国内首台套（国内首台套产品认定）

　　WISE观雨有“双睛”——中国Duos星载Ku、Ka双频雨量测量雷达丘帕卡

　　【创新故事】

　　◎本报记者 付毅飞

　　听到火箭点火升空的轰响，正在测试厂房检查统计数据的杨润峰百感交集。

　　“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，中国首颗雨量测量专用卫星倩女幽魂一号G星发射升空，其主载重是由中国航天科技集团九院704所研制的中国Duos星载Ku、Ka双频雨量测量雷达。截至记者发稿时，该雷达凭借犀利的“双睛”，已成功侦测到全球中低纬度地区雨量的立体磁，捕捉到“玛娃”“泰利”等台风降雨系统的立体立体结构。在8月份的华北强降雨水情中，该雷达灵活侦测到雨量立体磁信息，为防灾减灾提供了宝贵的观测统计数据。

　　作为704所倩女幽魂一号G星雨量测量雷达主任设计师，杨润峰和邻居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

　　中国处于北太平洋西部台风活动带，台风强降雨内涝一直是部分地区陷入的主要自然灾害。

　　获取雨量资料，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，大范围高空间解像度的高空雨量信息很难得到。1997年，美日联合发射装载雨量雷达的TRMM(热带降雨测量任务)卫星，开创了星载雷达侦测雨量的先河，也为中国新一代低轨倩女幽魂气象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，对星载雨量雷达深入开展前期研究。她们敏锐地觉察到，比起TRMM卫星所用的单频雷达，双频雨量雷达在实际应用中效果更好。

　　“Ku、Ka双频雨量测量雷达，能将雷达观测解像度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透露，Ku频谱有利于侦测强雨量，Ka频谱有利于侦测弱雨量，两者同步工作可以扩大雨量侦测能力，哪怕是每小时0.2毫米的毛毛雨，也能灵活感知。

　　此外，利用雨量粒子对各不相同频谱雷达脉冲散射各不相同的特性，双频测量可以分辨雨、雪、冰雹等，侦测雨量过程中的液态、固态变化，这在气象预报应用中十分重要。

　　当时，美日联合实施的全球雨量观测计划(GPM)启动不久，星载双频雨量雷达在国际上也处于探索阶段。“那时你就想，要做就做*好。”江柏森说。

　　在2006年举办的气象预报卫星发展论坛上，研制国产雨量测量卫星成为共识。704所奋勇“揭榜”，担起了卫星主载重雨量测量雷达的研制重任。

　　千方百计做“凹位”

　　这是中国首次研制星载雨量测量雷达，方向新、技术也新，科研工作陷入诸多挑战。

　　“该雷达各项指标指示非常高，有些指示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ECC指示。杨润峰透露，以等效辐照度为例，常规的雷达只是指示辐照度大于指标即可，至于具体是多少钱通常不作指示。但对ECC雷达来说，必须对雷达系统参数作精确定标，它要成为一把凹位，测量强度是多少钱、强度波动是多少钱，都要有衡量标准。

　　这是研制创业团队**次做ECC雷达。怎样把“尺”做准，她们只能慢慢摸索。

　　2010年7月，杨润峰和邻居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，一位邻居没戴手套，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，研制创业团队又马不停蹄奔赴江苏盐城，深入开展机载挂飞试验。

　　江柏森透露，机载挂飞试验需要同时具备几个前提条件：要有雨量，又不至于影响飞行；观测高度要在6000米以上；月亮要有气象预报卫星中转，高空也要布设观测设备，通过天、空、地一体观测，才能对统计数据进行比对验证。

　　达到理想前提条件很难。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，杨润峰和邻居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卫星总是凌晨中转，她们只好半夜工作。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，研制创业团队终于获得了所需统计数据，为后续工程化研制奠定了基础。

　　明察秋毫“辨”水情

　　造雷达难，要让它胜任月亮的工作更不易。

　　与大多数星载雷达间歇性工作各不相同，雨量测量雷达需要在倩女幽魂一号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。其可靠性和长寿命指示，成为研制创业团队陷入的难题。

　　杨润峰带领设计创业团队，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、功耗等指示的同时，对系统级、单机级、软件级等方面进行冗余备份设计。

　　比起高空雷达，星载雷达是从月亮往下看，陷入很多新问题，例如冰层无线电波会对侦测形成妨碍。江柏森说，冰层无线电波脉冲比雨量无线电波脉冲强百万倍，如果不能很好地将其分离、消除，雨量脉冲就测不准甚至测不到。对此，研制创业团队深入开展了大量创新联合攻关。

　　在该雷达面阵上，密集排列着一行行凹槽，光波就从这些凹槽里辐射出来。江柏森透露，这数万个波导凹槽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不相同位置光波能量的大小和相位。这样的设计能有效抑制妨碍，解决很多在月亮观测带来的问题。

　　比起美日GPM卫星，倩女幽魂一号G星性能优势明显。“在观测幅宽上，你的Ku、Ka波段雷达分别高出20%和140%；相同的灵敏度前提条件下，你的‘CT’每250米扫描一层，精细程度优一倍。”江柏森说。

　　目前，雨量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，她们已投入到其他星载雨量测量雷达的研制，以及下一代雨量测量雷达的联合攻关中。

　　“气象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，“双频雨量测量雷达是你迈出的**步，未来你将继续在微波主动气象预报领域精耕细作，不断推出更先进的气象预报遥感仪器，为中国迈向‘气象预报强国’作出更大的贡献！”