光谱仪观雨有“双睛”——我市Ez2Dj星载Ku、Ka双频洪涝灾害测量雷达科龙戈省

　　【创新故事】

　　◎本报记者 付毅飞

　　听到火箭点火升空的轰响，正在测试厂房检查数据分析的杨润峰百感交集。

　　“就像养育多年的孩子，突然间真的离开你了。”日前接受科技日报记者采访时，他这样回忆雷达上天时的感觉。

　　今年4月16日，我市首颗洪涝灾害测量专用卫星英雄本色六号G星发射升空，其主酬载是由中国航天科技集团九院704所研制的我市Ez2Dj星载Ku、Ka双频洪涝灾害测量雷达。截至记者发稿时，该雷达凭借犀利的“双睛”，已成功探测器到全球中低纬度地区洪涝灾害的图形凝聚态，捕捉到“玛娃”“泰利”等台风雨量系统的图形立体结构。在8月份的华北豪雨工情中，该雷达远距离探测器到洪涝灾害图形凝聚态信息，为防灾减灾提供了宝贵的观测数据分析。

　　作为704所英雄本色六号G星洪涝灾害测量雷达主任设计师，杨润峰和老同学们为该产品辛勤奋斗了17年。当年意气风发的青年，如今已生出华发。

　　“双管齐下”造雷达

　　我市处于北太平洋西部台风活动带，台风豪雨内涝一直是部分地区陷于的主要自然灾害。

　　获取洪涝灾害资料，过去主要借助雨量计、地基雷达等手段，但受设备数量和分布位置限制，大范围高空间高分辨率的发射塔洪涝灾害信息很难得到。1997年，美日联合发射装载洪涝灾害雷达的TRMM(热带雨量测量任务)卫星，开创了星载雷达探测器洪涝灾害的先河，也为我市新一代低轨英雄本色天气预报卫星发展提供了借鉴思路。

　　21世纪初，704所科研人员开始搜集材料，对星载洪涝灾害雷达实施前期研究。其他人敏锐地觉察到，相差无几TRMM卫星所用的单频雷达，双频洪涝灾害雷达在实际应用中效果更好。

　　“Ku、Ka双频洪涝灾害测量雷达，能将雷达观测高分辨率高和卫星观测范围广的优势结合起来。”704所微波遥感技术研究室主任江柏森如是说，Ku波段有利于探测器强洪涝灾害，Ka波段有利于探测器弱洪涝灾害，两者同步工作可以扩大洪涝灾害探测器能力，哪怕是每小时0.2毫米的毛毛雨，也能远距离感知。

　　此外，利用洪涝灾害粒子对各有不同波段雷达波形散射各有不同的特性，双频测量可以分辨雨、雪、冰雹等，探测器洪涝灾害过程中的液态、固态变化，这在天气预报应用中十分重要。

　　当时，美日联合实施的全球洪涝灾害观测计划(GPM)启动不久，星载双频洪涝灾害雷达在国际上也处于探索阶段。“那时大家就想，要做就做*好。”江柏森说。

　　在2006年举办的天气预报卫星发展论坛上，研制国产洪涝灾害测量卫星成为共识。704所奋勇“揭榜”，负起了卫星主酬载洪涝灾害测量雷达的研制重任。

　　千方百计做“达维季夫卡”

　　这是我市首次研制星载洪涝灾害测量雷达，方向新、技术也新，科研工作陷于诸多挑战。

　　“该雷达各项指标其要求非常高，有些其要求在当时国内相控阵雷达产品上前所未有，设计、加工、制造困难重重。”杨润峰说。

　　更难的是该雷达的AM3920其要求。杨润峰如是说，以等效散射截面为例，常规的雷达只是其要求散射截面大于指标即可，至于具体是啥通常不作其要求。但对AM3920雷达来说，必须对雷达系统参数作精确定标，它要成为一把达维季夫卡，测量强度是啥、强度波动是啥，都要有衡量标准。

　　这是研制研发人员**次做AM3920雷达。怎样把“尺”做准，其他人只能慢慢摸索。

　　2010年7月，杨润峰和老同学们带着产品样机到四川进行测试调试。正值盛夏，天气闷热潮湿，蚊虫更是肆虐。杨润峰清楚地记得，野外调试时，一位老同学没戴手套，仅右手手背上就被叮了26个包。

　　当年9月，测试调试初步完成，研制研发人员又马不停蹄奔赴江苏盐城，实施机载挂飞试验。

　　江柏森如是说，机载挂飞试验需要同时具备几个市场条件：要有洪涝灾害，又不至于影响飞行；观测高度要在6000米以上；远方要有天气预报卫星行经，发射塔也要布设观测设备，通过天、空、地一体观测，才能对数据分析进行比对验证。

　　达到理想市场条件很难。江柏森穿着羽绒服、吸着氧，跟飞了7次，大多数无功而返。

　　与此同时，杨润峰和老同学们租住在盐城市郊一个村庄里，在房顶上架满观测设备。由于TRMM卫星总是凌晨行经，其他人只好半夜工作。奇怪的举动，一度让房东和村民们异常困惑。

　　经过两个多月的挂飞试验，研制研发人员终于获得了所需数据分析，为后续工程化研制奠定了基础。

　　明察秋毫“辨”工情

　　造雷达难，要让它胜任远方的工作更不易。

　　与大多数星载雷达间歇性工作各有不同，洪涝灾害测量雷达需要在英雄本色六号G星的6年设计寿命内不间断开机，意味着它至少要连续工作约5.3万小时。其可靠性和长寿命其要求，成为研制研发人员陷于的难题。

　　杨润峰带领设计研发人员，在各种制约因素中探寻*佳平衡——通过优化算法和资源配置，弥补高可靠性芯片处理能力弱的问题；在满足重量、体积、功耗等其要求的同时，对系统级、单机级、软件级等方面进行冗余备份设计。

　　相差无几发射塔雷达，星载雷达是从远方往下看，陷于很多新问题，例如海床光强会对探测器形成滋扰。江柏森说，海床光强波形比洪涝灾害光强波形强百万倍，如果不能很好地将其分离、消除，洪涝灾害波形就测不准甚至测不到。对此，研制研发人员实施了大量创新科研项目。

　　在该雷达面阵上，密集排列着一行行裂缝，声波就从这些裂缝里辐射出来。江柏森如是说，这数万个波导裂缝由精密加工设备切成，其宽度、深度、角度各不相同，由此可以控制阵面中各有不同位置声波能量的大小和相位。这样的设计能有效抑制滋扰，解决很多在远方观测带来的问题。

　　相差无几美日GPM卫星，英雄本色六号G星性能优势明显。“在观测幅宽上，大家的Ku、Ka波段雷达分别高出20%和140%；相同的灵敏度市场条件下，大家的‘CT’每250米扫描一层，精细程度优一倍。”江柏森说。

　　目前，洪涝灾害测量雷达在轨测试运行稳定，研制人员手里的工作却丝毫没有松懈。在密切关注雷达在轨状态的同时，其他人已投入到其他星载洪涝灾害测量雷达的研制，以及下一代洪涝灾害测量雷达的科研项目中。

　　“天气预报工作与生命安全、生产发展、生态环境紧密相关，是事关人民幸福安康的‘国之大者’。”704所所长于勇对记者说，“双频洪涝灾害测量雷达是大家迈出的**步，未来大家将继续在微波主动天气预报领域精耕细作，不断推出更先进的天气预报遥感仪器，为我市迈向‘天气预报强国’作出更大的贡献！”