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作者： 记者 陆琦 来源： 发布时间：2018-11-13 15:29:15
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国庆将至，可188体育app:国家空间科学中心副主任、188体育平台微波遥感技术重点实验室主任董晓龙还是那么忙。
董晓龙是中法海洋卫星海面风场微波散射计分系统的主任设计师，而下个月，这颗中国与发达国家首次合作开发的航天遥感卫星就要上天了。此前，中国的航天微波遥感技术一直处于跟踪仿制阶段，中法海洋卫星的研发将突破这一局面。
自上世纪70年代我国率先开展微波遥感技术研究开始，40余年间，188体育平台微波遥感技术重点实验室填补了多项国内空白，从载人航天、探月工程到气象卫星、海洋卫星，实验室在微波遥感有效载荷与定量信息技术研究方面取得了一系列重要突破。
拿董晓龙的话说：“不创新，就没有出路。”
开创微波遥感事业
我国的微波遥感研究起步于上世纪70年代初。
1970年4月24日，中国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功。卫星上天以后，就要解决对地球的认识问题，没有遥感技术，就无法实现对地观测，对遥感技术的需求因此产生。
微波遥感具有全天候、全天时的工作能力，并且对地物目标具有一定的穿透力，因此受到了普遍重视并得到飞速发展。
经过 863计划多年的预研，1992年，中国工程院院士姜景山等提出，在神舟四号飞船上装载多模态微波遥感器进行空间在轨试验，并获得立项。我国航天微波遥感研究自此起步。
多模态微波遥感器是一部对地观测微波遥感综合系统，包括高度模态、散射模态和辐射模态三种微波遥感工作模态，经过集中统一控制有机组合成多种复合工作模式，利用空间微波遥感技术进行试验和验证工作。
经过近10年的努力，多模态微波遥感器按计划于2002年12月30日由神舟四号飞船成功送入轨道。高度、散射、辐射三个模态都获取了有效数据并进行反演，使我国首次在卫星平台上得到了卫星到海平面高度、海洋有效波高、海面风速以及温度等信息，验证了三个模态的技术体制及多模态运行功能和辐射计、高度计、散射计各自的功能，验证了双抛物面天线扫描型风场测量机理及技术，验证了四频道共馈天线技术。
董晓龙回忆，多模态微波遥感器是中国第一次研制星载微波遥感器，这让当时刚刚博士毕业的他非常神往。加入姜景山团队后，他接到的第一个活儿就是“定标”。
“这是微波遥感器设计当中非常基础和重要的环节，‘标’就是‘标准’，相当于刻度。没有定标，就无法对观测对象进行定量测量。”董晓龙介绍说，“定量微波遥感技术是我们实验室的特点，我们是我国定量微波遥感有效载荷与信息技术领域唯一的重点实验室。”
神舟四号多模态微波遥感器实现了我国星载微波遥感零的突破，实现和验证了星载雷达高度计、微波散射计和多频微波辐射计有效载荷和数据处理技术，为我国后续气象卫星、海洋卫星及其他微波遥感卫星的研制，打下了坚实的基础。
满足国家重大需求
188体育平台微波遥感技术重点实验室的定位，是面向国家对微波遥感的重大应用需求以及地球与空间前沿科学研究对微波遥感的探测需求。
在这一需求目标的引领下，实验室先后承担了国家重大科技攻关计划、863计划、载人航天、探月工程、气象卫星、海洋卫星等重大任务微波遥感技术研究和微波遥感器的研制工作，实现了多个“首次”。
2007年、2010年发射的嫦娥一号、嫦娥二号微波探测仪，在国际上首次实现了全月微波探测，首次获取了全月亮度温度分布，以此建立的“微波月亮”为月球科学研究、月球资源研究及应用、未来月球基地的建立等带来了全新的数据资源，成为国际探月研究中的一大亮点。
在嫦娥一号卫星微波探测仪绕月之前，国际上还没有从月球轨道对全月球进行微波探测的活动，主要还是利用电磁波进行月球探测。也就是只有“可见月亮”和“红外月亮”的数据资源，唯独缺少“微波月亮”数据。而红外、可见光主要针对表面探测，微波则由于波长较长，可以深入厚度进行次表层探测、厚度探测、撞击坑结构探测等研究。
“我们的微波遥感技术也使气象探测如虎添翼。”董晓龙自豪地说。
微波湿度计是风云三号卫星中一个非常重要的有效载荷，工作在短毫米波段，可以全天时、全天候地探测全球大气湿度的垂直分布、水汽含量和降雨量等空间气象资料，为台风、暴雨等灾害性天气现象预报、监测提供重要数据。
特别是在2008年“海鸥”“凤凰”和“森拉克”等台风侵袭的过程中，微波湿度计发挥了重大监测作用，为研究和预测及提高数值预报天气的准确性，降低国民生命和经济财产损失提供了有利依据，也为2008年北京奥运会提供了有力的气象服务保障。
微波湿度计实现了我国短毫米波辐射计频率的爬升，使我国气象卫星大气湿度探测与国际水平接轨。
董晓龙告诉记者，风云三号B、C星微波湿度计数据在欧洲中期天气预报中心（ECMWF）和中国气象局业务系统中得到稳定、可靠的应用，实现了我国星载定量微波遥感技术的重要突破。
在此之前，我国气象预报所用的大气湿度探测数据，主要依靠国外气象卫星的探测数据，可以说，微波湿度计的出现填补了国内星载大气微波探测的空白，提高了我国在国际气象组织中的话语权。
从实验走向应用
2011年，中国第一颗以微波遥感为主要探测手段的海洋动力环境监测卫星海洋二号卫星发射升空。
该卫星以神舟四号多模态微波遥感器体制及机理为依据，充分继承和发展“多模态”的成果，集主、被动微波遥感器于一体，装载雷达高度计、微波散射计、扫描微波辐射计和校正微波辐射计4个微波载荷，联合起来监测和调查海洋动力环境。
“海洋二号雷达高度计和校正辐射计，经过国内外用户测试验证海面高度测量精度达到5厘米量级，标志我国星载海洋动力环境卫星达到国际先进水平。”董晓龙说，“它还带动了相关单机技术和可靠性技术的发展，并为其他相关微波载荷的研制提供了成功的经验。在此技术上，也为下一代精度更高的合成孔径雷达高度计奠定了基础。”
2016年发射的天宫二号三维成像微波高度计，是国际上首个星载宽刈幅雷达高度计，其实现了海陆兼容的高精度水体高度测量，并可对陆地表面进行三维成像，是国际海洋卫星遥感技术的重大突破。
在姜景山看来，我国航天微波遥感技术的发展已形成包括前沿理论与方法研究、工程技术发展与实践等在内的完整科学技术体系，为国家经济社会发展和保障国家安全提供了先进的科技手段。
如今，中国的航天微波遥感事业正从试验走向应用，从模仿走向创新。
中法海洋卫星是由中国和法国联合研制的一颗用于海洋动力环境观测的小卫星。卫星共有两个海洋遥感有效载荷，一个是法国航天中心提供的用于海洋波浪谱测量的散射计；另一个则是188体育平台微波遥感技术重点实验室负责研制的用于海面风场测量的散射计，该散射计在国际上首次采用扇形波束扫描体制的微波散射计系统方案。
这颗卫星研制成功后，将能提供更精准的海洋灾害预报监测，为海洋科学研究、全球气候变化提供实测数据和积累长时间序列历史数据。
承担这个任务，董晓龙还是非常有底气的。
“目前，我们能在海洋卫星、气象卫星、科学卫星上发挥作用，得益于我们是一个‘全链条’的团队，从探测的基本概念出发到把仪器做出来、处理数据的技术突破，是我们最主要的特点，也是我们的竞争力。”他说。
随着中法海洋卫星的发射，微波散射计作为中国研制的唯一遥感载荷，将第一次与航天发达国家的遥感设备同星竞技，体现中国人在微波遥感技术领域的实力。■
《科学新闻》 (科学新闻2018年9月刊 匠心)
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