汤定元院士早年在美国芝加哥大学留学，他于1951年6月归来报效国家，当时在北京市中科院应用物理研究所从事研究工作。由于他在国外已经接触到有关半导体物理方面的信息，认识到这是一门大有作为的学科，因此把半导体光学和光电现象的研究作为他回国后的研究方向。
从1958年至1965年汤定元先后给聂荣臻等领导人写了三封信，在这些信中，汤定元提出了有关在我国发展红外技术的详尽建议，他的建议获得采纳和重视。他为我国红外科技的发展及其在军事上的应用做出了重要的贡献。
第一封信：强调红外技术的重要性，建议注重红外器件研究
1954年朝鲜战场停战协议签订后，中共中央把因战争而搁浅的解放台湾计划重新提上了议事日程。1958年3月17日，美国宣布成立美军驻台协防军援司令部。为了保持国民党空军在台湾海峡的空中优势，美国还向国民党军队提供了大量新式武器，包括刚下生产线、连美军自己都还没有装备部队的“响尾蛇”空空导弹。在美国严重侵犯我国主权、对我国构成现实威胁的情况下，党中央于1958年4月17日作出了加强东南沿海军事斗争的决定。
1958年正是“大跃进”的年代，国内掀起了研制硫化铅红外探测器的热潮，有30余家研究单位参与此事。汤定元意识到：作为中国科学研究的国家队，科学院当仁不让地应该成为红外技术研究的先锋。科学院既要研究红外探测器的物理机制，还要制作器件样品，承担产品的试制，甚至完成生产任务。经过反复思考，他在1958年上半年写了一封信，信中内容为：强调红外技术对国防建设的重要性，建议在红外研究领域注重器件研究，例如红外探测器，并表明了他所在的研究机构愿意承担红外探测器的研究工作。因为当时国防科委尚在组建之中，信就由研究所党总支发给了解放军总参谋部。这封信受到了解放军领导的重视，并派人前来与汤定元谈话。事后，汤定元得知，国防部门在当年组建了国防科委，国防科委确实向科学院提出了红外技术的研究任务，科学院决定由长春光机所承担这一项任务。
1958年9月24日，国民党空军出动143架次飞机进入福建、浙江、广东上空与我方争夺台湾海峡的制空权，并先后在温州上空向我方战机发射了5枚“响尾蛇”导弹。在世界空战史上第一次使用了空空导弹。
事后，我方获得未爆炸的“响尾蛇”导弹1枚和部分残骸。这枚导弹被运到北京后，中央有关部门决定解剖分析和仿制“响尾蛇”导弹，汤定元接到了参加这一解剖分析工作的通知。1958年10月3日上午，在国防部内召开了布置解剖分析及仿制“响尾蛇”导弹的任务，定名为“55号”任务，要求到11月25日复制出一枚来。此举成为我国空空导弹发展的开端。“55号”任务由一个委员会领导，委员会的主任是聂荣臻元帅，实际负责人是三机部部长助理钱之道，他后来调任科学院技术科学部副主任。
研制导弹武器当时在国内还是件新鲜事，没有任何技术基础，特别是红外制导的导弹，因而周恩来总理出面从苏联请来了一个10人专家小组，帮助中方解剖分析。在解剖分析过程中，这10位苏联专家起了主导作用。其中有一位专家介绍了导弹对红外探测器的要求，需要用黑体辐射来标定入射辐射的功率，需要测定红外探测器的信噪比等等，这对汤定元来说都是全新的知识，他暗下决心，一定要从头学起。
同年11月下旬，导弹的解剖分析工作结束，汤定元回到了原来的研究课题。12月30日，汤定元被告知物理所需要承担红外制导导弹用的硫化铅红外探测器，并让他担任来自国内9个单位18人攻关小组的组长。次日，他就和这些年青的科技工作者一起投入了紧张的工作。大家白天黑夜“连轴转”，周日、节假日都在实验室里，那时，他们是用化学沉淀方法和高温敏化制备硫化铅探测器的，与此同时还安排了更多的精力，来建立包括黑体辐射源、噪声频谱仪和光谱响应测试仪等设备。第二年5月，实验设备都设置好了，制成的探测器也通过了正式的测定，达到了较高的水平。
过了很多年汤定元才知道，当初对“响尾蛇”导弹的解剖、分析工作结束之后，苏联专家带走了分析总结报告和部分导弹残骸实物。两年之后，苏联专家将“响尾蛇”导弹仿制成功，型号为K-13，并作为米格-21战斗机的制式武器。限于我国当时科技和工业水平，我国并没有仿制成功“响尾蛇”导弹，1962年，我国在引进米格一21战斗机技术的同时，作为配套武器引进了K-13空空导弹的技术，将其国产化之后，成为我空军装备的第一代空空导弹PL-2。
1959年9月，美国的《无线电工程师学会学报》和《美国光学学会杂志》两刊物上，以专刊的形式，第一次公布了美国在高度保密条件下经过10多年发展起来的红外技术的内容。汤定元他们对红外探测器主要参数所采用的测试方法和所建立的测试设备，正好与美方所公布的不谋而合。这表明，汤定元他们的思路是正确的，他们的科研与试制工作并没有走弯路。可以毫不夸张地说：汤定元带领的项目组研制出性能优良的硫化铅红外探测器，在没有现成的参考资料的情况下，根据他对红外探测技术已有的认识，建立了红外探测器的性能测试方法和测试设备。这套测试系统也成为后来国内建立红外探测器实验室的样板。
在“55号”任务试制期间，汤定元他们去南京天文仪器厂订制了一个直径30厘米的球面反射镜。球面反射镜到货以后，汤定元带领项目组利用球面反射镜和硫化铅红外探测器研制成功我国第一个红外探测演示系统。1959年底，中国科学院举办了一个专门向中央领导汇报的成果展览会。汤定元他们又利用那个球面反射镜装置了演示性的红外接收系统，来展览显示红外雷达的原理。展览的地点就在当时刚落成但尚未启用的自动化研究所大楼。它的走廊长达100多米，接收器放在走廊的一端，目标在另一端，所谓目标就是有个人在那里抽香烟。换言之，这个红外接收演示系统可以探测到100米以外点燃的香烟头。据派去当讲解的人员回来讲，所有中央领导及军队领导都曾参观过这个展览会。每次中央领导来都是由张劲夫亲自讲解。红外雷达是整个展览会中最吸引人们眼球的三个展品之一。
汤定元他们还利用这套设备，与国防部有关单位进行了飞机目标辐射的测量。第一次在北京南苑机场，在那里住了几天。第二次在天津杨村机场，这两次探测实验都获得了成功。当时已经是冬天，夜间机场温度已降到零下17C。汤定元亲自参加了这两次实验，并取得了一些数据。这是国内首次进行目标辐射的测量。
第二封信：红外研究要聚散为整，集全国之力攻关
有一次，一位重要的中央领导前来参观。钱学森陪同他参观。他介绍说，红外雷达可以预警洲际导弹的来袭。中央领导问，要在多远的距离上发现洲际导弹，才来得及采取对抗措施?钱学森回答说至少要800公里。那位领导接着说，那么我们就做一个800公里的红外雷达吧!这就是当时的远程雷达研制，即“59号”任务。由物
理研究所牵头，与电子研究所、电工研究所和长春光机所和昆明物理研究所五个所组织力量，共同承担。应用物理研究所具体由徐叙珞负责，实验室就设在物理大楼的5楼，这个任务的保密工作特别严格。
汤定元觉得自己参与过“55号”任务，又从美国专业杂志上了解到整个红外技术发展的重要性，他认为自己有责任让领导知晓这些情况。因此，他在1960年12月30日写了一封信给国防科委主任聂荣臻，在信中极有预见性地指出：红外技术研究是大有发展前途的，不要让它中断，但不能搞“一窝蜂”，要聚散为整，集中全国的科研力量进行攻关。他在信中表达了对国内红外研究工作现状的焦虑，以及对加强红外研究的强烈愿望。
不久，聂荣臻主任委派国防科委光学组的参谋于甲本来找汤定元谈话。意思是说，目前正在贯彻中央“调整、巩固、充实、提高”的八字方针，不允许建立新机构。但他又说，可以做一些人员与经费方面的计划，立足本单位搞红外研究。
1961年国家科委为制订“全国科学发展规划”做准备。经物理研究所所长的介绍，汤定元向主持科委日常工作的韩光副主任汇报了红外技术的重要性以及在国外的发展概况，在座的还有一位九局局长赵石英。他们当即要汤定元为专门向中央领导汇报情况的“内参”写一篇介绍红外技术的文章。自此以后汤定元还与这些领导接触过几次。有一次赵石英局长告诉汤定元，他已经在全国大学和研究所作了一次红外研究力量的调查，竟然没有一个副教授以上的人在做红外技术方面的工作，连讲师也没有。汤定元听了感到自己身上的责任重大。
中科院于1963年12月召开了“红外工作会议”。会议决定向科学院党组建议：将昆明物理所和上海技术物理所转变为红外技术的专业研究所。1964年5月汤定元调任上海技术物理所，并领导全所工作全面转向红外技术。
第三封信：研究三个波段，尽快掌握军用红外技术
红外技术的最重要的波段，特别是在军用技术方面，就是1-3微米、3-5微米、8-14微米三个“大气窗口”。硫化铅红外探测器是1-3微米的最重要和最常用的探测器。这一波段的红外技术已经从1958年获得的“响尾蛇”导弹的解剖、分析和复制引入国内。谁也没有想到，3-5微米和8-14微米的两个波段的红外技术，也要用同样的方式“引进”。
1959年10月7日，国民党空军的RB-57D高空战略侦察机在对北京进行侦察时，被我方用从苏联引进的C-75导弹武器系统击落。此后，27个月内国民党空军停止了侦察飞行，1960年7月，台湾国民党从美国引进几架U-2型高空侦察机。
U-2高空战略侦察机是美国为称霸世界专门研制、生产的，是20世纪60年代最好的战略侦察手段。其特点是升限高达21340米，速度快达每小时804公里，航程远达7000公里，机上装备B-1型762毫米的长焦距照相机，内装20厘米宽的胶片2500米，在18000米高空的航拍照片，地面分辨率达到0.7米。美国官员得意地称：20世纪60年代美国所获得苏联战略情报中的90％来自U-2高空侦察机。为此，苏联领导人说：“U-2飞机事件是以另一种方式进行的战争。”
从1962年1月至1967年9月的68个月中，国民党空军使用U-2飞机对大陆进行了110次侦察飞行，窃取了我核工厂、核武器试验、导弹试验基地等绝密情报。U-2高空侦察机经常对大陆沿海和青海、甘肃、内蒙古等纵深地区进行侦察。我空军导弹部队终于逐渐摸清了他们的活动规律，利用从苏联进口的萨姆一2导弹于1962年9月9日在南昌地区第一次击落一架U-2高空战略侦察机。1963年11月1日在江西上饶地区打下第二架U-2飞机。我国自行研制的防空导弹“红旗一号”于1964年生产，1964年7月7日在漳州地区先后打下两架U-2飞机。1965年1月10日，在内蒙古包头地区打下第5架U-2飞机。我国改进型的防空导弹“红旗二号”于1966年底生产，继续打击U-2飞机。最终于1967年9月8日击落了第7架U-2飞机。也许是精准的打击，使U-2飞机在大陆上空望而却步，也可能是台湾的U-2飞机全部被解放军打光了，从此结束了U-2飞机入侵我国大陆上空的历史。
1965年1月在内蒙古包头地区打下的那架U-2飞机堕地之后，从它的残骸中发现，机上装备的D-2型窄视场照相机和F-2型红外行扫仪受损的程度小，比较完整，曾在北京公开展出。后来，有关部门把红外行扫仪交给南京某雷达研究所分析，上海技术物理研究所也派了5位科研人员参加。于是，解剖、分析和仿制红外行扫仪的研究工作开始了。此番缴获红外行扫仪，引出我国研制红外行扫仪的一系列举措，这是我国机载红外侦察设备、乃至星载红外扫描成像仪发展的开端。红外行扫仪里使用的是锗掺汞红外探测器。上海技术物理研究所的一室原来是研制锗掺金红外探测器的小组，就立即改为对锗掺汞探测器的研制了。
在与上海技术物理所科研人员合作的过程中，南京的雷达研究所认为上海技术物理所很适合于红外扫描仪的研制任务。这样，一项以飞机被击落的年月命名的“651”任务就落到了上海技术物理所。这项任务包括研究锗掺汞红外探测器、斯脱林致冷器和整机。行扫仪中还有一些零部件不属于上海技术物理研究所的工作范围，当时国内还没有生产，但必须有单位承担研制供应。上海技术物理研究所得到市科委的大力支持，召来了10多位有关厂长来研究所开了一个会，很快就把所需零部件的试制任务全部落实了下去。
这期间，国防科委派于甲本参谋来上海技术物理研究所。于参谋在汤定元的陪同下参观各实验室。在参观之后于参谋表示十分满意，说回到北京之后要专门向聂荣臻主任作一次汇报。
1965年4月9日，我空军在南海上空打下一架美国F-4B“鬼怪”式战斗机。在那个年代，美军飞机经常在我国沿海附近飞行，如果看到我军没有防备，它就深入我境内进行间谍摄影，然后离开。因此每当看到美军飞机向我国飞来时，我空军飞机就立即起飞。美军飞机看到我军飞机时，就留在公海上沿我国领海线外缘飞行，我军飞机则在领海内，也沿领海线内缘飞行，两军飞机平行飞行，互不相扰。
4月9日发生的情况也大致如此，不过后来发生了变故。美军8架F-4B“鬼怪”式战斗机分两批侵犯我海南岛上空，第一批将飞出我领空时，我海空军4架歼-5飞机上去“送客”。我军的一架飞机前去追赶一架美机，第二批美机中的一架美机又跟在我方战机的后面。真所谓“螳螂捕蝉，黄雀在后”。但是奇迹终于发生。原来，我军的这架飞机的驾驶员是一位很有经验的上校飞行员，当他听到我地面站的通知，说他的后面有一架美机，要当心时，他就立即来了个90度的急转弯。就在这一瞬间，后面那架美机发射了一枚导弹，正好打中了前面的那架美军战机，换言之，就是美军战机发射导弹打下了自己的飞机。据说他们当时的对外报道不好意思直说这一事实，而是说中国用秘密武器打
下了他们的一架F-4B“鬼怪”式战斗机。
美机残骸就落在南海海岸附近，有关部门组织了上万群众从浅海中打捞残骸的各个部件。这架F-4B“鬼怪”式战斗机上装备了机载红外搜索跟踪系统(即红外雷达)，还有空对空导弹和计算机。我方获得了红外系统的相关部件，为我方相关的研究工作提供了重要的实物参考资料。这些零部件在北京公开展出之后，被送往612研究所分析。
当汤定元获悉美机上有红外雷达时，他猜想这是利用3-5微米红外辐射。汤定元当时就写了一封信给聂荣臻主任，信中的大意是表达了红外在军事技术中的应用，主要是三个红外波段，即1-3微米、3-5微米和8-14微米。现在依靠特殊的方式，这三个波段的红外装备全都从国外“引进”了，如果我们努力把这三个波段所需的元部件都研制出来，同时弄清楚这些装备的设计思想，我们就有可能在较短的时间内，掌握军用红外技术。同时，汤定元表示上海技术物理研究所希望能承担红外雷达研制任务。当然，最后一句话也是汤定元写此信的最终目的。他言辞恳切地表明了他对红外研究的信心与决心，又一次得到了聂荣臻元帅与党中央的支持与鼓励。
5月28日聂荣臻主任在北京召开了有关F-4B鬼怪式飞机残骸的工作会议。在会上，他把红外雷达的研制任务分配给了上海技术物理所。汤定元立刻与所里的5位同事一起去洛阳612所去参加F-4B“鬼怪”式战斗机机载红外搜索跟踪系统的分析、测试工作，经他确认，这次被击落的美机上所使用的红外探测器是中波锑化铟探测器。
汤定元先后在洛阳住了两个多月。这次，试制红外雷达这样一个重要的任务竟然会落到当时规模并不大的上海技术物理研究所的手上，汤定元他们真是高兴极了。汤定元猜想，由于于甲本参谋来研究所参观，他回到北京后向聂荣臻主任汇报上海技术物理研究所的情况以及汤定元给他的信，可能是促成技术物理研究所能得到这一任务的原因。这一任务是5月28日会议上决定的，所以它的代号就是“528任务”。
就这样，两个重要波段的红外探测器的研制任务都落到了上海技术物理研究所。深知任务的光荣和艰巨，技术物理所上下同心协力，全力以赴。首先恢复了红外扫描仪的测试，在此基础上研制成功了歼侦-6飞机的红外扫描仪。于是，红外扫描仪在技术物理所生根开花结果，如今已经发展成为各种先进机载星载多光扫描成相仪。
责任编辑 殷之俊
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