在四川瀘定地震后厚重的云層之上，一顆名為“巢湖一號(hào)”的中國(guó)衛(wèi)星悄然調(diào)整姿態(tài)，向震區(qū)投射出無(wú)形的雷達(dá)波束。不久后，一組清晰的地表影像被成功回傳，為搶險(xiǎn)救災(zāi)提供了至關(guān)重要的“云下之眼”。支撐這顆衛(wèi)星穩(wěn)定成像的核心技術(shù)之一，源自西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號(hào)處理全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫光才教授團(tuán)隊(duì)提出的“星載SAR多域仿射尺度變換成像理論”。這一榮獲中國(guó)電子學(xué)會(huì)自然科學(xué)二等獎(jiǎng)的創(chuàng)新成果，突破了傳統(tǒng)星載合成孔徑雷達(dá)（SAR）成像的理論桎梏，顯著提升了我國(guó)對(duì)地觀(guān)測(cè)的能力。

當(dāng)“天眼”遇上理論高墻

孫光才團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟這項(xiàng)研究的契機(jī)，深植于中國(guó)星載SAR發(fā)展的時(shí)代困境與西電雷達(dá)人的使命傳承。

合成孔徑雷達(dá)（SAR），被譽(yù)為能穿透云雨、無(wú)視晝夜的“天眼”。然而，當(dāng)人類(lèi)對(duì)衛(wèi)星觀(guān)測(cè)提出更高要求——追求更高的分辨率，或是將衛(wèi)星部署到數(shù)萬(wàn)公里高的軌道實(shí)現(xiàn)超大幅寬觀(guān)測(cè)時(shí)，傳統(tǒng)的成像理論便捉襟見(jiàn)肘。

“傳統(tǒng)的星載SAR成像，基于雷達(dá)直線(xiàn)飛行和地表平坦的理想假設(shè)?！睂O光才解釋道，“這就好比用一套固定參數(shù)的眼鏡看世界。當(dāng)衛(wèi)星軌道顯著彎曲、地表呈現(xiàn)明顯的球面曲率，或者雷達(dá)信號(hào)帶寬極大時(shí)，這套‘眼鏡’就失效了?！笔У暮蠊菆D像出現(xiàn)模糊、扭曲、重影，邊緣區(qū)域尤其嚴(yán)重，如同近視散光者眼中的世界。

孫光才團(tuán)隊(duì)合照

篳路藍(lán)縷，星載初萌。21世紀(jì)初，中國(guó)星載SAR技術(shù)方興未艾。2007年首顆國(guó)產(chǎn)SAR衛(wèi)星升空時(shí)，國(guó)際頂尖水平已實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)分辨率，而國(guó)內(nèi)仍受限于傳統(tǒng)成像理論。當(dāng)國(guó)家提出發(fā)展高軌SAR和亞米級(jí)超高分辨率衛(wèi)星時(shí)，挑戰(zhàn)接踵而至。

三代人的學(xué)術(shù)接力

研究的火種，早在三十年前由保錚院士點(diǎn)燃。1990年代，這位中國(guó)雷達(dá)泰斗力排眾議，在西電開(kāi)辟SAR研究方向。“當(dāng)時(shí)連實(shí)驗(yàn)設(shè)備都沒(méi)有，保先生帶著我們推公式、建模型，就像在荒原上鑿井。”邢孟道教授回憶。2000年，邢孟道繼承衣缽創(chuàng)建SAR團(tuán)隊(duì)時(shí)，國(guó)內(nèi)星載領(lǐng)域仍屬空白。正是這種“荒原拓路”的精神，為孫光才埋下火種。

2007年，孫光才師從邢孟道攻讀博士。在一次關(guān)于相對(duì)論的研討中，孫光才突發(fā)奇想：“電磁波與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的時(shí)空耦合，是否正是突破‘一步一?！Ｐ秃驼瓗盘?hào)假設(shè)的關(guān)鍵？”這個(gè)大膽的設(shè)想，最終成為國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目的核心課題。

給衛(wèi)星裝上“高清矯正鏡”

破壁的征程始于最基礎(chǔ)的理論重構(gòu)。團(tuán)隊(duì)直面軌道彎曲的復(fù)雜幾何現(xiàn)實(shí)，一磚一瓦地構(gòu)建起能夠精確刻畫(huà)高軌衛(wèi)星復(fù)雜運(yùn)動(dòng)與地球真實(shí)形態(tài)的三維模型，為超大幅寬成像奠定了堅(jiān)實(shí)的幾何基礎(chǔ)，解開(kāi)了導(dǎo)致圖像畸變的第一重枷鎖。

更大的挑戰(zhàn)在于信號(hào)的“心跳”。超高分辨率意味著巨大的信號(hào)帶寬，高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星平臺(tái)則讓信號(hào)收發(fā)的過(guò)程充滿(mǎn)動(dòng)態(tài)變化。傳統(tǒng)理論對(duì)此的簡(jiǎn)化處理，如同對(duì)一首復(fù)雜交響樂(lè)只記錄8比特音符。孫光才團(tuán)隊(duì)深入剖析了衛(wèi)星連續(xù)高速飛行與大帶寬信號(hào)傳播之間精密的時(shí)空耦合關(guān)系，精準(zhǔn)刻畫(huà)了由此產(chǎn)生的強(qiáng)非線(xiàn)性信號(hào)調(diào)制特性，為衛(wèi)星的“聽(tīng)覺(jué)”系統(tǒng)繪制了最精密的聲譜圖。這是解鎖超高分辨率成像奧秘的第二把鑰匙。

模型精確了，調(diào)制特性清晰了，最終需要強(qiáng)大的“大腦”來(lái)處理這一切。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“多域仿射尺度變換”這一核心理論，并據(jù)此發(fā)明了全新的成像處理方法。這套方法如同“高清矯正鏡”，能夠?qū)⒁驈?fù)雜運(yùn)動(dòng)和地形導(dǎo)致的“散焦”信號(hào)，在整個(gè)觀(guān)測(cè)場(chǎng)景內(nèi)統(tǒng)一、精確地“聚焦”還原，使圖像的邊緣與中心同樣清晰銳利，徹底解決了困擾已久的“近視散光”難題。這套理論體系，被同行專(zhuān)家評(píng)價(jià)為“顯著提升了我國(guó)星載SAR成像處理能力，為高分辨率對(duì)地觀(guān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)提供了核心關(guān)鍵技術(shù)支撐”。

超高分辨率衛(wèi)星示意圖

在軌調(diào)試的“生死時(shí)速”

理論的突破，最終需要在浩瀚星空中接受檢驗(yàn)。2020年底，一個(gè)緊急任務(wù)如巨石般壓向團(tuán)隊(duì)——某關(guān)鍵型號(hào)衛(wèi)星即將發(fā)射，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新理論正好可以在其上得到驗(yàn)證。然而，由于項(xiàng)目高度敏感，團(tuán)隊(duì)在衛(wèi)星發(fā)射前一刻才接到消息?！靶l(wèi)星12月28號(hào)突然上天了，我們毫無(wú)準(zhǔn)備，連基本參數(shù)都沒(méi)有?！睂O光才回憶道，當(dāng)時(shí)他恰在北京出差，聞?dòng)嵙⒖倘∠党?，直撲調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)。

機(jī)載超高分辨率試驗(yàn)圖像

接下來(lái)的日子，如同在黑暗中摸索。某基地的機(jī)房里，匯聚了國(guó)內(nèi)多家頂尖科研團(tuán)隊(duì)。最初兩周，調(diào)試進(jìn)展極其艱難。傳統(tǒng)方法完全失效，新方法的參數(shù)調(diào)整如同大海撈針。時(shí)間一天天過(guò)去，屏幕上依然只有雪花般的噪點(diǎn)。巨大的壓力下，多家團(tuán)隊(duì)陸續(xù)選擇放棄撤離?？諘绲臋C(jī)房，只剩下孫光才和跟隨他的博士生，以及合作單位的少數(shù)堅(jiān)守者?！澳欠N絕望感，至今難忘。每天做兩次核酸檢測(cè)，看著空蕩蕩的座位，懷疑自己是不是走錯(cuò)了方向。”孫光才說(shuō)。

但西電雷達(dá)人骨子里的堅(jiān)韌在此時(shí)迸發(fā)。機(jī)房做戰(zhàn)場(chǎng)，數(shù)據(jù)流當(dāng)沖鋒號(hào)。他們抓住每天允許調(diào)試的短暫窗口，爭(zhēng)分奪秒地分析、推演、仿真。餓了啃口面包，困了在椅子上瞇一會(huì)兒。轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在第三周。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次失敗和微調(diào)，屏幕上終于跳出了期待已久的圖像輪廓。隨著參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，影像越來(lái)越清晰，細(xì)節(jié)纖毫畢現(xiàn)！這標(biāo)志著團(tuán)隊(duì)的理論和技術(shù)經(jīng)受住了最嚴(yán)苛的在軌驗(yàn)證，達(dá)到了國(guó)際公開(kāi)報(bào)道的SAR衛(wèi)星最高分辨率水平，性能顯著超越國(guó)際同類(lèi)。那一刻，所有的疲憊、焦慮都化作了無(wú)聲的激動(dòng)。從理論雛形到太空實(shí)證，這條荊棘之路，他們走了十余年。

守護(hù)生命的“千里眼”

科學(xué)的價(jià)值在于應(yīng)用。孫光才團(tuán)隊(duì)的理論突破，迅速轉(zhuǎn)化為服務(wù)國(guó)計(jì)民生的現(xiàn)實(shí)力量，成為穿透災(zāi)難陰霾的“千里眼”。

2022年9月5日12時(shí)52分，四川甘孜瀘定縣發(fā)生6.8級(jí)強(qiáng)震，震區(qū)山體崩塌滑坡嚴(yán)重，且被厚厚云層籠罩，光學(xué)衛(wèi)星束手無(wú)策。關(guān)鍵時(shí)刻，搭載了孫光才團(tuán)隊(duì)核心成像處理技術(shù)的“巢湖一號(hào)”和“海絲一號(hào)”SAR衛(wèi)星臨危受命。它們憑借強(qiáng)大的穿透云層能力，在短時(shí)間內(nèi)成功獲取了35景高質(zhì)量的震區(qū)雷達(dá)影像。這些寶貴的數(shù)據(jù)被第一時(shí)間提供給應(yīng)急部國(guó)家減災(zāi)中心、中國(guó)地震局應(yīng)急搜救中心、水利部防汛抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心、中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所等多家單位，為研判災(zāi)情、評(píng)估次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和指導(dǎo)救援提供了關(guān)鍵的信息支撐。

類(lèi)似的場(chǎng)景在2023年土耳其強(qiáng)震后再次上演。在余震不斷、災(zāi)情不明的危急時(shí)刻，“巢湖一號(hào)”衛(wèi)星再次緊急成像，快速獲取了震中周邊區(qū)域的雷達(dá)遙感影像，為國(guó)際救援提供了來(lái)自中國(guó)衛(wèi)星的清晰“圖景”。

這穿透云霧的“千里眼”，在關(guān)鍵時(shí)刻守護(hù)著人民生命財(cái)產(chǎn)安全，展現(xiàn)了中國(guó)科技的溫度與擔(dān)當(dāng)。項(xiàng)目技術(shù)已成功應(yīng)用于多個(gè)國(guó)產(chǎn)星載SAR系統(tǒng)，持續(xù)服務(wù)于國(guó)土資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋觀(guān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。

在攻堅(jiān)克難中培育英才

一項(xiàng)持續(xù)十余載、攻克世界級(jí)難題的研究，離不開(kāi)一支甘坐冷板凳、敢啃硬骨頭的科研團(tuán)隊(duì)，更離不開(kāi)人才的接續(xù)培養(yǎng)。團(tuán)隊(duì)深諳，解決國(guó)家重大需求中的“真問(wèn)題”，是培養(yǎng)人才最肥沃的土壤。

博士生蘭朋偉的成長(zhǎng)軌跡便是生動(dòng)注腳。在參與某重要機(jī)載SAR項(xiàng)目的聯(lián)試聯(lián)調(diào)中，成像結(jié)果出現(xiàn)了難以解釋的系統(tǒng)性偏移。項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)迫近，壓力巨大。孫光才帶領(lǐng)蘭朋偉等團(tuán)隊(duì)成員，一頭扎進(jìn)海量的數(shù)據(jù)中。連續(xù)數(shù)日，他們?nèi)找棍閼?zhàn)，機(jī)房里的燈光常常亮至凌晨。理論推導(dǎo)、仿真驗(yàn)證、反復(fù)比對(duì)……最終，他們敏銳地鎖定了一個(gè)被所有人忽視的環(huán)節(jié)——雷達(dá)系統(tǒng)在記錄高速連續(xù)脈沖時(shí)，存在微小的數(shù)據(jù)間隙未被正確處理。這個(gè)“非專(zhuān)業(yè)”的細(xì)微瑕疵，正是導(dǎo)致成像偏移的“元兇”。蘭朋偉在導(dǎo)師指導(dǎo)下，不僅用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)證明了問(wèn)題根源，還通過(guò)仿真復(fù)現(xiàn)了故障現(xiàn)象，為系統(tǒng)改進(jìn)提供了無(wú)可辯駁的依據(jù)。這場(chǎng)硬仗，讓蘭朋偉深刻領(lǐng)悟了孫光才常說(shuō)的那句話(huà)：“頂尖的工程創(chuàng)新，往往誕生于解決那些最棘手的、看似‘非專(zhuān)業(yè)’的實(shí)際難題?！边@種直面挑戰(zhàn)、抽絲剝繭、用理論照亮實(shí)踐迷霧的能力，正是團(tuán)隊(duì)賦予學(xué)生的寶貴財(cái)富。

像蘭朋偉一樣，在“真刀真槍”的重大項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)中成長(zhǎng)起來(lái)的青年才俊，在孫光才團(tuán)隊(duì)中并非個(gè)例。他們傳承著保錚院士開(kāi)創(chuàng)的務(wù)實(shí)學(xué)風(fēng)，秉承著邢孟道教授奠定的攻堅(jiān)傳統(tǒng)，在孫光才的帶領(lǐng)下，從解決一個(gè)個(gè)具體工程難題中錘煉真本領(lǐng)、涵養(yǎng)大情懷。如今，一批批優(yōu)秀的畢業(yè)生奔赴國(guó)家重點(diǎn)領(lǐng)域的科研一線(xiàn)，成為支撐中國(guó)雷達(dá)事業(yè)薪火相傳、不斷超越的新銳力量。

站在新的起點(diǎn)，孫光才團(tuán)隊(duì)的目光已投向更前沿。他們正致力于將星載SAR成像技術(shù)推向新的高度，探索三維成像等更豐富的信息獲取手段，并積極研究如何與人工智能等新興技術(shù)深度融合，進(jìn)一步提升衛(wèi)星對(duì)地觀(guān)測(cè)的智能化水平和信息提取效率。

從實(shí)驗(yàn)室到蒼穹頂，自震波里至民生間，西電孫光才團(tuán)隊(duì)生動(dòng)書(shū)寫(xiě)著科技報(bào)國(guó)的新篇章。未來(lái)，這雙穿透云層的“千里眼”，將繼續(xù)在浩瀚星河中，追尋更清晰、更立體、更智能的答案，為認(rèn)識(shí)這顆藍(lán)色星球、守護(hù)人類(lèi)家園，貢獻(xiàn)永不疲倦的中國(guó)智慧與中國(guó)力量。