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１９６４年初，空军领受穿越蘑菇云取样的任务之后，经过慎重研究，决定由航空兵１３师具体担负这项工作。１３师在全师范围内秘密挑选出一架伊尔－１２运输机和机组成员，机长郭洪礼是１９５０年参军，从朝鲜战场回来后被选为空军飞行员的。
郭洪礼说，选我是团里了解我，我当机长的时候就执行过很多重要任务。西藏平叛作战，执行专机任务，送班禅、阿沛。在训练过程当中我这个人很突出。师里又决定从全师选飞机，叫伊尔－１２，它的发动机马力和平时空气动力性能比较好。任务接到以后，我们机组感觉很光荣，但具体任务不知道。师里也不清楚，他们对我们说也不能给你们下达，到空军作战部再给你们下达。七月中下旬我们这个机组就到了北京，到北京空军作战部，恽前程副部长说你们知道这次任务吗？我说我们不知道。他说告诉你们一个好消息，我们的国家要进行原子弹试验。有两个任务，第一接受这次穿云取样任务，第二飞机要进行改装。就是后面装上两个取样器。我记得有一次专家还给我们讲了一下，这次试验钻蘑菇云没有先例，但是从科学上来说是安全的，他说国际上也没有用运输机来搞。我们经常看到张爱萍散步，他有时候也到我们飞机下边转来转去。有一次，我也不认识他，他穿了件黄军装，军衔有些发黑，三个星星在脖颈子那儿，胡子拉碴的。我在飞机上检查飞机呢，我们的同志说是哪个首长来了，一个上将。我赶紧跑下来了，我不知道是张爱萍，我说报告首长，我们目前正在检查飞机。他说你们搞你们的。以后我们认识张爱萍了，后来他还坐过我们的飞机到吐鲁番去，那次高度飞的低一些，４０００公尺左右。关于飞行方案，上面要求首先向北起飞，然后再转过来，实际训练一个多月，飞了好多次。训练中碰到好多问题：第一个问题是，我们的飞机在３０分钟内上升高度达不到要求。第二个问题，飞行员戴着面具不好看。第三个问题，飞高空有一点儿云就结冰，上面很冷，每上升１００公尺降低六度，这时候飞行员要目视飞行，要往外边看，它和平时不一样，平时用仪表飞行，这时候主要是目视飞行，要能够看到蘑菇云。类似这样的问题，都要想办法把它解决掉。
８月，飞机抵达距爆心７０公里的核试验基地开屏机场。机场还停有几架伊尔－１４运输机和直升机。空军在这里设立了指挥部，由空军副司令成均中将坐镇指挥。
恽前程说，当时给我们空军的任务有好几条，第一条就是保障运输，包括运原子弹、运材料、送人，第二个就是要取样，第三个事情气象保障，第四个事情就是搞洗消，第五个事是搞效应。最难干的事情实际上是两件，一个是运弹，一个是取样，洗消还好说，主要从青海的海晏运到马兰，本来想直接运到开屏，后来说不行，还是用汽车从马兰送到塔爆位置那里。开始投入这工作的时候张爱萍带着我们，好多地方都去跑过，部件是在那个地方生产的。运弹的飞机是伊尔－１２，当时空军的飞机有什么问题呢？真正能运的是伊尔－１２、伊尔－１４，好的音速飞机，是伊尔－１８，但它是客运，不能运弹，因此为了运弹专门改造了飞机。取样的问题其实我们的飞机高度不够，当时我们的飞机只能上到６０００米，过了唐古拉山到西藏去就是这种飞机，伊尔－１２。我们过唐古拉山的时候飞机离地面不到一百米。这种条件下开创了到西藏去的航线，伊尔－１４都没有飞过。飞机取样要求８０００千到１００００，这个飞机上不去，后来训练加改装，达到了８５００。等飞机已经到这个高度了，当时专家提出来，需要在多少高度、从蘑菇云的哪一层上穿过。我们第一次穿云没取到东西，第二次才取上的，当时有点紧张。座舱都是黑的，用黑布蒙起来，因为要防止光辐射刺眼，飞机有震动。我们担心的是，这蘑菇云究竟怎么样？它像拳头一样升上去，开始是白的，后来是黑的，根据西风带的方向，往东走。飞机在马兰机场待命，人坐在飞机上等着。第一次还是个土机场、草机场。当时一个大队有八架飞机，是从１４师调过去的，歼六飞机，机场摆得太多，也摆不下来。马兰到爆炸的地方，大概要８分钟的样子，因此做１０分钟准备的时候，他已经开着车等待命令起飞，要起来了，它就要在空中，它不能在地面上。到早了还不行，你还得在外面等一等。因此第一次没取到有人说是到早了。光辐射他们有感觉，飞机一颠，他说比平常的飞机气流颠簸要小一点儿。有一次我坐飞机气流颠簸，脑袋都碰到顶盖了。我向张爱萍报告飞机能飞到８５００，他说不错，他说你飞了吗？我说我飞了。他说我也去坐坐那个飞机。我说你不能上去。他说我不上去，我怎么知道你们究竟行不行啊？张爱萍叫我不要报，因为一报了以后空军要报军委。那他叫我不要报，我敢不报吗？我向空军报，我不敢做主啊。副总长上去，试验委员会的主任上去，我要是随随便便答应了，万一出了个事，即便是个小事，你都是责任不小。所以我就请示北京，就是请示某某某。当时来讲，空军只有某某某自己和参谋长知道这事。那我请示某某某，某某某说他要上去，你就陪他上去吧。飞机好好检查，确有把握。我说知道了。结果他上去了，穿了一件棉大衣，在领航员那个位置看仪表，很细致。他问飞行员哪个是高度表。飞行员告诉他这个是，现在高度是多少，飞了一圈，飞行员问还要不要再转一圈？他说你们需要转就转吧。飞机实际上转了两三圈，下来的时候他到后舱，我问他怎么样？他说我心里踏实了。
吃总理的饭要交３两粮票
经过繁忙而紧张的准备工作，中国第一颗原子弹爆炸试验于９月初基本就绪，比原计划提前了９天。
９月１５日，美国国务卿腊斯克、国防部长麦克纳马拉等人在午餐会上研究了联合苏联，阻止或打击中国核计划的方案。
９月１６日１５时，在中南海国务院会议室，中央专委会就核爆炸时间等相关问题进行研究，听取刘西尧依据９月９日由张爱萍、刘西尧署名上报的《首次核试验的准备情况和正式试验的工作安排汇报提纲》的内容。汇报进行了将近半个小时，因为周恩来晚上有事，专委成员对爆炸时间问题只是简单议了一下。周恩来说要做两手准备，今年如果不试验，那原子弹放在哪里？会不会被人炸掉。有没有直接进行空爆试验的可能？要多考虑几个方案。到１７时半的时候，周恩来说，今天先初步讨论到这里，明天上午１０点继续研究讨论。第二天上午１０点钟，周总理继续主持会议，首先听取了刘杰和赵尔陆关于核武器近期发展和调整核工业战略布局问题的汇报，然后研究第一颗原子弹正式试验的时机和近期继续发展核武器的战略设想等问题。会上对核试验的时机问题有不同的意见。
刘杰说，１９６４年８月份，我们这个原子弹定型了，同时原子弹铀－２３５的装料也完成了。试验场各方面也做了很多的准备了。现在最关键的就是时间了，就是从战略上讲什么时候做原子弹爆炸试验。第二个问题呢，就是究竟有没有把握，能不能响。再一个问题是爆炸以后，国际上究竟会怎么反应，后果怎么样？从大的全盘来考虑。就在９月份的时候，因为我们在现场各方面工作进展的很多了。所以，美国的卫星都拍照下来，他了解了。因此呢，那个时候不是讲嘛，说是美国扬言要对中国做一个扁桃腺的处理，对中国的核武器进行绝育。Ｕ２飞机不止一次地来啊，专门来侦察。那个时候形势还是相当紧张的。所以，在这种情况下，究竟怎么样，首先就是看我们有没有把握。有一次中央专委开会，周总理亲自主持，总理就特别问，我们的原子弹有没有把握响？我们答复就有点儿迟疑。那个时候确实没有十分的把握。总理也在讲，假设我们试的时候没有响，应该采取什么样的措施，下一次怎么样搞法。那个时候做了两颗，有一个预备的。同时最重要的一个问题就是什么时候做试验，要从全盘来考虑。比如有一次他就讲了，他说现在我们进行核试验，美国可能来轰炸，那不管它怎么样轰炸，我们也得试验。赫鲁晓夫说我们搞不出来，美国人说我们不行，我们终于搞出来了，我们搞出来的目的就是为了打破核垄断。假如说我们不做试验，那么，他们可以讲你们不行，你们怕，所以我们必须搞试验。总理说，那么今年试不试，今年相当紧张，可以考虑明年，另外我们试验的方式，也可以考虑。用塔式的，用空投的，还是搞两弹结合，我们不妨都考虑考虑。他这个时候特别提出来，就是说敌人要破坏我们，我们最重要的是三线，我们第二套核的东西，能不能直接上。那个时候第二套由我来主持，来建设，他就三番五次地问我进展情况。所以，在他考虑的方案里边呢，不光是１９６４年，甚至考虑了１９６７年，说那个时候我们第二套也建设好了，可以集中试验，特别是核导弹。他的考虑是多种方案，然后提供给毛主席和刘少奇主席来考虑。这样一来，引起了在座的各位副总理发表意见，一种是现在就试，一种说应该再考虑考虑，等到我们三线建设起来以后再试也不迟。最突出的是罗瑞卿，他说我们今年试也好，明年试也好，后年试也好，都是一样的，你无非就是引起一番骚动而已。他说现在就应该试，要到１９７０年的话呢，我们这些人就都退休了。会议下来之后，由罗瑞卿给毛主席写了一个报告，总理也附了一封信。在这封信上说要今年试验的话呢，在国庆节以前就做好准备。
９月２０日，罗瑞卿向