一个地面雷达中心研究所的“天眼”梦

    在8000米高空飞行的飞机上，用雷达可以看到地面上的什么物体？

    如果用传统的地面雷达，最多只能看到几百平方米大小的对象，比如机场；而合成孔径雷达（简称SAR）则会告诉你，分辨率不超过0.1米。也就是说，在8000米高空，用当今国际民用市场的已知机载SAR雷达，可以看到地面上足球大小的物体。

    中国航天科工集团第二研究院二十三所有一群年轻人，从2008年开始，他们用7年的时间，开发出3米、1米、0.5米、0.3米、0.1米5种不同分辨率的SAR雷达。

    手机铃声设成《飞得更高》

    从2008年为青海玉树地震灾区和奥运会场地提供气象保障服务的气象雷达，到2014年接嫦娥“舞锑”回家的“回收一号”测量雷达等诸多产品，都出自航天科工二十三所。

    与制导雷达、测量雷达等雷达体制不同，SAR雷达作为对地观测雷达有自己的发展谱系。SAR成像是机载雷达的一个发展方向，已逐渐成为机载雷达的标准配置之一。国外从1950年之后就开始进行这一类型雷达的研发，而中国则起步于上世纪80年代。

    因为扫描数值的粗犷，传统机载对地观测雷达得到的图像就像是扫帚扫过地面，范围大而模糊。而SAR则是将扫描用的波束进行压缩，像复印机的扫描一样，细细地扫过每一寸土地。

    让雷达实现升空、使其真正成为遨游蓝天的“天眼”，是二十三所几代雷达人的梦想。

    2007年初，这个航天系统最大的研究所决定让时任总体部研发中心副主任的胡庆荣博士牵头“圆梦”的艰巨任务。为了在最短的时间内啃下这块硬骨头，32岁的胡庆荣带着吴靖巍、王志锐等几个年轻人组建了一个攻关小组。

    胡庆荣几乎把家搬到了办公室。从2007年立项、进行方案论证到2009年8月初进行首架次飞行试验取得成功，数不清他挑灯夜战了多少次，参加主持了多少次协调会议。

    立项后的第一年，过度的工作劳累，让胡庆荣患上面部神经麻痹，当时必须针灸治疗和休息。但他每天接受治疗后，仍坚持戴着口罩继续工作。他很清楚，科技发展日新月异，只要一停顿，很有可能前功尽弃。

    现任气象事业部副主任的王志锐，当时是电气总体技术方面的主要负责人，从总体方案设计到系统中视频联调、从地面车载试验到机载挂飞试验、从刺骨寒冬到炎夏酷暑，他与SAR设备形影不离。

    在关键技术攻关时刻，由于二十三所在机载设备上几乎没有可借鉴方案，突击队必须要“摸着石头过河”。王志锐一边翻阅大量资料了解国内外前沿知识和设备应用情况，一边埋头做试验，最终敲定了项目关键技术细节，使得项目顺利推进。为了追赶工作进度，他的婚期一拖再拖，最后把婚期安排在五一假期，未休半天婚假……同事们都说，当时他满脑子装的都是“升空”，连他手机铃声也设成歌曲《飞得更高》。

    2010年3月，二十三所赢得了中科院对地观测与数字地球科学中心某波段SAR分系统采购项目。这个项目的成功取得，标志着二十三所在机载雷达领域迈出了坚实的一步，从地面飞向了蓝天。

    机遇与挑战并存，用户要求在一年内完成设备的研制。时间紧、任务重，为了按时完成研制任务，由李军博士带头、平均年龄26岁左右的年轻人组成的“天鹰”青年突击队，开始了一周6天甚至7天，每天12个小时以上加班加点的工作。对于团队成员来说，披星戴月而归、错过了末班公交车是再正常不过的事情。

    测绘带宽扩大一倍，雷达重量能减轻10多斤；高程精度再提高一点，实时成像处理效率更高。李军带着团队一点一点地改进雷达成像的技术指标。

    “天鹰”迎来“大考”

    为了验证设备在机载环境下能否正常工作、是否具备飞行状态，团队成员先后数次辗转多地进行系列环境试验，总体部门的技术抓总、各分系统的积极配合、机关部门的高效保障使得试验顺利进行。

    在进行车载成像外场验证试验时，两个多月里，团队先后在门头沟、怀柔等地完成了5个车次的试验。时值盛夏酷暑，室外烈日高照，篷布车厢内因油机散热，温度比室外更高上几度，人在里面待上一会儿就浑身大汗淋漓，除此之外，折磨人的还有轰鸣的噪音和浓重的油烟气味。

    康昌辉是项目组副组长。随着SAR项目团队一起成长的4年中，他已记不清自己参加过多少次飞行试验，但他总能清晰地说出重要飞行遇到的问题和值得总结的宝贵经验。

    如今的康昌辉不但是一名优秀的总体设计师，更积累了丰富的“飞行”经验。试验用的国产Y12飞机，机舱的密闭条件很差，而且起飞和降落过程中受气流影响很大，遇上驾驶状态不顺利的时候，人坐在里面仿佛在快速电梯里不停地上下颠簸，超重和失重的感觉交替冲击，加上发动机的巨大噪音和机油味，接近常人生理承受极限。为了防止呕吐，工作人员常常不得不空腹上机。

    在恶劣的环境条件下，团队成员没有退缩，而是迎难而上。天道酬勤，在现任SAR团队技术负责人李军博士的带领下，试验团队的辛勤工作换来了清晰的车载图像，验证了系统的功能。

    2013年5月14日，“天鹰”终于“赶考”。5月17日设备进场，5月21日挂飞试验，此时在所里调试的时间只有3天，在机场对接时间只有4天。面对时间紧张和人员冲突等问题，团队成员做好了详细的策划和充分的准备，细化分解任务、多线并行测试，终于在飞行前把设备调到了最佳状态。

    在历时1个月6个架次的挂飞试验中，大家每天清晨五六点钟起床，晚上又加班工作到深夜。他们放弃周末、假期连轴工作，团队里的包子阳消瘦了10余斤。

    6月12日晚，搭载SAR的“奖状”飞机从万米高空缓缓降落，试验任务圆满完成。 

    下一个目标：网球大小的厘米级分辨率

    二十三所在SAR雷达的研制进步迅猛。2009年8月10日，二十三所自主研制的某波段机载SAR系统圆满完成飞行试验，获得0.5米分辨率SAR图像，这意味着从8000米高的飞机上可以扫描到地面桌子大小的物体。

    团队对内蒙古山区、内蒙古包头沿线400多公里城市地区和天津港口等不同地形的地域进行高空测绘，清晰地形成了图像。中国航天科工集团公司首部机载SAR系统诞生。

    从2008年开始立项，7年时间里二十三所根据用户具体探测需求，不停地提高分辨率。虽然开始研制的时间比其他研究所晚，但目前二十三所机载SAR雷达分辨率已在全国领先。

    其意义在于，原来灾害发生时，SAR雷达的探测可能只能看出受灾的区域大小、大致道路变化等，细化到具体人则无法显示。而以目前国际上最先进的厘米级分辨率为例，其扫描图像可以清晰地展示房屋倒塌的形状和人的数量等情况。在森林火灾发生时，它也可以穿透烟层，即时描绘出受灾的区域情况。

    2013年，青岛附近海域浒苔生长过速，达到三级灾害预警标准，对海洋环境、海洋运输及渔业造成了较大的影响。当时国家海洋局立刻启动灾害应急响应程序。由于浒苔分布面积大，且随海水漂移，需要快速对大面积海域进行观测，获取浒苔准确位置并对外发布。

    在此之前，二十三所曾两次为北海海监进行了环境监视监测等任务飞行，取得过不错的成果，国家海洋局当即邀请二十三所来解决这个问题。受中国海洋局北海分局委托，二十三所SAR团队成员携带海洋监视雷达系统奔赴青岛。

    这个任务不容易完成：雷达设备利用SAR成像原理，SAR信号处理是个十分耗时的事情，一个架次的飞行录取数据都在TB级别，传统的处理方式需要数天时间。同时，海面SAR成像处理极为困难，因为SAR成像都是分块出图，由于海面特显点很少，基于图像地貌特征的像素级拼接根本行不通，而且最终需要的是一个福建至台湾近半个海域（大约150～200公里）的合成大图。

    经过几天的精密测量后，二十三所的保障团队对浒苔的位置和面积给出了准确的评估，为国家海洋局开展海洋自然灾害的预防和应急处理提供了重要的技术保障。

    二十三所雷达研制中进行试验较多的地点是海域，其高分辨率大幅宽成像特性成果，在对非法围海造田和海洋环境监测（石油污染扩散范围监测、灾害性海藻生长范围监测）等众多方面发挥出积极作用。

    目前，为全国各地地质和气象灾害进行防害减灾，成为SAR团队的一大任务。

    因为辛勤工作，SAR团队获得了一系列荣誉：先后获得航天科工集团公司首届青年创新奖、预先研究先进集体、集团公司优秀创新团队等荣誉，走出了胡庆荣，王志锐，李军等优秀的青年雷达人。

    从“蹒跚学步”到坐拥数种型号，短短7年时间，二十三所SAR雷达成功立身国家队。但是他们并不满足于此。他们要“飞得更高 看得更清”——下一个目标是国际上最领先的分辨率：要在8000米高空的飞机上，看清地面网球大小物体。