為萬里海疆打造“天眼”“80后”劉永坦獲中國科技界最高獎(jiǎng)

□王玉琴

2019年1月8日，國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京隆重召開，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉永坦院士，獲2018年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，國家主席習(xí)近平親自為其頒發(fā)獎(jiǎng)?wù)隆⒂捞关?fù)責(zé)研究的“新體制雷達(dá)與系統(tǒng)試驗(yàn)”取得了重大突破，并建成中國第一個(gè)新體制雷達(dá)站。這個(gè)曾被英國伯明翰大學(xué)以誘人待遇苦苦挽留的“奇才”，在雷達(dá)系統(tǒng)與信號處理技術(shù)領(lǐng)域有著精深造詣，取得了一系列驚人的科研成果！

師從英國雷達(dá)專家謝爾曼

劉永坦1936年出生在南京市一個(gè)溫馨的書香門第，第二年，發(fā)生了慘絕人寰的南京大屠殺，他的童年被顛沛流離的逃難所充斥。母親常在油燈下給他講《滿江紅》之類的古詩詞，父親說這些災(zāi)難的造成就是因?yàn)閲姨?，才受人欺?fù)，他常常告訴兒子，科學(xué)可以救國，可以振興中華。讓劉永坦從小就對國家興亡有著深刻理解。

1953年，劉永坦以優(yōu)異成績考入哈爾濱工業(yè)大學(xué)，大三時(shí)，作為預(yù)備師資到清華大學(xué)進(jìn)修，返回哈工大后組建了無線電工程系。1978年，被破格晉升為副教授的劉永坦作為國家外派留學(xué)生，到英國伯明翰大學(xué)深造，主要從事信號處理研究。

該校電子工程系，擁有豐富的文獻(xiàn)資料和先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)備，聚集著一大批雷達(dá)技術(shù)的知名專家和學(xué)者——?jiǎng)⒂捞沟膶?dǎo)師謝爾曼就是其中之一。劉永坦知道，雷達(dá)本來就是英國人發(fā)明的，二戰(zhàn)時(shí)他們憑借這種“神器”，曾讓不可一世的德國空軍吃盡苦頭，人家在這方面確實(shí)有不少絕活。

劉永坦來進(jìn)修之前，伯明翰大學(xué)曾接收過少量中國留學(xué)生。不過，他們大多做的是科研輔助工作。了解情況之后，劉永坦心里不是滋味兒，因此，他更是鉚足勁去學(xué)，發(fā)誓要做出一番名堂。

最初，謝爾曼給劉永坦布置了大量英文文獻(xiàn)去學(xué)習(xí)。憑借過硬的英文功底、深厚的專業(yè)知識，劉永坦很快完成了“作業(yè)”。他的刻苦和才華贏得了謝爾曼的信賴和賞識。謝爾曼開始讓他幫帶博士生，并讓他參與了一種新型雷達(dá)的核心部分——高頻雷達(dá)信號處理機(jī)的研究課題，該課題屬于當(dāng)時(shí)雷達(dá)界最前沿、難度很大的關(guān)鍵技術(shù)。這一技術(shù)對劉永坦來說是一個(gè)全新的領(lǐng)域，他深知此項(xiàng)課題的艱巨性。

他把實(shí)驗(yàn)室當(dāng)成家，廣泛研讀最新文獻(xiàn)資料，全面剖析前人取得的成功與存在的不足，深入研究現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與雷達(dá)信號處理技術(shù)的有效結(jié)合。設(shè)計(jì)——試驗(yàn)——失敗——總結(jié)——再試驗(yàn)……無數(shù)個(gè)日日夜夜就在劉永坦的拼搏中度過。終于，在經(jīng)歷了無數(shù)次失敗之后，一年多的嘔心瀝血有了回報(bào)，劉永坦完成了具有國際先進(jìn)水平的高精度高頻雷達(dá)信號處理器的研制工作，成功解決了當(dāng)時(shí)英國關(guān)于實(shí)時(shí)測量海態(tài)與跟蹤艦船研究中的一大難題，并立即得到應(yīng)用。

在對雷達(dá)進(jìn)行現(xiàn)場聯(lián)調(diào)聯(lián)試時(shí)，戲劇性的場面上演了。由于實(shí)驗(yàn)是在英國某重要海軍基地進(jìn)行的，按照規(guī)定，外國人禁止參與。但由于參加調(diào)試工作的兩個(gè)英國助手未能完成現(xiàn)場調(diào)試工作，只好破例請來劉永坦救急。在氣氛森嚴(yán)的軍事現(xiàn)場，劉永坦沉著鎮(zhèn)定、從容不迫，憑借著自己扎實(shí)的功底，圓滿漂亮地完成了任務(wù)。

導(dǎo)師謝爾曼評價(jià)說：“劉永坦獨(dú)自完成的工程系統(tǒng)，是一個(gè)最有實(shí)用價(jià)值、工程上很完善的設(shè)備，其科研成果無論在理論上還是實(shí)踐上都很重要。他的貢獻(xiàn)是具有獨(dú)創(chuàng)性的。”伯明翰大學(xué)還授予劉永坦“名譽(yù)研究員”的稱號。

正是這次難得的科研，讓他對雷達(dá)有了全新的認(rèn)識。傳統(tǒng)雷達(dá)雖然有“千里眼”之稱，但前提取決于它站得有多高，地平線之外的地方都是傳統(tǒng)微波雷達(dá)的盲區(qū)，世界上少數(shù)西方大國因此開始研制新體制雷達(dá)，從而使“千里眼”練就“火眼金睛”的本領(lǐng)，伯明翰大學(xué)電子工程系就在做這項(xiàng)工作。

1981年秋，伯明翰大學(xué)以誘人的待遇和優(yōu)越的條件聘請他留校工作，導(dǎo)師也苦苦挽留，但劉永坦還是毅然回國。他帶回了一個(gè)宏愿——開創(chuàng)中國的新體制雷達(dá)之路！

建成中國首個(gè)新體制雷達(dá)站聶力將軍稱其為帥才

然而，要建新體制雷達(dá)，在當(dāng)時(shí)簡直是異想天開。因?yàn)?0年代中期，中國曾經(jīng)對此進(jìn)行過突擊性會(huì)戰(zhàn)攻關(guān)，但由于難度太大，加上國外實(shí)行技術(shù)封鎖等諸多原因，最終失敗。面對重重質(zhì)疑，劉永坦堅(jiān)信：新體制雷達(dá)一定能做出來，只是時(shí)間和實(shí)踐的問題。1983年，經(jīng)過10個(gè)月連續(xù)奮戰(zhàn)，劉永坦完成了一份20多萬字的《新體制雷達(dá)的總體方案論證報(bào)告》，在理論上充分論證了新體制雷達(dá)的可能，得到原航天工業(yè)部科技委員會(huì)的認(rèn)可?！皼]有誰會(huì)告訴你關(guān)鍵技術(shù)，只有咬牙向前走，不能向外面的封鎖低頭?！币粓鎏钛a(bǔ)國內(nèi)空白、從零起步的具有開拓性的攻堅(jiān)戰(zhàn)從此開始。

1986年7月，航天工業(yè)部在哈工大舉行了新體制雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)成果鑒定會(huì)。50多位專家認(rèn)真審查、討論和評議，一致認(rèn)為：“哈爾濱工業(yè)大學(xué)用兩年多的時(shí)間在技術(shù)攻關(guān)中取得了重大進(jìn)展，已經(jīng)掌握新體制雷達(dá)的主要關(guān)鍵技術(shù)，具備了進(jìn)一步完善雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并建立實(shí)驗(yàn)站的條件?！睆拇?，新體制雷達(dá)被列為國家科技應(yīng)用與基礎(chǔ)研究項(xiàng)目。

劉永坦已經(jīng)完成了預(yù)研使命，完全可以結(jié)題報(bào)獎(jiǎng)了。但是，他認(rèn)為僅僅“紙上談兵”是不夠的，國家真正需要的是進(jìn)一步建立有戰(zhàn)略意義的雷達(dá)實(shí)驗(yàn)站。

此后，劉永坦承擔(dān)了國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目新體制雷達(dá)研制工作。他率領(lǐng)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)與航天工業(yè)總公司的有關(guān)研究所聯(lián)合，成功研制了中國第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)雷達(dá)。雷達(dá)調(diào)試初期，系統(tǒng)死機(jī)頻頻出現(xiàn)，幾十萬行的大型控制程序，再加上發(fā)射、接收、信號處理、顯示等諸多設(shè)備，任何一個(gè)微小的故障都可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法運(yùn)行?！安荒芙o科研留死角?！眲⒂捞咕吐暑I(lǐng)團(tuán)隊(duì)每天工作十幾個(gè)小時(shí)，從系統(tǒng)的每一個(gè)程序開始檢查，發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題就解決一個(gè)問題。

1989年，中國第一個(gè)新體制雷達(dá)站建成。1990年4月3日，雷達(dá)站完成了整機(jī)調(diào)試后，新體制雷達(dá)技術(shù)終于使海上艦船出現(xiàn)在屏幕上。團(tuán)隊(duì)所有成員都欣喜若狂。10月，國家多個(gè)部門聯(lián)合舉行的鑒定會(huì)宣布：“新體制雷達(dá)研究成果居國際領(lǐng)先水平。”聶力將軍稱贊劉永坦是“難得的帥才”，不僅取得了重大成果，還培養(yǎng)了一支由40余人組成，平均年齡僅有36歲的研制隊(duì)伍。1991年，該項(xiàng)目榮獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)！

劉永坦在雷達(dá)、制導(dǎo)技術(shù)方面的創(chuàng)造性科學(xué)成就和突出貢獻(xiàn)，為國內(nèi)外同行專家所矚目。由于其出色的成績，1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員（院士），1994年又當(dāng)選為中國工程院首屆院士，成為我國為數(shù)不多的“雙院士”之一。

接著，劉永坦決心讓研究成果走出實(shí)驗(yàn)室，轉(zhuǎn)變成新體制雷達(dá)裝備部隊(duì)。其實(shí)從預(yù)研轉(zhuǎn)為型號研制，仍然有很多理論、技術(shù)上的難點(diǎn)和空白需要去解決、填補(bǔ)，難度很大。據(jù)介紹，新體制雷達(dá)項(xiàng)目主要的硬件部分由電子科技集團(tuán)、航天科工集團(tuán)的多個(gè)研究所完成，而信號處理和顯示控制軟件則由哈工大負(fù)責(zé)，并負(fù)責(zé)整套系統(tǒng)的總體工作。由于新體制雷達(dá)型號任務(wù)下達(dá)時(shí)打破了歷年常規(guī)的研制過程，正樣研制出來時(shí)就要達(dá)到設(shè)計(jì)定型，直接交付部隊(duì)試用。因此，時(shí)間緊、任務(wù)重就顯得特別突出。

由于國際上沒有完備的理論，很多技術(shù)難點(diǎn)亟待填補(bǔ)，再加上各個(gè)場域環(huán)境差異巨大，新體制雷達(dá)的“落地之旅”格外艱難。在隨后的十余年里，從實(shí)驗(yàn)場轉(zhuǎn)戰(zhàn)到實(shí)際應(yīng)用場，劉永坦帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了更為艱辛的磨煉。

與室內(nèi)仿真調(diào)試相比，外場真實(shí)環(huán)境更為復(fù)雜。負(fù)責(zé)天饋系統(tǒng)的鄧維波教授隨研制雷達(dá)天線的定點(diǎn)單位前往外場安裝時(shí)，外場附近既有山體、懸崖，又有防浪堤，在這種相當(dāng)復(fù)雜的電磁環(huán)境中，如何測試和分析天線陣的性能指標(biāo)？國內(nèi)還沒有人做過如此大規(guī)模和高指標(biāo)的研究工作，國外也鮮有相關(guān)資料。鄧維波仔細(xì)分析了外部環(huán)境對天線陣性能的影響程度，從理論上找到了天線陣性能指標(biāo)達(dá)不到要求的可能原因，并在3個(gè)月內(nèi)做了大量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，最后終于得到了圓滿證實(shí)。

“解決不了抗干擾問題，雷達(dá)就沒有生命?！眲⒂捞拐f，除海浪的雜波等自然因素的強(qiáng)干擾外，各種各樣的廣播電臺(tái)、短波電臺(tái)、漁船等，發(fā)出強(qiáng)大的電磁干擾是最大的難題。設(shè)計(jì)——試驗(yàn)——失敗——總結(jié)——再試驗(yàn)……他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行上千次調(diào)整，終于找到了解決方案。

十幾年間，劉永坦團(tuán)隊(duì)一直駐扎在山東海邊，自然環(huán)境和生活條件的艱苦對他們來說都不算什么，最難的是所有的理論空白、技術(shù)難題都需要一個(gè)個(gè)填補(bǔ)、去攻克。僅消除電離層干擾這一難題，他們就花了兩年多時(shí)間。

2011年，具有全天時(shí)、全天候、遠(yuǎn)距離探測能力的新體制雷達(dá)研制成功。2015年，這項(xiàng)完全自主創(chuàng)新的研究成果再次獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。它破解了長期以來困擾雷達(dá)發(fā)展的諸多瓶頸難題。

打造超級“天眼”獲2018年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)

劉永坦成功研制出中國唯一具備全天時(shí)、全天候、超視距、?？占嫒輰Ｌ綔y能力的雷達(dá)裝備，使我國對海遠(yuǎn)程預(yù)警技術(shù)水平步入國際前列。

這種超級“天眼”，成為我軍防空領(lǐng)域的一把銳器。尤其劉永坦團(tuán)隊(duì)研制的高頻地波超視距雷達(dá)，由于工作頻段和工作方式的特殊性，使其在對付目前雷達(dá)的四大威脅：隱身技術(shù)、電子干擾、反輻射導(dǎo)彈和超低空突防方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，并且較之于預(yù)警飛機(jī)等，造價(jià)低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。

有關(guān)軍事專家評價(jià)說，與歐美最先進(jìn)同類雷達(dá)相比，我國的高頻地波超視距雷達(dá)系統(tǒng)規(guī)模更小、作用距離更遠(yuǎn)、精度更高、造價(jià)更低，核心技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位，標(biāo)志著我國對海遠(yuǎn)距離探測技術(shù)的一項(xiàng)重大突破。在這個(gè)發(fā)現(xiàn)即被鎖定、鎖定即被摧毀的高科技時(shí)代，無論是敵方軍艦、導(dǎo)彈、航母，膽敢侵犯我疆土，最終都將成為一堆破銅爛鐵！

“依靠傳統(tǒng)雷達(dá)，我國海域可監(jiān)控可預(yù)警范圍不足20%，有了新體制雷達(dá)，則實(shí)現(xiàn)了全覆蓋?！眲⒂捞拐f，給祖國的萬里海疆安上“千里眼”，國防才能更安全。

此外，新體制雷達(dá)對我國航天、航海、漁業(yè)、沿海石油開發(fā)、海洋氣候預(yù)報(bào)、海岸經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展等都有著重要作用。

2019年1月8日上午，國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京隆重召開，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉永坦院士、中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)錢七虎院士獲2018年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，國家主席習(xí)近平親自為其頒發(fā)獎(jiǎng)?wù)隆?/p>

有趣的是，剛領(lǐng)完獎(jiǎng)，這位精神矍鑠的“80后”老院士，又許下了新的愿望，繼續(xù)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)向小型化雷達(dá)進(jìn)軍，讓技術(shù)造價(jià)更低，讓功能性能更優(yōu)，更好保衛(wèi)祖國萬里海疆！