。”
抗日战争进入相持阶段后，由于日军的残酷扫荡、国民党顽固派的军事进攻及经济封锁，加上连年遭受自然灾害的侵袭，陕甘宁边区和华北各抗日根据地军民几乎陷入绝境。
1942年底，中共中央提出“发展经济，保障供给”的方针，号召“自己动手，丰衣足食”。为了保障延安军民穿衣，上到中央领导、下至普通百姓，每人都承担了一定的纺纱任务。
“加速轮”纺车应运而生，其解决了土制纺车轮小、摇起来沉、生产效率低下的问题。那时候在延安，纺车就是战斗的武器。大家用自纺的纱，织成布，做军装，做鞋袜，上前线，打敌人。
“加速轮”纺车是怎样提高生产效率的？与普通纺车相比，它是在摇轮与锭子之间加上大小两个轮子，其中大轮直径三寸，小轮一寸，两轮固定在同一轴上，小轮的弦连到摇轮上，大轮的弦连到锭子上，摇轮转动带动小轮，大轮随小轮转，大轮的弦带动锭子，因为大轮比小轮直径大三倍，所以摇轮同样旋转，锭子旋转可以快三倍。普通纺车每一条线要摇三至五周，线要拉的很慢，这种纺车只摇两周或周半就行，效率自然就提高了。
此外，开荒种地、种菜、捡粪、纺线等劳动，在以延安革命根据地为代表的各个根据地和大后方，轰轰烈烈地开展起来，让根据地军民实现了粮食、蔬菜的自给，战胜了严重的物质困难。这不仅粉碎了敌、伪、顽的封锁，改善了军民生活，给抗日战争的胜利奠定了雄厚的物质基础，更重要的是密切了党政军民关系、转变了干部作风、积累了宝贵的经济建设经验。
马兰草造纸：解决纸张来源，冲破经济封锁
1939年9月，国民党对陕甘宁边区实行经济封锁，包括禁止纸张和亚麻等物品输入，造成延安和边区造纸原料紧张。书籍报刊无法大量印刷，抗战文化、新闻宣传、学校教育和日常办公等工作得不到有效保障。
为了冲破敌人的封锁，边区政府安排延安自然科学院的工程师华寿俊尽快造出纸来。之后，华寿俊带领技术人员对稻草、麦秆、高粱秆等造纸原料进行了多种尝试，虽然造出了纸张，但质量较差，而且把牲畜的主要饲料用来造纸，显然不合适。
后来经过调查发现，陕北长有一种常见却看似无用的马兰草，纤维强度大，根节少，容易处理，且年年收割取之不尽，是一种丰产、较理想的造纸原料。但是用马兰草造纸在中国历史上是前所未有的，面对的困难和问题非常巨大。
然而经过两个多月日日夜夜的不懈努力，除了原料外，还有配套的蒸煮设施等问题，都迎刃而解。
选料、蒸煮、漂洗、打浆、抄纸……最终马兰草造纸成功了，造出来的纸张平整光滑。
马兰草纸不仅解决了当时用纸困难的局面，更为《解放日报》的印刷、整风文献和党的七大文件提供了充分的纸张保障。
朱德总司令曾作诗“农场牛羊肥，马兰造纸俏”来表扬他们的丰功伟绩。华寿俊因在马兰草造纸的贡献，获得“劳动英雄”的称号。
万吨水压机：万吨力量从何而来？
建国初期，中国确立优先发展重工业和国防工业的建设方针。大规模工业建设离不开大型锻件的生产，而缺乏大型水压机是当时的瓶颈。
1958年5月，时任煤炭工业部副部长的沈鸿在中共八大二次会议上直接致信毛泽东提议在上海建造万吨水压机，并立即获得批准。随后，在党中央的大力支持下，项目总设计师沈鸿选定江南造船厂为试制单位，组建技术团队，在没有重型设备、没有技术专家、没有经验的条件下，展开技术攻关，探索出独特的技术路线。
1962年6月，一万二千吨自由锻造水压机在上海重型机器厂制造成功。这代表了中国的工业发展达到了一个新的水平，是中国重大技术装备制造技术的一次突破，是中国尝试从仿制走向创制进程中的里程碑。
万吨水压机万吨力量从何而来？万吨水压机本身重量只有2200吨，但它却能产生相当于12000吨（120MN）的压力。这万吨之力正是源自于流体静力学中的帕斯卡定律——加在一个封闭容器里的液体的压强，将会大小不变地传递到液体中的各个部分。
如果将万吨水压机的结构简化为一个盛满了水的密闭容器，其上下两端有一小、一大两个活塞。小活塞的面积为1平方厘米，大活塞面积为34300平方厘米。这时只要给小活塞一端施加相当于350公斤的压力，大活塞一端就会产生相当于12000吨的压力了。这样的压力锻压烧红的钢锭，能够显著提高材料性能。
实际上，根据牛顿第三定律，水压机自身需承受相同大小的反作用力。因此在生产制造时，这台万吨水压机采用了六个直径为88厘米的工作缸，每个缸能产生相当于2000吨的压力，其总和为12000吨。
“东方红一号”：人们怎样收听到《东方红》？
1970年4月24日，中国自主研制的“东方红一号”人造地球卫星在酒泉卫星发射中心成功发射。卫星重173公斤，用20.009兆赫的频率播送《东方红》乐曲。
“东方红一号”卫星的发射成功，使中国成为全世界第五个完全依靠自己的力量成功发射卫星的国家，大大提高了中国在世界上的威望，也树立起了中国人的民族自尊心和自信心。“东方红一号”卫星出色地完成了当时预定的任务，也为中国航天事业后来的发展奠定了扎实的基础。
宇宙是真空的，并没有传声介质，那么当时的人们是怎么听到《东方红》乐曲呢？
“东方红一号”卫星仪器舱中最核心的部件就是乐音发生装置和短波发射机。乐音发生装置用电子线路模拟铝板琴音色演奏《东方红》乐曲的前8个小节，连同卫星遥测信号一起，由同一个短波发射机交替发送。
为进一步减轻卫星重量，短波发射机以3.5瓦的低功率，以20.009MHz的频率向地面发射信号。大型卫星地面接收站采集信号后，再由中央人民广播电台向全世界播送，这样，人们就能够通过普通的收音机收听到《东方红》。
原子弹横空出世，邱小姐是谁？
1959年6月，正值中国发展核武器的关键时期，苏联单方面撕毁了《国防新技术协定》，终止了所有技术援助。
1960年7月，中国自此走向独立自主、自力更生研制核武器的道路。苏联毁约的时间“596”被选定为中国第一颗原子弹的代号，以此表明为民族争气的决心。
1964年10月16日，中国第一颗原子弹使用塔爆的方式在新疆罗布泊试验爆炸成功，标志着中国掌握了原子弹的设计技术，成为世界上第五个核国家。
在第一颗原子弹爆炸前夕，为确保核试验场与北京之间的联络保密，规定出了一些暗语和密码来。
首次核试验的原子弹是球形，将原子弹取名为“邱小姐”（注：“邱”同“球”音）；装原子弹的平台叫“梳妆台”；连接火工品的电缆像头发一样长，叫“梳辫子”；原子弹装配为“穿衣”，原子弹装配车间，密码为“住下房”；吊到塔架上的工作平台为“住上房”；气象密码为“血压”；起爆时间为“零时”。
10月15日18时30分，原子弹开始装配，并向北京发了第一个暗语，“邱小姐”住下房。16日8点，又发了第二个暗语，“邱小姐”在梳妆台，八点钟梳辫子。火工品插好后，原子弹徐徐吊上塔架。之后发了第三个暗语，“邱小姐”住上房。
东风五号：“共和国神剑”是如何铸就的？
科研团队正在进行导弹测试 图源：中国科协
东风五号的中控指挥中心 图源：中国科协
屠守锷(东风五号总设计师) 图源：中国科协
洲际弹道导弹拥有全球覆盖的打击能力，较空中投射方式有明显优势，二战后很快成为大国军事政治博弈中最有分量的筹码。1965年3月，中央专委决定研制洲际导弹，并将其命名为东风五号。
1971年9月10日，中国第一枚东风五号导弹点火发射，由于二级发动机提前关机造成导弹没有落在目标区域，此后的两次导弹发射试验也均未成功。
1980年早春，东风五号总设计师屠守锷率领试验队进入了寒气逼人的茫茫戈壁。为了确保发射成功，年过花甲的他不顾连日劳累，一鼓作气爬上了发射架，反复检查导弹上的零部件。他很清楚，哪怕一个小小的焊点有毛病，都会给试验带来灭顶之灾。
5月18日凌晨2时，屠守锷迎来了自己航天生涯中最为重要的时刻，他信心满满地在最后一张命令单上写上了“可以发射”四个大字，并且庄严地签上了自己的名字。10时整，中国第一枚洲际导弹在响彻大地的轰鸣声中，伴随着耀眼的白色火焰腾空而起，历经30分钟，跨越半个地球，穿越6个时区，飞跃8000公里，准确命中南太平洋落弹点。
15年的不懈努力，终迎万里“东风”。东风五号导弹首次全射程试验取得圆满成功。这标志着中国拥有了第一代洲际导弹，它打破了超级大国对洲际战略核武器的长期垄断，成为中国国家安全的基石。直到今天，东风五号导弹仍是中国战略核威慑的中坚力量。
高速铁路：有了“和谐号”，为什么还要研制“复兴号”？
2004年起，中国通过引进4家国外企业高速动车组技术并消化吸收再创新，研发制造了CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH380等17种型号动车组，统称为“和谐号”，为中国高铁的发展揭开了崭新的一幕。
然而，自主知识产权的缺乏也给“和谐号”的运维带来了很大问题。不同型号动车组构造不同，车辆之间难以互联互通，零配件也不能通用互换。
此外，由于我国南北跨度长、地形起伏大，这样的地理环境也给高铁发展提出了特殊的要求。为了拥有自主知识产权，打造不被别人“掐脖子”、适应中国国情的高铁，也为了中国高铁未来成为“走出去”的鲜亮名片，设计制造中国标准动车组提上了日程。2012年，在中国铁路总公司主导下，中国铁道科学研究院技术牵头，联合中车集团和多家科研企事业单位，开展了中国标准动车组设计研制工作。
2017年，“复兴号”标准动车组惊艳问世，并在京沪高铁以350公里时速投入运营。“复兴号”动车组的成功研制生产标志着中国成为世界上高铁商业运营时速最高的国家，也代表着目前中国高铁乃至世界高铁的最高制作水准。
中国高铁如何跑出“中国速度”？
中国高铁经历了从早期引进消化吸收再创新，到自主创新，最终实现全面创新的历程。十余年的砥砺前行，全方位的探索实践，截至2020年底，“四纵四横”高铁网提前建成，“八纵八横”高铁网加密成型，在广袤的神州大地上快速构建出一张世界上最现代化的高铁网。
从蒸汽机车到内燃机车再到电力机车，从普速列车到“和谐号”再到“复兴号”，中国铁路实现了从“追赶者”到“领跑者”的巨大跨越。
2020年底，中国高铁营运里程达3.8万公里，占世界高铁运营里程的三分之二。截止到2021年4月19日，我国拥有动车组3828标准组、30620辆。
中国深潜：筑梦深海，勇往直“潜”
深海蕴藏着地球上远未认知和开发的宝藏。全海深载人潜水器是深海科学考察、海底精细作业的技术保障。
长期以来，党中央对深海科技工作高度重视，科技部将深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划（863计划）重大专项，从开始研发，到实现万米深潜，先后经历了“蛟龙”号、“深海勇士”号、“奋斗者”号三代深潜器的壮阔历程。其中，“蛟龙”号为我国第一台自行设计、自主集成研制的载人深海潜水器，于2012年在马里亚纳海沟顺利完成7000米级海试,最大下潜深度达7062米。2017年，我国第二台深海载人潜水器“深海勇士”号，成功完成最大深度4500米下潜。
作为我国最新一代全海深载人潜水器，“奋斗者”号于2020年11月10日在马里亚纳海沟成功坐底，深度为10909米。奋斗者号任务的成功实施，创造了中国载人深潜的新纪录，实现了中国海洋探测装备跻身载人深潜发达国家的历史性跨越。
