SAR定标课题组:一个“说走就走”的课题组

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  • 创建于 2022-06-17
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  “不在定标场,就在去定标场的路上。没有出发,就在为出发做准备。”国科大2019级电子与通信工程专业硕士生刘桂坤记忆中,读研以来就再没有正常假期。“说走就走”才是课题组的常态,因为,“卫星没有假期。”

  2022年春节前夕,一如往常,他跟随中科院空天信息创新研究院微波成像技术国家重点实验室SAR定标课题组,在内蒙古自治区鄂托克旗微波定标场忙碌着。

  定标技术研究,是一个比较冷门的方向。随着和定标器逐渐“熟络”,刘桂坤意识到,基于有源定标器的数据接收和处理功能,不仅可以助力“上天”工程,将来在国家重大项目中发挥的效能不可限量。他计划着,利用有源定标器对雷达信号的接收、处理和转发功能,设计干扰算法与硬件模块,研制一套定标干扰一体化设备。

  三年里,刘桂坤全程参加了无数试验,不知道走过这片草原多少次,见过新绿春草、盎然夏意,也历经秋天草色渐黄、冬天茫茫大雪。
尽管看上去,一个在天,一个在地,定标器对合成孔径雷达(SAR)卫星的影响不容小觑。作为“上天”工程其中一环的幕后工作者,课题组成员们默默守护着这份“追星”事业。

  早餐多吃点,衣服多穿点 

  占地300平方公里的微波定标场最后选址在鄂托克旗乌兰镇。这里位于内蒙古自治区鄂尔多斯市西部,地势平坦开阔,气候条件适宜,干燥少雨,没有重工业设施,也少有居民建筑,非常适合作为定标试验场地。

 

定标场外景

  海拔1800米的初冬草场上,气温已降至零下20多度。寒风冷冽,劈头盖脸地吹来,毫无遮挡。

  定标场散布着几个重达100多公斤的“大家伙”,就是有源定标器。为保证卫星的“耳聪目明”,刘桂坤和组员包裹得只剩下眼睛,下载数据,给仪器更换电池,上传新任务参数。“工作时间比较久时就会干一会,回车上暖一会再接着工作,有时实在太冷了,电脑都被冻得关机,只能‘暖开’了电脑再工作。”

  执行任务常常需要持续一整天的时间,而试验场地离居民区比较远,多吃早餐和速食午餐成为刘桂坤和组员的“饮食规律”。

  除此之外,课题组还需要重点关注一些草原上的“不速之客”——嚼着草料悠闲路过的牛羊。这种担心不无缘由,如果试验设备被牲畜啃咬、顶撞就会导致设备状态与预设参数出现偏差,甚至无法正常工作。

刘桂坤工作中

  高分三号02星,是开展成像、辐射、极化、几何等各项技术指标测试的关键。2021年11月23日,它成功发射并与01星实现双星运行,迈出我国海陆监视监测合成孔径雷达(SAR)卫星星座建设关键一步。

  连轴转了一个多月,试验获取了16次有效数据。2022年1月30日,课题组迎来了地面数据处理初步分析结果的揭晓:“试验接收数据在成像、辐射、极化、几何等各项指标满足了要求,高分三号02星在轨测试星地同步试验达到了预期效果。”这意味着,作为守护神州大地和地球家园的中国卫星之一,高分三号02星在轨测试工作可以按计划继续推进,全面转入内业数据分析和处理阶段,太空“神探”高分三号系列卫星将继续发挥神威,助力减灾、环保、水利、农业和气象等领域应用需求。

  那天,和往常一样,刘桂坤去食堂吃午饭,只是给自己多加了一个鸡腿。

  成为追卫星的人

  从几乎零基础到如今成为追卫星的人,刘桂坤回忆自己刚跟着导师李亮接触合成孔径雷达有源干扰这一专业方向时,还是从定标器的系统构成和基本功能开始学起的。

有源定标器设备

  2020年秋天,一年的理论学习过后,刘桂坤在导师的带领与鼓励下,走进天地之间的大“实验室”,全面接触外场试验的各个环节,开启更广阔的科研旅程。

  场地选址、任务规划、设备布设、参数计算、数据处理分析……全程参与的刘桂坤深刻体会到,任何一个庞大的工程,都要靠无数细小环节的合作、“锱铢必较”的校对、突发情况时的急中生智、默默无闻的坚守才换来一刻的惊艳绽放。

课题组组员孙世余

  “外场试验的独特经历让我真正体会到‘担当’和‘奋斗’的这两个词蕴含的意义。”每一次的外场试验都像一次战役,导师“领兵”,团队“作战”。总体布设大跨度使得设备之间距离较远,而试验队成员只有7人,导师指导大家提前做好分工协调,每个小组完成自己的任务之后迅速帮助未完成的小组调试设备,保障执行进度。

  2021年9月的一次紧急任务,让刘桂坤印象深刻,三天内需要对场地所有有源定标器设备进行一轮预先调试,导师什么也没说,提起工具装备,“出发吧。”

  “那时虽值秋天,但天气还很炎热,加上内蒙的海拔较高,天空万里无云,太阳就更加猖狂,毒辣地晒着。”三天里,李亮带领大家早出晚归,分秒必争地一口气调试完所有设备。帽檐下导师黝黑汗浸的背影,让刘桂坤清晰地看到了,自己心目中那个理想科研工作者的模样。

试验队带头人李争帅

  “希望自己能像导师那样担当起科研工作中的责任,用自己所学为国家发展尽一份力,发一份热,这是我持续努力的方向。”刘桂坤说。

  我们与卫星的距离

  从“十五”期间,中科院空天信息创新研究院微波成像技术国家重点实验室就开始从事星载合成孔径雷达(SAR)系统定标技术研究工作,承担了我国多颗型号星载SAR有源定标器系统的研制工作,保障了包括遥感系列、高分系列以及天绘系列等十多个型号几十颗卫星的在轨测试和定标任务,为卫星发射后在轨性能调优和卫星的在轨交付运行提供了重要的技术和数据支撑。

  其实,我们的生活与微波定标工作的距离并没有想象中那么遥远。

  比如定标工作服务的高分三号卫星,就曾在2021年7月精准研判了河南省历史罕见特大暴雨,指挥排险救灾。国家航天局紧急调度以高分三号为主的遥感卫星对灾区进行应急观测成像,助力国家减灾中心完成郑州、新乡、安阳、鹤壁等市县专题图700多幅,为相关决策部门提供了直观及时的空间信息数据支撑。

  除此之外,合成孔径雷达卫星这双眼睛,肩负着生态环境、气候变化、气象条件、资源勘探等一系列监测使命,可谓牵动着衣食住行的一切细节。

  发射运行后,受太空环境与器件性能变化等因素影响,卫星载荷的指标参数相比于地面实验室环境的定标结果一定会发生变化。这时就需要刘桂坤所在的“出差小分队”出马了:他们再度对卫星进行在轨定标试验,调整参数以确保数据准确性,为擦亮这双在天空中守护地面的“眼睛”,风雨无阻。

课题组成员工作中(左为邱天,右为王华阳)

  追逐着新模式新体制卫星层出不穷的发展,定标技术直面挑战,接过一项项。从最初的辐射定标,发展出极化定标、干涉定标。刘桂坤所在团队这群“追星”的人,走过更多山山水水,也结合发展需求,研制迭代定标设备,回答更多的科学问题。

  做一个大工程里一个不太为人所知的“幕后环节”,有着孤独的一面。人们的目光聚焦卫星这一主角身上,而千千万万周围支撑它的人,就在主角夺目闪耀的光芒之下被掩藏了。

  刚读研时介绍自己的研究方向和专业,直至他把自己工作和卫星之间的“纠葛”讲出来,大家才缓缓点头。认识刘桂坤很多年的朋友有次给他发来一篇关于高分三号卫星在轨测试与定标试验的新闻,“原来你是做这个的啊!”

  “每次出野外,我基本不会去具体解释要做什么。”即使刘桂坤身边的至亲和好友,也都不了解“定标”究竟是个啥。涉及的背景知识繁杂甚至秘密,仅靠简单介绍讲不深也讲不透。

  “你一年有一半时间出差,是在忙活什么?”刘桂坤欲言又止,想了想,还是一笑而过。

  “但我还一直记得导师跟我说过的一句话,给我很大触动:如果老是人云亦云,追在国外研究的后面跑,也没有太大的意义。做别人做不了的东西,才能做出特色。”这句话一直激励着刘桂坤坚持在“追星”这条路上。

  “其实,成为一个冷门的‘追星族’也是相当骄傲的一件事,咱也算是为国家伟大的航空航天事业做了一点小努力。”刘桂坤说。

责任编辑:李暄妍