●艰苦奋斗，研究原子弹
1959年6月，前苏联来信拒绝按协定提供中国原子弹样品和技术资料。中共中央决定“自己动手，从头摸起，准备用8年时间搞出原子弹来”。二机部制定“八年规划”，提出“3年突破、5年掌握、8年适当储备”的目标。部长宋任穷请钱三强挑选一位负责原子弹产品的“科学技术领导人”。钱三强深信，“中字辈”的朱光亚能够很好地挑起这副重担。7月朱光亚调入核武器研究所。1960年3月，35岁的他被任命为副所长，担任科学技术方面的总负责人，协助李觉所长、吴际霖副所长等抓科研组织领导工作。研制原子弹是一项综合性很强的大科学工程，涉及理论、试验、设计、生产等各个方面，需要多学科、多专业的密切配合。当时，中华人民共和国刚刚成立10年，科技与工业基础仍然十分薄弱，有关专业人才也很少，加上正处于三年困难时期，国家难以投入足够的资金。与此同时，国外对与原子弹有关的技术资料严加保密，对重要的原材料、元器件和仪器设备实行封锁禁运。在这样的条件下，要在短期内突破原子弹技术极不容易。在二机部领导下，朱光亚与李觉、吴际霖等同志一起，带领大家制定规划，选调人才，组建机构，建立设施，逐步开展了研究工作。
当初最大的困难是缺少资料，只有1958年宋任穷、刘杰、钱三强、吴际霖等领导在听取前苏联专家讲授原子弹教学模型课时记下来的一份支离破碎的提纲式记录。朱光亚按照吴际霖的提议，与邓稼先、李嘉尧一起将这些记录整理成了一份较为完整的参考资料。以此为线索，朱光亚组织科研人员一边学习、了解基本原理，开展自己的理论研究，一边开展科研实验的准备工作，亲自审定大量的技术任务书。 朱光亚还敏锐地发现，从四面八方调来的青年组成的科研队伍，不仅在学术上，而且在思想、作风上尚不能适应国家重大科研工程任务的要求。于是，他协助李觉建立了一套科学的规范化的科研管理程序，使科研人员一开始就养成严肃认真、一丝不苟、精益求精的作风和科学求实的精神。后来，周恩来总理在一次重要会议上，特意表扬了朱光亚这种严谨细致的科学精神和工作作风。这种精神和作风在核武器研制队伍中一直延续下来，对我国较高的核试验成功率以及核武器技术的快速发展起到了重要的保障作用。
由于朱光亚精通业务技术又善于组织管理，他不仅能与比自己年长的著名专家、研究室主任和谐合作，取得科技工作上的共识，共同深入一线指导工作，而且能与党政领导干部密切沟通共事，使得整个研究队伍就像一台精密机器一样，各项工作都有效协同地运转了起来。
1960年8月，苏联政府撤回专家，我国核武器研制工作走上了完全自力更生的发展道路。根据科研工作的需要，朱光亚与九局领导商议，向二机部提出调集专家和科技骨干的建议。经中央批准，王淦昌、彭桓武、郭永怀、程开甲等著名科学家奉调担任核武器研究所的技术领导，还选调陈能宽、周光召等一批科技骨干，与早先调来的科学家一起形成了研究工作的核心力量。随后，他又与李觉、吴际霖一起组织调整了研究所的科研机构，全面开展理论物理、爆轰物理、中子物理和放射化学、自动控制等研究探索工作。
20世纪60年代中期，朱光亚就认识到将核试验转入地下，无论从减少放射性污染的角度，还是从更深入地研究核武器爆炸过程规律的角度，都是很有必要的。
1970年，朱光亚从原核工业部第九研究院调任国防科委副主任。他的工作面越来越宽。他在继续负责核武器技术研究与发展的同时，还参与组织了中国第一座核电站一一秦山30万千瓦核电站的筹建、核燃料加工技术和放射性同位素应用等项目的研究开发。
1982年，国防科委和国防工办合并为国防科工委，朱光亚先后出任国防科工委科学技术委员会副主任、主任，担负起了全面领导和组织国防科技发展战略研究的重任。他主持的由军内外200多名专家参加的“2000 年中国国防科学技术”研究工作，获全军科技进步一等奖。
20世纪80年代中期，作为国务院高技术协调指导小组成员，朱光亚还参与了中国跟踪世界高技术发展的重要计划——“863”计划的制定和实施，并负责其中两个研究领域的指导工作。他指出：高技术的跟踪和发展研究工作，在注意密切追踪国际先进水平、新技术成果和最新的发展方向的同时，必须有创新精神：必须重视高技术发展战略的深化和动态研究，不断地调整研究方向和任务。这些要求和做法已取得了显著的成效，使有限资金用于重要、必需的研究工作中去。 1980年，朱光亚被选举为中国科学院数学物理学部委员（后改称院士）。他还先后当选为中国核学会第一届、第二届理事会副理事长、第三届名誉理事长，中国科协第三届全国委员会副主席。1991年5月，在中国科协第四次全国代表大会上，他被推举为中国科协第四届全国委员会主席。在5年任期中，他尽心尽力，为进一步建设与发展中国科协这一有中国特色的最大的科技群众团体做了大量工作。
20世纪90年代国际形势发生了很大变化，但是核力量的战略地位还没有变，仍然是中国综合国力的重要标志。中国一贯主张全面禁止和彻底销毁核武器。要实现这一有益于世界和平的崇高目标，道路是艰难曲折的，还需作坚持不懈的努力。20世纪80年代末，朱光亚开始参与有关军控问题的研究与对外学术交流。他在和杜祥琬等人合写的《浅谈军备控制中的物理学问题》一文中，首次提出军备控制物理学作为物理学应用研究的一个新的分支。他为能亲自参与这一关系祖国安全和人民幸福的研究工作而感到欣慰。
1994年3月，全国政协八届二次会议选举朱光亚为全国政协副主席。在履行政协职能的工作中，他深知肩负的责任重大。作为科学家代表之一，他呼吁社会主义法制建设要进一步尊重科学，为科技工作者宣传科学、普及科学知识、揭露伪劣商品和虚假广告提供法律保障，使“尊重知识，尊重人才”的社会风气进一步得到弘扬。他身体力行，努力为创造一个尊重科学、尊重科技工作者的良好社会环境而奋斗。
1994年6月，中国工程院成立，朱光亚被推选为第一批中国工程院院士，并当选为第一任中国工程院院长。两年来，他带领中国工程院全体院士在社会主义现代化建设中发挥咨询、建议、协同、交流的职能，努力实践，并注意总结与提高，不断学习和借鉴国内外好的经验，积极进取，中国工程技术事业的持续、快速、健康发展而殆精竭虑。
●科研成就
亲撰两个“纲领性文件”
经过艰苦紧张的探索研究，1962年，原子弹的理论设计、爆轰试验、中子源研制等均取得了重大进展，青海核武器研制基地建设以及核材料生产等问题也在按计划进行。然而，由于正值三年困难时期，对原子弹研制项目是否“下马”存在着不同意见的争论。9月，二机部刘杰部长与李觉、吴际霖、朱光亚等研究后，向中央上报了《关于自力更生建设原子能工业情况的报告》，提出两年内进行我国第一个原子弹装置爆炸试验的“两年规划”。为进一步分析研究其可行性，根据领导和专家集体讨论的意见，由朱光亚主持拟制了《原子弹装置科研、设计、制造与试验计划纲要及必须解决的关键问题》和《原子弹装置国家试验项目与准备工作的初步建议及原子弹装置塔上爆炸试验大纲》。这两份文件在科学总结前期工作的基础上，明确指出了技术上最关键的问题，提出了必须完成的基本建设项目和条件，并对下一步工作进行了全面部署，提出了核爆炸试验分两步走的方案，第一步先做地面爆炸试验，第二步再做空中爆炸试验。整个安排有条不紊，环环相扣。后来的实践证明，这些分析和部署是符合实际、切实可行的，对当时很快突破原子弹技术起了非常重要的作用。这两份至关重要的文件，被誉为“两个纲领性文件”。 1962年11月3日，毛 泽 东对“两年规划”作出重要批示：“很好，照办。要大力协同做好这件工作。” 12月4日，周总理主持召开中央专委会第二次会议，研究落实“两年规划”。在刘杰部长、钱三强副部长汇报有关情况后，38岁的朱光亚作了补充汇报。他清晰的表述、敏锐的思路、对技术工作全面透彻的理解、回答提问的准确，给与会领导留下深刻印象，受到周总理的亲切称赞。散会时，总理拉着他的手说：“请你回去告诉研究所的同志们，主席和中央领导同志很感谢你们！人民感谢你们！你们要不懈地努力！” 后来，李觉回忆说：朱光亚在高层决策岗位发挥了特殊作用。每次向中央专委、周总理汇报，都要他参加。那些重大的、向中央报告的文稿，研究规划、计划，都出自他手。
●第一颗原子弹爆炸成功
“两年规划”经中央批准后，在中央专委强有力的组织领导下，“两个纲领性文件”立即转化成了核武器研究所与二机部、国家有关部委和省市协同攻关的实际行动。 为了加强对原子弹研制工作的技术指导，核武器研究所设立了产品设计、中子点火、冷试验、场外试验4个技术委员会，朱光亚兼任中子点火委员会副主任，与主任彭桓武一起指导青年科技人员开展中子源的攻关研究。
1963年3月，朱光亚参与组织确定了第一颗原子弹理论设计方案，报二机部批准后，千军万马即将奔赴青海草原核武器研制基地进行大会战。4月2日，二机部领导和朱光亚等78位科学家受到毛 泽 东、周恩来、邓小平等党和国家领导人的接见。邓小平总书记对核武器研究所的代表说：“你们的计划，毛主席、党中央已经批准。路线、方针、政策已经确定，现在就是你们去执行。你们大胆地去干，干好了是你们的，干错了是我们书记处的。”给核武器研究人员以极大的鼓励和鞭策。
朱光亚与李觉、吴际霖等组织在北京的科研、生产人员以及经中央专委批准增调的技术骨干迅速汇集到西北基地，全面开展理论、试验、设计、生产等各方面工作，形成了研制第一颗原子弹的总攻局面。
1963年5月，按照张爱萍、钱三强的要求，朱光亚主持起草了《第一期试验大纲草案》（即原子弹装置核爆炸试验大纲），指出核爆炸试验的任务是由低到高逐步过技术关。建议先做地面爆炸试验，再做空投爆炸试验，并详细提出了试验测试的主要项目、技术保障、测试场地总布局、试验规模等内容。8月，朱光亚与刘杰等领导参加了青海研制基地冷试验专题研讨会，为综合验证理论设计和一系列单项试验成果，决定尽快实施关键性的全球聚合爆轰试验。计划制订后，朱光亚几乎每天都要了解各方面工作的进展情况，并具体指挥。在他和李觉、吴际霖、王淦昌、陈能宽、邓稼先、周光召等的组织领导下，经过几个月的紧张努力，解决了大量理论、技术和生产问题，于11月20日成功进行了缩比尺寸全球聚合爆轰试验。朱光亚亲自撰写试验总结，认为这项试验完成后，原子弹研制的关键技术只剩下等待足够的核材料和临界实验了。
1964年2月，二机部决定在核武器研究所基础上成立核武器研究院，李觉任院长，吴际霖、郭英会、王淦昌、彭桓武、郭永怀、朱光亚、程开甲等9人任副院长。朱光亚仍然协助李觉、吴际霖统管科技工作。3月朱光亚组织制订研究院《1964年科研工作计划纲要》，详细布置了原子弹研制和试验工作计划。
1964年4月11日，中央专委会第八次会议决定首次核爆炸试验采用塔爆方式，并要求于9月10日前做好准备，做到“保响、保测、保安全，一次成功”。4月18日至5月4日，朱光亚与李觉、吴际霖等一起从青海研制基地赴新疆罗布泊核试验场实地勘察空运、陆运和试验现场保障条件的各个工作细节，提出了周密的技术措施。
在各项工作进展顺利的基础上，6月6日，朱光亚在青海基地与其他同志一起组织进行了全尺寸全球聚合爆轰试验，这是原子弹装置核爆炸前的一次综合预演。试验取得完全成功，预示着原子弹装置核爆炸已经成功在望。在现场视察指导工作的张爱萍副总参谋长即兴赋诗一首：“贺第一颗原子弹冷试验成功——赠朱光亚和九院全体同志：祁连雪峰耸入云，草原儿女多奇能。炼丹修道沥肝胆，应时而出惊世闻。” 6月12日，朱光亚组织起草完成了《596装置国家试验大纲》，对核装置运输、总装与质量检验、引控系统调试、测试项目等各个环节提出了要求，第一次核爆炸试验开始全面转入现场实施阶段。7月，核武器研究院组成了以李觉、朱光亚为首的第九作业队，并由吴际霖、王淦昌、彭桓武、郭永怀、陈能宽、邓稼先等专家组成技术领导核心，负责处理现场出现的问题。8月20日，首次核试验用的试验装置以及备品备件全部加工、装配、验收完毕，陆续运往试验场。8月23日，在核试验基地成立了由张爱萍等30余人组成的中共首次试验委员会，朱光亚等13人任常委。下设12个部，他兼任试验部副部长和第九作业队副队长。9月，中央专委会提出两种方案，一是早试，二是择机待试。毛 泽 东指示：原子弹是吓唬人的，既然是吓唬人的，就早试。
10月8日成立国家首次核试验委员会，张爱萍任主任委员，朱光亚等9人任副主任委员。朱光亚等在现场亲自指导技术人员严格按规程进行原子弹装置装配与检验。14日晚，经张爱萍、刘西尧、张震寰、张蕴钰、李觉、朱光亚等签字后，第一颗原子弹装置被吊上铁塔……
1964年10月16日下午3时，威力为2.3万吨梯恩梯当量的我国第一颗原子弹爆炸成功！试验结果表明：我国第一颗原子弹从理论、结构、设计、制造到引爆控制系统、测试技术等均达到相当高的水平。 平时颇有酒量的朱光亚开怀畅饮，加之连日劳累，他生平第一次也是唯一的一次喝醉了。
●第一次空投原子弹和“两弹”结合试验
中国第一颗原子弹爆炸成功后，核装置与运载工具结合、形成有实战威力的核武器的任务，摆上了重要的位置。美国人说中国在5年内解决不了运载的问题，西方记者也说中国人“有弹无枪”。
其实，核武器研究所早在研制第一颗原子弹试验装置时，就已经充分考虑到机载核航弹的问题。朱光亚主持制定的核武器研究所1960年科学研究计划中，安排了航弹气动外形、弹体结构和引爆控制系统的研究和设计项目。1962年，朱光亚参与起草的“两年规划”和由他主持制定的“两个纲领性文件”中，也对核航弹作出了安排。朱光亚与郭永怀、龙文光等一起组织科技人员与航空部、电子部、国防部五院（航天部）等部门协作，开展核航弹的研制工作。
到第一颗原子弹装置爆炸成功时，航弹气动外形、结构和总体布局以及引爆控制系统设计都已确定，运载航弹的飞机也已改装完成。随后，他们又在首次核试验的基础上，对核装置的理论模型和结构做了设计改进，最终完成了首颗核航弹的研制。
1965年5月14日，在罗布泊成功进行了核航弹空投爆炸试验。这标志着中国开始有了可用于实战的核武器。为了表彰和鼓励从事核武器研制和试验的人员，5月30日，周恩来、邓小平、陈毅、贺龙、聂荣臻等党和国家领导人在人民大会堂接见并宴请参加首次原子弹爆炸和核航弹空爆试验研制人员和有关部门代表，朱光亚作为科学家和部门代表之一受到了亲切接见。
原子弹与导弹结合（“两弹”结合）而成的核导弹，是比核航弹更为先进的核武器。核弹头与核航弹相比，在体积和重量上要大幅度地减小，所要经受的飞行环境条件则更加复杂和苛刻，研制工作难度更大。早在第一颗原子弹研制的攻关时期，朱光亚与核武器研究所其他领导就根据上级指示精神，部署了原子弹配导弹的前期探索研究工作。1963年开始进行核弹头核装置理论研究和引爆控制系统预研。1964年春，根据中央专委关于今后工作的指示精神，朱光亚与李觉、吴际霖等组织制定了核弹头研制工作计划，并根据聂荣臻副总理的指示，提出了导弹核弹头协作任务的主要设计、试验项目及工艺、定型等进度计划。1964 年4月完成核装置理论设计方案后，迅速转入了工程设计阶段，开展了起爆元件和大型爆轰试验，并进行了核装置结构设计和工艺试验。同时，引爆控制系统的研制也很快取得了成果。1965 年6月，朱光亚与其他同志一起，根据研制工作进展情况，组织讨论修订了研制工作计划。经过一系列地面环境试验后，为鉴定核弹头在实际飞行环境下的性能，中央批准进行导弹核武器飞行核爆炸试验（两弹结合试验）。周恩来总理对此极为重视和关怀，多次强调：“在本土进行导弹核武器发射试验，在世界上是个创举。我们要以对国家、对人民负责的精神，确保质量，确保绝对安全。”
为了贯彻总理的指示精神，朱光亚等组织领导了一系列安全模拟试验和分析论证，在正式试验之前，又与七机部合作进行了一发安全自毁系统飞行试验和两发引爆控制系统飞行试验，努力保证做到“万无一失”。
1966年10月27日9时，在聂荣臻副总理亲自指挥下，进行了我国第一次导弹核武器发射爆炸试验。试验取得圆满成功，标志着中国有了可用于实战的核导弹。
从第一颗原子弹爆炸到核航弹、导弹核武器的成功，我国仅用了两年时间就顺利完成原子弹研制的“三级跳”计划，快速实现了原子弹的武器化。有人评论说，朱光亚等科学家是把物理成果转化成工程成果、把科学技术转变成战斗力的大师。
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