中國電波傳播研究所：彰顯科技報國的“電波”力量

王哲 黃琳

電波所研制的水汽輻射計保障“天問一號”精準測定軌工作。

從“天問一號”到“嫦娥五號”，從“神舟”“天宮”到深?！膀札垺?，從護航北斗到測量珠峰……2020年我國取得的一系列亮眼的重大科技成果背后，都有著“電波人”始終如一的智慧守護。

成立50多年來，中國電波傳播研究所在國家及上級部門的堅強領導下，始終不忘初心、堅守職責使命，為我國電波觀測研究事業(yè)的發(fā)展壯大做出了突出重要貢獻，并不斷譜寫建設世界一流創(chuàng)新型領軍電波所新篇章。

“火眼金睛”“護體鎧甲”守北斗平安

2020年6月23日，西昌衛(wèi)星基地，北斗三號系統(tǒng)的“收官之星”發(fā)射取得圓滿成功，這是標志著我國北斗三號系統(tǒng)完成全球組網(wǎng)的里程碑事件。

當大家仰望星空，為北斗衛(wèi)星的閃耀而歡呼雀躍時，有一群人正默默地在祖國大地上辛勤耕耘，建起了保障北斗系統(tǒng)正常運行的堅實基座，筑起了防止北斗系統(tǒng)受到干擾威脅的銅墻鐵壁，為保障北斗系統(tǒng)運行安全而嘔心瀝血。這群人，就是電波所的北斗某干擾監(jiān)測分系統(tǒng)和某質(zhì)量評估分系統(tǒng)設計師團隊。

北斗系統(tǒng)運行當中，空地鏈路所傳輸?shù)男l(wèi)星導航信號無時無刻不受到各種人為和自然的、有意或無意的干擾威脅。例如，幾百上千公里外地球上空電離層的擾動，便會造成衛(wèi)星導航信號質(zhì)量的下降;無意的頻譜泄露，就有可能造成大范圍北斗接收機信號中斷;某些特殊干擾信號，甚至可以造成北斗時空基準被任意篡改……這些干擾嚴重影響著北斗系統(tǒng)信號質(zhì)量，限制其導航性能的發(fā)揮。如果干擾發(fā)生在一些關鍵設施附近，后果更是不堪設想。這些都對我國北斗系統(tǒng)的軍事和民事應用帶來了極大的困擾。

為解決上述問題，保障北斗系統(tǒng)運行安全，作為我國電波環(huán)境研究領域的國家隊、排頭兵和我國衛(wèi)星導航干擾監(jiān)測責任專家單位，電波所人投身于對北斗某干擾監(jiān)測分系統(tǒng)和某質(zhì)量評估分系統(tǒng)的建設之中。電波所迅速組建起了專家設計師團隊。這個團隊年富力強，經(jīng)驗豐富，技術過硬。更重要的是，他們?nèi)巳硕加兄活w以報效祖國、建設北斗系統(tǒng)為己任的拳拳科研赤子之心。

項目科研難度大，他們就夜以繼日地泡在圖書館、資料庫中，積累了大量的理論資料和相關算法，為項目順利進行奠定了堅實的基礎;項目建設時間緊，他們就焚膏繼晷奮戰(zhàn)在實驗室、裝配車間里，把項目進度盡量往前趕;項目需要大量的實地勘測和外場實驗，他們又毅然決然，背上儀器，扛起設備，投身于高山密林、戈壁海島……艱難困苦，玉汝于成，最終，項目團隊在多項關鍵技術研發(fā)上都取得了突破性進展，系統(tǒng)各項指標均達到或超出預期，交出了令人滿意的答卷。

某北斗系統(tǒng)研究資深泰斗曾評價道：“這些分系統(tǒng)對北斗系統(tǒng)的診斷，就好像醫(yī)生對人的身體做CT一樣，可以全方位對信號質(zhì)量進行診斷?！蹦掣蓴_檢測和某質(zhì)量監(jiān)測分系統(tǒng)全面建成后，可以對衛(wèi)星傳輸?shù)降孛娴母黝愋托盘柤捌渌庪姶怒h(huán)境進行檢測分析和綜合評估，識別威脅北斗系統(tǒng)安全保障的各類型影響因素，對其進行快速實時分析，并可對異常進行處理。在這兩個系統(tǒng)的保障下，無論北斗系統(tǒng)受到的異常影響有多么細微，都無所遁形，相當于為無形的北斗各類型電磁信號和電磁環(huán)境安上了一對“火眼金睛”、穿上了一層“護體鎧甲”。

北斗三號系統(tǒng)全面建成，如何更全面、更完善地保障北斗系統(tǒng)的安全，也給電波所帶來了更大的挑戰(zhàn)。北斗系統(tǒng)熠熠星光照耀下，電波所還將繼續(xù)提升和完善北斗該領域相關工作，默默守護北斗系統(tǒng)的運行。

“精準”助力珠峰高程測量

2020年5月27日11時，中國2020珠峰高程測量登山隊成功登頂珠峰，對珠峰開展了高程測量。

此次珠峰高程測量的核心目標是精確測定珠峰高度，測量成果可用于地球動力學板塊運動等領域研究。精確的峰頂雪深、氣象、風速等數(shù)據(jù)，將為冰川監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境保護等方面的研究提供第一手資料。

電波所研制的“雪深探測雷達”設備，能夠精準檢測珠峰山頂冰雪層厚度，結(jié)合青島觀象山水準零點到山頂?shù)母叱虃鬟f測量，還原珠峰山體的真實高度。

中國測繪科學研究院研究員、2020珠峰高程測量技術協(xié)調(diào)組組長黨亞民介紹，珠峰峰頂“會戰(zhàn)”分為三步。第一步，要把覘標立起來，讓在海拔5000到6000米的測繪隊員可以瞄準覘標進行交匯測量;第二步，要做衛(wèi)星導航定位技術，就是衛(wèi)星定位接收機測量峰頂?shù)奈恢煤透邔?第三步，借助“雪深探測雷達”，測量峰頂一定范圍內(nèi)，雪面到巖石面的距離，也就是峰頂冰雪厚度。這其中尤為關鍵的就是如何測量雪面到巖石面的距離，其難度相當于測量人身高時如何精準測出頭發(fā)的長度。

珠峰登頂困難重重，對設備的要求也極為嚴格。電波所研發(fā)團隊想方設法優(yōu)化設備性能，在“小、輕、簡、穩(wěn)”上狠下功夫，實現(xiàn)了新突破?！靶　?，設備集成度高，雷達主機、天線、供電單元及GPS集成在一個屏蔽殼內(nèi);“輕”，重量輕，整機重量小于5公斤，便于攜帶和使用;“簡”，操作簡單，無需設置參數(shù)，開機檢索成功后即可采集數(shù)據(jù);“穩(wěn)”，數(shù)據(jù)存儲雙保險，設備內(nèi)存和外界USB存儲設備“雙保險”。

助力“天問一號”永不迷向

2020年7月23日12時41分，我國在海南文昌發(fā)射場成功發(fā)射“天問一號”火星探測器。在飛向火星的漫漫長路上，探測器和地面之間有根“線”，這根“線”的成功搭建就有電波所的參與。電波所自主研發(fā)的水汽輻射計為“天問一號”提供測控和數(shù)傳服務，使探測器在茫茫星海中可以準確定位、永不迷向。

火星探測器和地球之間的距離非常遙遠，最遠達到4億千米，是地月距離的1000倍。探測器發(fā)射的信號，既要穿過地球的對流層和電離層，還要穿過火星的大氣層，以及變化復雜的太陽等離子區(qū)，信號傳播環(huán)境十分復雜。此次，電波所研發(fā)的水汽輻射計可以測量大氣微波輻射信號，實時進行對流層大氣傳播介質(zhì)時延誤差修正，大大提高對火星探測器的探測精度。設備首次應用了自動定標技術等多種新方法，并同時解決了水汽輻射計在不同地域觀測需要依賴探空資料訓練的難題，大大提高了探測精度和不同區(qū)域的適應性。

據(jù)悉，電波所此次提供了3套水汽輻射計，分別安裝在北京、昆明和烏魯木齊，以保障火星探測任務圓滿完成。

隨著“天問一號”的順利發(fā)射，電波所自主研發(fā)的水汽輻射計正式開始為火星探測器保駕護航，水汽輻射計能夠?qū)崟r進行對流層大氣傳播介質(zhì)時延誤差修正，是測軌工作的重要組成部分。2020年7月21日，電波所水汽輻射計項目研發(fā)組接到中國科學院云南天文臺電話通知，要求赴當?shù)鼐捅Ｕ匣鹦翘綔y任務的測軌工作正常進行，開展相關任務保障工作。接到通知后，電波所組織成立了一支精銳的設備保障工作隊，圓滿完成了本次保障任務，為確?；鹦鞘状翁綔y任務圓滿完成做出了重要貢獻。

為嫦娥五號照亮回家的路

2020年11月24日4時30分，文昌衛(wèi)星發(fā)射基地，長征五號遙五運載火箭承載著嫦娥五號探測器飛往月球，嫦娥五號返回器的“著陸回收”是此次任務的亮點和關鍵環(huán)節(jié)之一，同時也是壓軸大戲。2020年12月17日1時59分，攜帶2公斤珍貴月壤的嫦娥五號返回器圓滿結(jié)束了24天的月球之旅，在內(nèi)蒙古中部的四子王旗著陸場安全著陸，成功帶回月球上的“第一抔土”。電波所也成功保障了此次返回器搜索回收任務。

電波所參加嫦娥五號返回器搜索回收任務。

在電波所，有這樣一個團隊，伴隨著上世紀90年代初國家載人航天工程的啟動而成立，近30年來始終堅守“為航天器著陸回收提供科技支撐”這一初心和使命，幾代人接續(xù)奮斗，先后為“神舟”等系列航天器著陸回收任務研制了多型設備，圓滿保障了歷次任務的順利實施，受到了國家的多次嘉獎表彰。

2020年是航天器回收任務的高發(fā)年，團隊成員都超負荷工作，上半年剛剛完成“新一代載人飛船試驗艙”回收保障任務，就馬不停蹄地投入到“嫦娥五號”任務中來。本次任務也是歷次任務中電波所參試設備最多的一次。返回器著陸回收是此次嫦娥五號任務的沖刺一棒，也是任務的全勝關鍵。為保任務成功，電波所研制了10余套機載/車載定向儀產(chǎn)品，設備具備全天時、全天候工作的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)對返回器從出“黑障”到著陸全程跟蹤定位，是針對返回器的核心搜索定位裝備。尤其是此次任務在夜間實施，光學等其他跟蹤定位手段的作用受限，定向儀的作用更加凸顯。為此，電波所配合基地構(gòu)建了天地協(xié)同、網(wǎng)格化、智能化的搜索，確保對著陸返回器發(fā)現(xiàn)早、盯得準、引導快！同時，針對極端嚴寒氣候條件，電波所技術團隊在設備研制過程中備足預案，重點加強設備抗低溫等環(huán)境適應性設計及可靠性設計，所研制的定向儀經(jīng)受住了機艙外超低溫度的嚴酷考驗。

為了保障任務順利實施，電波所派出精干技術團隊，在草原上連續(xù)奮戰(zhàn)了30余天，實施了設備加復裝、天地信標對接演練、模擬搜索綜合演練等任務環(huán)節(jié)，確保參試設備均以最佳技術狀態(tài)第一時間鎖定目標。團隊全體人員堅守初心、瞄準全勝，戰(zhàn)風雪、斗嚴寒，忘我工作，圓滿完成了此次返回器回收任務。

電波所航天工程技術團隊將繼續(xù)堅守“為航天器著陸回收提供科技支撐”這一初心和使命，為實現(xiàn)“電波人”的航天夢奮力前行。